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2009年度优秀施工论文（技术总结） 【飞燕式钢管砼拱桥系杆与吊杆施工分析与控制】
会引起已张拉吊杆的预应力损失。本文假设吊杆张拉顺序如图7所示，即从跨中向两边对称张拉，张拉过程中每根吊杆仅张拉一次。
图7 桥面系、吊杆与拱肋之间形成受力体系及吊杆的张拉顺序
3.3 吊杆张拉长度计算
由上述吊杆张拉原则及张拉顺序可知，第n根吊杆的张拉长度Xn可按下式计算： EALn?Xn8(Xn???ni)?G，其中 n?1~8
i?n式中Δni为第i根吊杆张拉时引起第n根吊杆的预应力损失长度；EA为吊杆的抗拉弹性模量；Ln为第n根吊杆张拉前初始长度；Xn为第n根吊杆张拉长度；G为单段钢箱梁自重。根据上述的计算方法，经过多次迭代[6]，得到吊杆张拉长度结果如表3，显然吊杆张拉长度由跨中向两端依次递减，而最终所得的吊杆张拉力基本相同，说明本文提出的吊杆张拉原则可行。需要指出的是，表3中的吊杆张拉长度是根据本文所述的张拉原则计算得到的，按不同的张拉原则和顺序计算会得到不同的结果。
表3 吊杆张拉长度计算结果
吊杆编号 （mm） 1 2 3 4 130.0 102.4 86.8 82.0 （kN） 3662 3016 2780 2866 （kN） 2460.0 2460.0 2460.0 2460.0 5 6 7 8 张拉长度初始张拉力最终吊杆力吊杆编号 （mm） 81.8 78.8 68.6 52.4 （kN） 3073 3189 3095 2806 力（kN） 2460.0 2460.0 2460.0 2460.0 张拉长度初始张拉力最终吊杆3.4 计算结果检验
为证明上述计算结果的正确性，利用MIDAS软件对吊杆张拉全过程中吊杆张拉顺序及张拉力进行了模拟，其有限元模型如图8所示（仅取张拉过程中的某一工况）。
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图8 吊杆张拉施工中的某一工况
采用该方法模拟施工过程需要采用“初始张拉力”的方法定义吊杆张拉力，即将张拉长度转化成张拉力施加在各吊杆上。根据上文所述公式，由表3中吊杆张拉长度换算成张拉力值见表4。为模拟钢箱梁施工时下部支架对钢箱梁的支撑作用，采用约束竖向位移的方法限制钢箱梁竖向变形，并通过计算结果中支座反力的正负判断钢箱梁重力荷载传递到吊杆中的比例。另外本文为考虑施工过程对吊杆张拉长度的影响，计算了未考虑施工顺序时吊杆的张拉长度。
表4 吊杆张拉长度检验结果
考虑张拉顺序张拉吊杆的检验结果 吊杆编号 张拉长度（mm） 1 2 3 4 5 6 7 8 109.9 107.0 101.2 93.0 82.6 70.5 57.4 44.2 张拉长度（mm） 130.0 102.4 86.8 82.0 81.8 78.8 68.6 52.4 初始张拉力（kN） 3662 3016 2780 2866 3073 3189 3095 2806 最终吊杆内力（kN） 2450 2534 2453 2422 2465 2526 2551 2519 未考虑吊杆张拉顺序的 3.5 计算结果分析
表3及表4的计算结果表明，跨中吊杆张拉长度最大为130mm，靠近拱脚处最小为52.4mm，其余吊杆张拉长度由跨中至拱脚处依次递减。由表4中计算所得各吊杆最终内力值与表3中计算值差别最大的为杆7，相差约3%，各吊杆间最终内力值差别最大的为杆4与杆7，相差约5%，基本满足各吊杆受力均匀的张拉原则。表4中未考虑张拉顺序的吊杆张拉长度与考虑张拉顺序的结果最大相差20%，差距较大，可见在确定吊杆张拉力时应当考虑吊杆张拉过程及张拉顺序的影响。
4. 结论
本文以102国道跨伊通河大桥为例，介绍了飞燕式钢管混凝土拱桥吊杆与系杆张拉的相关问题，并利用有限元软件对其张拉过程进行分析，得到结论如下：飞燕式钢管混凝土拱桥系杆施工时，应根据设计要求分步骤多次张拉，在本文所确定的张拉力作用下整个张拉过程中能满足张拉端以及桩顶位移要求；系杆张拉完成后，拱脚至张拉端的箱梁会产生较大的轴向力，今后的设计和施工中应
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加以控制；提出了考虑张拉顺序时吊杆张拉长度的计算公式，计算结果能保证各吊杆最终内力结果相差不大，且靠近拱顶吊杆的张拉长度大于靠近拱脚处的吊杆；计算所得未考虑张拉顺序的吊杆张拉长度与考虑张拉顺序的计算结果差异较大，应当考虑张拉顺序对吊杆张拉长度的影响。
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