李国强1 余双伍2
（重庆交通大学，400074）
【摘 要】临时索道桥作为一种临时性的交通通道，在水利水电、抢险救灾及军事领域具有重要地位。因此临时索道桥建成后的承载能力评估具有重要意义。以大古水电站临时索道桥为工程背景,利用有限元软件进行反复迭代确定了临时索道桥的成桥状态。在此基础上,计算了车辆荷载对索道桥的作用,通过与试验数据的对比,验证了计算方法的正确性。
【关键词】索道桥；荷载试验；成桥状态；分析验证
1、工程简介
西藏雅鲁藏布江中游大古水电站临时交通桥为大古电站临时设施，运行期为五年，车道板为木质结构，在轮压处设有5mm花纹板以增大耐摩性。本桥设有主梁及附梁，设计时速为20公里，限速10公里，小型客车可达30公里。
该桥桥型为索道桥，桥梁净跨166m，矢高4.15m（0℃，荷载60吨时矢度），主索矢跨比：1/40。设计荷载为汽—60、人群荷载为每延米1人。车道宽4.5m，人行道宽2×1m，总体布局见图1。
主索选用合格钢丝绳厂出品的6×19+1WS Φ46mm桥用钢丝绳，材料强度E=1870MPa,柔性为特级。索桥横断面主索总计56根，其中车道32根，人行道2×6根，稳定索2×6根。主索锚杆采用Φ55mm的45#优质碳素结构钢，每根主索对应一组锚杆。主索是通过首节锚杆前拉板与锚杆相结合。
图1 临时索道桥桥总体布置示意图
2、合理成桥状态的确定及受力分析
索道桥结构形式独特，以主索作为主要承重结构，索上布置车道板作为桥面。这样的结构使得索道桥具有构造简单、受力明确、施工方便、成本低等特点。但由于主索作为主要承重结构，使得索道桥在荷载作用下会发生很大的变形，非线性特点显著。因此如何确定索道桥在其恒载作用下的理想理想成桥状态，并验算索道桥在恒载和活载的作用下的安全性,显得尤为重要。
本文基于有限位移理论[2],巧妙的利用有限元软件MIDAS/Civil中悬索桥建模助手功能，将索道桥简化为没有吊杆的悬索桥来处理，以索道桥锚点间的跨度和二期恒载与设计荷载作用下的跨中最大垂度值为已知条件，并且根据该临时索道桥索股布置特点将以基准索股架设为准的多索股等效为单根索进行模型分析。通过模型合并，模拟出趋近真实的成桥状态，简单方便而且还大大加快了模型迭代速度，这样就确定了临时索道桥初始空缆状态下线形与成桥状态下线形及内力。
2.1计算模型
依照设计资料建立结构计算分析模型，利用Midas Civil软件悬索桥建模助手功能进行建模计算,桥面铺装、栏杆、桥面横梁均以容重等效分配到各承重索上。主索采用6*19+IWS金属芯光面钢丝绳材料强度E=1870MPa柔性为特级。模型计算跨径169.5m，建有主索10对，稳定梁16根，付梁17根，模型共有节点876个，单元1413个。模型见图4。
图4 成桥模型
2.2 车辆荷载试验结果与分析
为了解结构现状并考查桥跨结构强度、刚度，确保索道桥运行安全及验证计算的正确性，对临时索道桥进行了荷载试验。根据布载计算及现场条件，为达到静力试验荷载要求，试验加载车辆宜采用三轴载重车，单辆载重为重360kN。因索结构不能承受弯矩,故用索应力来等效加载,效率系数取0.96,相对应挠度变形效率系数为1.0。
荷载试验共分为3种工况,L/4、L/2截面的横向对称加载及第二道稳定梁正弯矩加载,这里只列出L/2截面处横向对称加载的各测点位移和索力实测值与模型计算值的对比各测点位移和索力实测值与模型计算值的对比,见表2和表3。
3．结论
（1）最大荷载效应试验工况时(L/2跨中偏心加载),跨中实测跨中截面最大挠度为1.036m,试验荷载作用下，各控制截面实测挠度增量与计算值相符，挠度校验系数为0.70～0.91，卸载后各测点挠度回复良好。
（2）试验荷载作用下，实测主索的拉力增量小于计算值，校验系数为0.81～0.99，最大实测活载拉力增量为55.2kN，索桥主索的受力状态正常，主索强度满足设计要求。考虑到索鞍对主索的摩阻作用以及摩阻力的随机性，主索测索力增量存在一定程度的不均匀性属正常现象。
（3）理论值与实测对比,发现理论计算值与实测值基本吻合，验证了本文的有限元模型分析方法是简便有效的的正确性。
参考文献：
[1]潘永仁,杜国华,范立础.悬索桥恒载结构几何形状及内力的精细计算[J].中国公路学报,2000(4).
[2]项海帆,姚玲森.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2000.
[3]黄绍金,刘陌生.现代索道桥[M].北京:人民交通出版社,2004.
论文作者:李国强1,余双伍2
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年3月总第208期
论文发表时间:2016/6/13
标签：索道论文; 荷载论文; 模型论文; 挠度论文; 结构论文; 悬索桥论文; 状态论文; 《工程建设标准化》2016年3月总第208期论文;