钢箱梁顶推法施工过程仿真分析 顶 推施工过程中主梁的受力远较采用其他 常规的施工方法要复杂 有必要对施工 过程进行准确的模拟。基于大型通用有 限元软件Ansys和Midas对顶推施工的 过程进行仿真计算，以此方法对国内某 自锚式悬索桥钢箱梁顶推施工阶段作了 仿真分析．结果表明该方法对顶推过程 进行仿真具有较好的精度和可靠性。对 其他类似工程具有一定的指导作用。 引言 随着国内城市化进程的加快 中 等跨度的桥梁越来越多，顶推法施工由 于具有众多的优点越来越多的被采用。 顶推法按施工工艺可分为单向顶推、双 向顶推、单点顶推 多点同步顶推、步 距式顶推、连续顶推、垂直加水平千斤 顶法和拉杆水平千斤顶法。顶推法同其 他施工技术相比．具有其他方法所没有 的优点。首先．桥梁上部结构的施工作 业不影响桥位现有的交通状况．适合市 内交通拥挤的主干道上桥梁施工 其 次，顶推施工每个节段顶推大约只需要 几个小时就可以完成且工作地点集中， 有利于生产作业的最佳组织．可以缩短 结构的施工工期．降低桥梁施工成本； 最后， 由于结构一个节问或几个节问是 在地面上进行焊接安装的，然后利用龙 门吊把拼装好的节间构件吊到滑道上， 所以施工作业最为安全。 随着现代计算机和电子监测技术 的应用，可实现对施工过程中针对钢箱 梁顶推施工的不同工况．借助有限元计 算软件建立连续顶推有限元模型，根据 受力不同，对特殊工况进行仿真和精细 化研究。并对施工现场的情况进行实时 监控 从而保证各受力结构的安全性， 提高施工精度。

工程简介 国内某自锚式悬索桥主桥桥型为 三跨连续半漂浮体系，采用自锚式悬索 桥钢箱梁步履式顶推进．流线型正交异性桥面板扁平 钢箱梁顶推采用单箱四室断面， 主要轮廓 尺寸为：有效全宽为41．5米，含风嘴全 宽为42．72米，其中，顶板宽度为41．5 米．设置2％ 的双向横坡，底部平底板 宽度为22．0米， 两侧斜底板各宽9．75 米，桥梁中线处梁高3-2米。 钢箱梁顶推顶板采用正交异性桥面 板 厚度14毫米，在主缆锚固区局部 加强至30毫米，在顶板下顺桥向间隔 600毫米焊有U型加劲纵肋，板厚为8毫 米， 穿越横桥向3．0米间距的横梁． 组 成正交异性结构的钢桥面板。 顶推施工计算方法 顶推施工的钢箱梁顶推在体系转换之 前可以看成简支的连续梁结构，一般的 顶推施工的梁体长度都比较大．为了更 文／刘J 好地模拟顶推过程，顶推计算划分的工 况较多，若采用板壳单元或者实体单元 进行分析，单元数目会很多，计算时间 也会非常长．且计算结果均为应力输 出，难以直接输出更关注的内力， 不 便于指导设计和施工， 因此一般选取 空间线单元模型进行全桥顶推过程的 仿真计算。 项推仿真计算有两种基本形式： 梁动墩不动模型和墩动梁不动模型 如 图1所示，图中虚线表示虚单元 以三 等跨连续梁为例来说明两种模型的模拟 过程。假定该桥每跨间距相等，分节段 预制梁体 为便于描述．在图示中没有 考虑导梁。 梁动墩不动模型中各墩的坐标是 固定的 是整个模型计算坐标的参照， 可以每个工况增加所需单元，也可以开 始就建好全桥模型．并且划分好梁体单 元，在整个计算过程中单元编码是固定 的，每个工况仅仅是改变梁体单元选择 的属性，梁体节点坐标，以及梁与墩的 连接信息，独立计算每个工况．梁体的 各个单元在每一顶推工况位置和内力都 可以得到如实反映。 墩动梁不动模型中梁体的坐标是 2Ol3年第7期(4,f I-)《交通世界》

