（武汉理工大学，武汉 430022）
摘要：拱桥拱肋拼装过程中，扣索索力和预抬量是大跨度拱桥施工中的难点和核心问题。本文总结了主要的扣索索力计算方法，分别讨论了各种索力计算方法的优缺点及适用性，结合各种方法的优缺点归纳出较为合理的索力计算方法。
关键词：拱桥；扣索索力；计算方法
引言
建造大跨度拱桥的关键问题是如何施工，目前国内外拱桥施工技术主要有三种：（1）支架施工、（2）转体施工、（3）缆索吊装施工；其中缆索吊装施工在国内外拱桥施工采用较多。但缆索吊装斜拉扣挂施工是将拱肋拆分成若干段，然后将每一节段吊装到设计位置在进行拼接，由于后续安装的节段会使已安装的拱肋节段产生位移，所以为了拱肋合拢时拱轴线达到设计线型，施工中对拱肋节段都会设置预抬量。
而预抬量的控制与扣索的张拉有着密不可分的关系。因为索力的存在，使拱肋在施工过程中不仅成为了高次超静定结构，而且也加大了设计计算时的复杂性。通常，在吊装过程中索力是进行有限次张拉以后确定的，张拉过程会对整个钢管拱肋的受力、拱肋合龙时的拱轴线形、成桥后的线形造成很大影响，直接将影响到施工过程以及成桥后拱肋的受力情况。因此，索力成为影响钢管拱肋受力的核心因素。如何合理、正确地确定索力的大小，使钢管拱肋在施工中和成桥后处于合理的受力状态，己经成为钢管混凝土拱桥设计中的关键问题。
1.扣索索力计算方法
目前扣索索力计算方法较多，主要有力矩平衡法、零弯矩法、零位移法、弹性-刚性支撑法、有限元法、定长扣索法[4]。各种方法的定义及计算方法已经有很多文献进行详细阐述，此处不再赘述。这里简单的对几种方法进行介绍并比较相互的优缺点。
（1）力矩平衡法
对于拱肋节段在施工中是铰接的拱桥，利用拱肋节点处弯矩为零的条件，采用静力平衡等力学法则求解索力。这种方法力学概念清晰，计算思路清晰，但也是由于力学概念清晰，所以计算中引用了很多假设条件，计算精度有限，且只用于拱肋施工中拱肋节段之间为铰接的情况。同时力矩平衡法不能同时计算拱肋预抬量，线形在施工中不易控制。
（2）零弯矩法
弯矩法是在力矩平衡法的基础上，用积分法求解拱肋节段自重对节点的弯矩，所以零弯矩法比力矩平衡法更能精确计算各阶段扣索索力值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆零弯矩法不仅可以计算拱肋节段为铰接的情况，也可以计算各拱肋固结的情况，当拱肋节段之间固结时，使节点处弯矩为零的索力即为所要求得索力，但运用这种方法，每安装一个拱肋节段，为保证拱肋节段接头处弯矩为零，就要对每个扣索索力进行调整，整个施工过程将要进行繁琐的调索工作。
（3）零位移法
零位移法的基本原理为静力学中的位移法，是在扣索扣点处人为的增加支座约束，以考虑了预拱度的设计轴线线形为控制标高，节段安装中保证节点支座处竖向位移一直为零，由此计算出的支座处支座反力即为扣索索力。零位移法无需设置拱肋预抬量就能保证拱肋在施工中控制点位移一直满足要求，但扣索只能承受拉力，支座反力可能为负值，所以求得的支座反力可能与扣索轴线方向有时会不一致，且零位移法与零弯矩法一样，在施工中会对索力频繁的调整，增加施工难度。
（4）弹性-刚性支撑法
弹性-刚性法[3]是将指在按照施工阶段建立计算模型时，将当前吊装节段的扣索模拟为刚性支承，已施工节段的扣索模拟为弹性支承。该方法能同时计算扣索索力和标高预抬量。
（5）定长扣索法
周水性[2]等人在浙江三门键大桥的施工分析中，提出了定长扣索法。它是对拱肋事先设置预抬量，在拱肋施工中，拱肋的安装位置并不是设计坐标处，而是通过一次性张拉扣索将拱肋标高控制在考虑了预抬量的施工放样拱轴线处，在进行后续节段的吊装过程中，后吊装的节段对已张拉的扣索会产生附加索力，扣索也会由于发生弹性变形而伸长，从而使得拱肋产生竖向位移，以此来抵消先期设置的预抬量。定长扣索法避免了频繁的对索力进行调整，在施工中只需要对索力进行一次调整。但拱桥施工拱肋线形影响因素很多，单纯地利用预抬量来控制拱肋标高，就必须精确的计算出索力大小和预抬量。
2.结论
（1）本文总结归纳了拱桥缆索吊装施工中索力的计算方法，讨论了各种索力方法的优点，并综合比较各种方法的适用性。
参考文献：
[1] 邵旭东.桥梁工程[M].下册.北京：人民交通出版社，2007.
[2] 周水兴，江礼忠，曾忠，周建廷.拱桥节段施工斜拉扣挂索力仿真计算研究[J].重庆交通学院学报，2000,19（3）：8-12.
[3] 田仲初，陈得良，颜东煌，何斌，蒋田勇.大跨度拱桥拱圈拼装过程中扣索索力和标高预抬量的确定[J].铁道学报，2004,26（3）：81-87.
[4] 肖伟.超大跨度钢管混凝土拱桥施工过程中扣索索力[D].重庆交通大学.2011.
论文作者:彭文韬，张康康
论文发表刊物:《科技新时代》2019年4期
论文发表时间:2019/6/19
标签：拱桥论文; 弯矩论文; 位移论文; 支座论文; 计算方法论文; 缆索论文; 标高论文; 《科技新时代》2019年4期论文;