系杆拱桥吊杆多次张拉的计算方法

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作者单位：林刘赞， 贾丽君同济大学桥梁工程系

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1.期刊论文 金鹏涛.孙学先.JIN Peng-tao.SUN Xue-xian 系杆拱桥吊杆施工张拉力的控制 -交通标准化2008,""(2)

结合系杆拱桥的设计方案,对吊杆张拉力的控制进行分析计算,并利用Midas程序建立全桥的有限元分析模型,分析比较几种张拉情况下的结构内力变化情况,最终得出比较合理的张拉力取值及顺序,分析结果可为同类桥梁的设计与施工提供一定的参考.

2.期刊论文 施先正.Shi Xianzheng 系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计 -价值工程2010,29(21)

系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计问题是工程设计中的重要内容,本文采用ANSYS模拟吊杆张拉的过程,以吊杆应该施加的初始张拉力为基础设计变量,利用应力模拟吊杆张拉力,根据一阶优化算法求出每根吊杆的张拉控制力,使得吊杆的预张拉力达到规定的设计值.结合施工过程,通过对工程实例中问题的计算,使该方法为类似桥梁的设计施工的运用提供参考.

3.期刊论文 陈锋 系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计 -河南建材2010,""(2)

针对系杆拱桥吊杆张拉力的优化设计问题,结合施工过程,根据一阶优化算法确定吊杆的张拉控制力,从而使得吊杆的张拉力达到规定的设计值.

4.学位论文 朱启顺 新型系杆拱桥施工控制分析与荷载试验 2008

系杆拱桥作为拱桥的一种形式在现代城市桥梁中得到广泛的应用和发展，随着结构形式的复杂化和跨度的增加，系杆拱桥施工中存在的问题也越来越多，必须对其进行施工控制，使得成桥状态满足设计要求。本文以天津站交通枢纽工程-李公楼立交桥主桥改建工程为工程背景，研究了施工控制中的一些关键问题。

阐述了吊杆张拉力的计算方法，介绍了吊杆张拉方案；建立了全桥三维有限元模型，对吊杆张拉过程进行了施工控制模拟，以成桥状态为初始状态，采用倒拆方法计算吊杆张拉力，并模拟了实际施工过程；对张拉方案进行了比较分析，确定了合理的吊杆张拉方案。

论述了各种施工误差的影响；简介了参数敏感性分析的方法；对李公楼立交桥主桥进行了参数敏感性分析，以主梁挠度、主梁应力、拱肋挠度、拱肋应力和拱肋轴力等为控制目标，进行了温度、材料容重、施工荷载、吊杆张拉力、弹性模量、截面尺寸等参数的影响分析；并运用插值法进行了灵敏度计算，确定了对该桥影响较大的参数，为参数识别提供了依据。

对李公楼立交桥主桥进行了影响面分析，设计了荷载试验方案，完成了成桥荷载试验，对试验结果进行了分析与评定。

5.期刊论文 江旭东 确定系杆拱桥吊杆初始张拉力方案及施工控制 -上海公路2008,""(1)

利用力学的平衡条件,推导出一种以系杆拱桥的系杆为相应刚性支承连续梁弯矩为目标控制量的吊杆钢束初始张拉力的确定方法,同时考虑整体结构与预应力钢筋的作用.利用得到的目标控制量,实现在每一施工阶段或在确定的某一状态下对吊杆的张拉.得到吊杆与阶段张拉的施工控制程序,该程序使施工张拉过程简单明确,能较为准确地使系杆达到期望的内力状态和合适的线形要求,最终使成桥状态达到满意的结果,为大跨径系杆拱桥的设计与施工提供一种参考方法.

6.学位论文 夏正光 大跨径系杆拱桥曲线型系杆的分析研究 2009

新张公路桥主桥为钢管混凝土系杆拱桥，在其设计中系杆采用了R=2500m的圆弧竖曲线线型。由于系杆拱桥的系杆在很大程度上起到水平拉杆的作用以平衡拱肋在两拱脚处的水平推力，所以设计中其线型通常选为直线线型。本文将针对系杆拱桥的曲系杆受力特性问题进行研究分析。

论文以新张公路桥主桥为工程背景对系杆采用曲线线型以后，曲系杆的受力变形、应力状态及对拱桥体系转换的影响进行研究，具体内容有：直线型系杆与曲线型系杆的系杆拱结构在成桥状态下受力状态差异的研究；系杆内纵向预应力钢束张拉过程中系杆的挠曲规律以及施工过程中系杆支撑条件的模拟分析；系杆拱结构在施工过程中吊杆的张拉顺序及张拉力控制方法的研究。