21 3 钢管混凝土系杆拱桥施工控制要点 钢管拱肋加工 钢管混凝土拱桥所用钢管采用了 卷制焊接管，卷制钢管宜在工厂进行。 在有条件的情况下应优先选用符合国家 标准系列的成品焊接管。成品管及制管 用的钢材和焊接材料等应符合设计要求 和国家现行标准的规定．具备完备的产 品合格证明。 拱肋加工的分段长度应根据材 料、工艺、运输、吊装等条件确定。 加工制作前应根据设计图的要求绘 制施工详图， 包括零件图、单元构件 图、节的单元图及组焊、拼装工艺流 程图等。加工前应按半跨拱肋进行 1：1精确放样，注意温度和焊接变形 的影响．并精确确定合龙节段的尺 寸，直接取样下料和加工。 弯管应采用加热顶压方式．加热 温度不得超过8OO。C。钢管对接端头 应校圆， 失圆度不宜大于钢管外径的 0．003倍。钢管的对接环焊缝应采用V 型坡口焊。两条对接环焊缝的间距应 符合设计要求．设计无规定时，直缝 焊接管不小于管的直径、螺旋焊接管 不小于3m 。对接径向偏差不得超过 壁厚的0．2倍。为减少运输及安装过 程中对口处的失圆变形，在该处适当 加设了内支撑。 拱肋节段焊接必须与母材等强度 焊接。所有焊缝均应按规定进行强度和 外观检查 要求主拱和风撑焊缝及其相 互联系的焊缝达到一级焊缝标准，钢筋 文／王万福 和拱肋钢管连接焊缝达到二级焊缝标 准。所有钢板焊缝应1 O0％进行超声波 探伤。 在钢管拱肋加工过程中．应注意 设置混凝土压注孔，防倒流截止阀、排 气子L及扣点、吊点节点板。对压注混凝 土过程中易产生局部变形的结构部位设 置内拉杆加强。 钢管拱肋节段形成后，应按设计 要求进行长效防护处理 其防护处理 程序为：在钢管表面喷丸除锈露出金 属本色，然后喷锌防腐。喷锌层厚度 应不小于设计，表面应均匀，颜色一 致，不得有流挂、滴瘤或多余结块． 且表面不得有露铁、擦痕等缺陷。喷 锌层完成后，对钢管表面涂装油漆， 划分为382个单元，共计393个节点。 结构计算模型图

2．仿真计算流程图如 图3所示。 根据《公路钢结构桥涵设计规 范》 (JTJ025-86) 顶推施工过程 中．钢箱梁顶推需要验算应力状态和挠度。 本文设计包含了主梁施工过程中关键阶 段的应力、内力以及挠度状态。需要说 明的是．鉴于此的实际情况在计算机仿 真时所选取的工况未考虑临时墩变形对 顶推施工的影响。 钢梁顶推施工仿真结果 钢梁顶推施工长度为6m ， 总共 需要顶推61 次． 得出以下结果． 部 分结果图如图4、5所示。得出如下主 要结论： 压应力为65_7MPa。 钢主梁在顶推施工过程中拉力是 在变化的．可能出现的最大拉应力为 54．OMPa．最大压应力为77．6Mpa (2)钢主梁在顶推过程中挠度变 化，最大挠度为43．2mm 位置为7Om 跨中间； (3)钢主梁在顶推过程中最大正弯 矩为51025．9kN·m，最大负弯矩 为97906．8kN·m； (4)钢主梁在顶推过程中上缘应力 的变化 最大拉应力为45．7MPa．最大 压应力为23。8MPa； (5)钢主梁在顶推过程中下缘应力 的变化，最大拉应力为34．2MPa，最大 结论 采用顶推法施工的桥梁，顶推过 程中梁体各截面的内力和位移均处于不 断变化的过程中。本文主要采用有限元 软件ANSYS和MlDAS．对国内某自锚 式悬索桥主梁的顶推施工过程进行仿真 分析， 找出在施工过程中，主梁可能 出现的危险点， 以便于在实际施工中 对主梁进行实施有目的、有根据的施 工控制，精度较高．达到仿真分析的 目的． 其方法可以为广大工程人员所 借鉴。 作者单位：保定申成路桥有限责任公司 2013年第7期( 肚)《交通世界》21 5

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