钢箱拱斜拉挂扣扣索设计技术

付长江

摘 要：在云南大永高速金鸡达旦河钢箱拱施工过程中，采用钢绞线扣索和钢丝绳临时扣索相结合的方案，达到了操作简单、功效高、成本低的效果，为同类桥梁施工提供借鉴。

关键词：扣索;结构分析;临时扣索;钢箱拱

中图分类号：U443 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0094-02

0概述

金鸡达旦河大桥位于华坪至丽江高速公路K74+020处，主桥为265米下承式钢箱系杆拱桥，永胜岸侧引桥为65米简支钢箱梁，桥梁全长为490.4米（含混凝土小箱梁和两岸桥台）。

拱肋轴线线型采用悬链线，理论拱轴线拱脚水平距离为L=265m，矢高为f=53m，矢跨比为1/5，拱轴系数m=1.3;两拱肋轴线横向间距为30.6m。

两片拱肋通过4道K型风撑和2道一字型风撑连为一体。上下游拱肋沿桥轴立面分为25个吊装节段。标准吊装节段在桥轴立面水平线上的投影长度10.8m，合拢段在桥轴立面水平线上的投影长度4m。单肋吊装最重节段为80t。

拱箱采用钢箱截面，宽2800mm，高度为变高，其中拱脚高4500mm，拱顶4m范围（水平投影长度）为3500mm高，变高范围采用水平投影长度上线性渐变。

桥位处沟深水深，无法采用常规的系杆拱先梁后拱的支架法方案，设计最终采用缆索无支架斜拉挂扣拱箱方案。安装方案总体布置如图1所示。

1扣索数值分析方法

拱箱安装是本项目实施的重难点，是本桥成败的关键，扣索的设置更是关键中的关键。在安装过程中，每两段拱箱设置一根钢绞线扣索，在安装奇数段拱箱时，采用钢丝绳临时扣索。

为使结构分析更简洁可靠，施工过程扣索分析时只对钢绞线扣索采用倒装分析法进行扣段的受力及预抬值进行分析，对钢丝绳临时扣索采用验算复核的方案进行整个扣索系统的安全性复核。

扣索总体布置如图2所示。

1.1扣索结构建模

扣索分析采用Midas civil 8.6.5.R1空间有限元程序进行。扣索采用桁架单元，拱肋采用梁单元，31个梁单元，6个桁架单元。拱座、扣锚点采用铰接。横撑采用独立节点荷载模拟，拱肋加劲板、横格板的非模型重量按照重量提高系数进行自重调整。

结构平面模型如图3所示。

1.2扣索过程控制分析

拱肋安装过程中，正式扣索设置6索，由拱脚向拱顶依次编号为1#～6#。在安装过程中，非正式扣索节段吊装时，均設置临时扣索。为便于计算，临时扣索不进行过程分析计算。施工过程共建立了8个施工阶段，即CS1～CS8。施工阶段划分如表1。

考虑横撑在拱肋安装过程中同步安装，对扣索索力影响较大，分别列出了两个施工阶段，即CS3、CS6。扣索索力分析及各阶段拱肋安装预抬标高结果如表2、表3所示。

1.3临时扣索分析

第1、3、5、7、9号节段采用钢丝绳临时扣索，即相邻节段后段正式扣索挂扣完毕后，即卸载，将力转换至正式扣索受力。

如图4，每段拱肋临时扣索采用2根公称直径39mm的6X37+FC的1970MPa钢丝绳。

临时扣索最大受力不超过50t，采用直接施加作用力的方式进行模拟，超过50t的节段重力由正式扣索承担。利用MIDAS建模分析在各节段正式扣索的受力情况均在安全范围内，满足要求。临时扣索设置如图5所示，扣索钢丝绳通过塔顶索鞍，直接在主地锚利用卷扬机收调。

计算结果表明，正式钢绞线扣索受力均小于扣索的最大受力，临时扣索施加50t的拉力，整体扣挂体系结构安全。

2结语

本项目拱箱吊装仅用了45天，通过临时钢丝绳扣索的设置，有效地避免了拱肋前端“低头”的现象，合拢后拱肋线型达到设计线型，为同类桥梁的施工提供了成熟经验。