首先针对保持拱肋的尺寸、系杆的截面尺寸以及施工荷载作用不变的条件下，建立不同竖曲线半径系杆的系杆拱结构的模型，进行相应的有限元分析。分析的结果表明，系杆从直线型即R=∞向R逐渐缩小的方向变化时，系杆拱结构的整体刚度会减小，致使结构在同样自重荷载作用下的竖向挠度值加大。另外，在系杆曲率加大的情况下同样吊杆张拉力、系杆内预应力筋束的作用力都将会使系杆各截面内所受的剪力增大，这对于结构的受力也是一种不利的影响。

其次对施工过程中系杆的支撑条件即接触约束形式进行分析讨论，即认为系杆的支架对系杆向下的运动有阻碍的约束作用，而对于系杆向上的运动则不产生任何阻碍作用。由于施工中采用了少支架形式，支架在水平方向的刚度相对较小，而在竖向各截面的弹性系数又各不相同，故而本文着重对支架的后一特性进行了研究。另外，系杆内的预应力筋束采用了后张法的施工工艺，考虑到系杆的曲线线型，可得知系杆在预应力张拉时的挠度将不再像直线型系杆内预应力张拉时的挠度那么简单。通过有限元分析的结果也证明了这一点。

系杆拱桥施工过程中，吊杆的张拉是一项很重要的施工工序。吊杆的束力可以按照一定的原则比如系杆在其与吊杆交点处截面的弯矩为零来计算确定。然而吊杆在施工过程中的张拉顺序对于成桥时各吊杆的实际束力又有着直接的影响，也就是说同样的张拉力按不同的吊杆张拉顺序所得的成桥吊杆的索力基本上是不同的。所以为达成成桥时各吊杆的索力为按特定的计算原则所得的计算值，需要通过一定的计算方法确定既定张拉顺序所对应施工过程中各吊杆的张拉力。文中以本桥为例讲述了张拉力确定的一种常用方法--倒拆法。

另外，系杆拱桥吊杆的张拉也是实现结构体系转换的一种重要手段，往往还需要其他手段的辅助才能完成。论文对此作了深入分析，认为新张公路桥还需要通过系杆内预应力筋束的张拉作为辅助手段来实现桥梁的体系转换，文中也对这种辅助手段做了相应的论述，并证实了这种辅助手段的有效作用。

本文对于相似结构的工程设计和施工具有借鉴意义，可供相关研究人员参考。

7.期刊论文 彭宣茂.PENG Xuan-mao 系杆拱桥吊杆初始张拉力的计算方法 -水利水电科技进展2000,20(6)

针对系杆拱桥施工中的吊杆初始张拉力问题提出一种新的简单实用方法.该法以每根吊杆应该施加的初始张拉力为基本未知值,根据吊杆的张拉顺序,采用结构变刚度有限元法求出单位力作用下的吊杆内力矩阵,建立典型方程.通过简单的回代方法求出每根吊杆的初始张拉力,从而使得最终吊杆的预张拉力达到规定的设计值.

8.期刊论文 尹明.YIN Ming 钢管混凝土系杆拱桥吊杆施工张拉力计算 -公路工程2010,35(2)

钢管混凝土系杆拱桥属于空间内部超静定结构,由于吊杆存在使得设计、施工控制变得比较复杂,针对钢管混凝土系杆拱桥施工过程中的吊杆施工张拉力计算问题,采用倒拆法和影响矩阵法相结合的方法,取得了比较好的效果.

9.学位论文 钟健聪 提篮式系杆拱桥空间受力分析 2004

该文介绍拱桥的起源、研究现状及发展趋势出发,结合实际工程——中山一桥,从结构的静力、稳定及动力特性入手,研究了提篮式系杆拱桥的受力情况.首先利用有限元软件ANSYS建立空间杆系及空间板壳模型,对中山一桥进行分析计算,并对其计算结果进行比较,分析中山一桥的受力情况并验证这两种方法建模的正确性和合理性.然后,通过对吊杆张拉力的优化及施工调整分析计算,得出合理的吊杆张拉力,使拱助和纵梁受力合理,线型流畅.并使该阶段吊杆施工张拉完毕后,所有吊杆均达到设计值,吊杆不必返回张拉调整.通过对主墩不平衡推力的研究,计算出合理的系杆张拉力,使系杆的张拉力平衡了拱的推力,从而使结构处于力学平衡,降低了对基础的要求,使得在软土地基上建造拱桥成为可能.通过对吊杆力测试理论和方法的研究,使施工中能方便准确的测试出吊杆力的大小.另外该文还对温度效应及拆除桥面上拱肋的临时支撑时结构的受力情况进行了分析.计算表明温度效应对这类桥梁影响很大.最后