图2 更换吊索位置图
计算荷载
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)除对施工阶段进行控制计算外,使用阶段分别针对不同构件进行不同组合,当汽车、温度荷载与恒载效应组合时,均为选择性组合,即不利时参与组合,有利时不参与组合。
根据分析,得出最不利载荷组合为:
D L1 W T( )
吊索更换过程模拟均按此组合情况进行计算。
D:恒载
L1:车辆活载(汽车-超20)
T( ):
钢构件:升温30℃,降温30℃
混凝土构件:升温30℃,降温30℃
温度梯度:索塔温差及加劲梁横向温差荷载均按10度考虑。
W:横桥向风荷载
主梁风荷载仅计算横桥向风力。根据江阴大桥设计文件,大桥主梁横向风载设计风速为27.1m/s,参考《公路桥涵设计规范》,主梁横向风载可取4.064kN/m。
有限元模型
通过MIDAS建立了江阴长江大桥三维模型,共建立1555个节点,1039个单元,主缆、吊索采用索单元模拟,主缆采用单梁模拟,主塔采用变截面梁单元模拟,如图3所示。
图3 有限元模型
工况分析
为尽量减少对桥梁永久结构的影响,避免在吊索锚固区进行开孔、焊接等作业,吊索更换时,均考虑利用预留孔,在永久吊索旁安装临时索夹及临时吊索,通过张拉临时吊索的方式,完全释放更换吊索索力后进行拆除更换。
跨中短吊索部分可以通过单个临时吊点提升的方式完成更换,随着吊索长度的增加,吊索弹性伸长同步增加,单个临时吊点提升难以完成吊索更换,因此,考虑在更换吊索两侧对称增加临时吊索提升。针对19#N吊索设计以下两种工况。
“三吊点”吊索更换受力分析
在下游18#、19#、20#吊索处安装临时索夹及临时吊索,如图4所示。张拉临时吊索,在19#吊索索力卸载后拆除,验算临时吊索、吊索、主缆、主梁等的变形、受力状况,以及索夹的抗滑安全系数。
图4 三吊点吊索更换示意图
(1)吊索索力