论文摘要
近年来，自锚式悬索桥以其优美的线型、较灵活的适应性和经济性而受到越来越广泛的应用，并向着更大跨径、更大规模的方向发展。自锚式悬索桥无论在施工方法，还是在施工模拟计算方面，与地锚式悬索桥都有很大的区别。自锚式悬索桥施工过程的分析是决定其各部位能否准确就位的关键。根据自锚式悬索桥的施工顺序，计算出各施工阶段的施工理想状态，用来判断当前施工状态是否与之相吻合，是自锚式悬索桥安全、准确地达到设计成桥状态的重要保证。本文以抚顺万新大桥为工程背景，利用通用有限元程序ANSYS建立全桥有限元模型，根据自锚式悬索桥的施工步骤，采用前进分析计算方法，假设—计算—比较—修正假设的迭代方法对施工过程进行模拟计算分析，得到各施工阶段的吊索索力、主梁内力及主缆线形。在第一次假设施工理想初态时，以成桥状态已知跨中主缆垂度按悬链线建立计算模型，迭代计算得到成桥状态主缆线形。以成桥状态主缆的设计垂度、吊索位置、桥面设计线形等作为目标态控制几何参数。自锚式悬索桥加劲梁的受力与吊索受力直接相关，本文采用刚性支承连续梁法计算吊索合理成桥索力，并将此吊索力作为集中力作用在主缆和加劲梁进行施工过程的模拟计算。通过实例计算表明：1)以成桥状态的标高施工加劲梁，采用刚性支承连续梁法确定吊索合理成桥索力，计算方便，除靠近边墩的吊索外，其余吊索索力比较均匀。2)根据成桥状态结构已知的主缆的设计垂度、吊索位置、桥面设计线形等几何参数建立目标态，通过假设—计算—比较—修正假设的迭代方法，得到满足设计要求的空缆和主缆成桥线形，输出各施工阶段结构的几何形状及内力，方法是有效可行的。3)自锚式悬索桥主缆在空缆状态下线形为悬链线，经过一系列施工工序最终达到成桥，主缆线形发生变化，在成桥状态时，主缆线形既不是抛物线也不是悬链线，而是介于两者之间。4)吊杆一次张拉后，加劲梁自重通过吊杆传递给主缆，加劲梁脱离支架，主缆区加劲梁弯矩图呈多跨连续梁弯矩图，弯矩值很小。5)二期恒载作用后，吊杆二次张拉前，整个主缆向下变形；主梁变形呈S形，边跨向上变形，中跨向下变形，主跨加劲梁弯矩图呈三跨连续梁弯矩图。吊杆二次张拉完毕后，二期恒载通过吊索传递给主缆，主跨加劲梁的弯矩图呈多跨连续梁弯矩图。锚固跨受到自重和二期恒载、主缆强大的集中力，弯矩变化较大。