万吨级斜拉桥转体施工过程的力学特性

为了研究斜拉桥转体施工过程中各构件的力学特性,建立了国内首例单点平铰转体斜拉桥的三维数值仿真模型,并使用实测数据进行校核。运用刚体绕定轴转动理论推导了斜拉桥在转体过程中的角加速度。针对加速转动和匀速转动2个典型施工阶段,研究了桥梁水平转体施工过程中主梁、塔、墩、牛腿、转轴与转盘的受力状态,分析了角速度和角加速度在斜拉桥转体过程中对桥梁受力的影响规律,计算了合理的施工角速度和角加速度。计算结果表明:在匀速转动过程中,各控制截面的应力变化与角速度的平方近似成正比例关系,在现场实测角速度为0.01rad·min-1时,控制截面应力最大变化值仅为-2.00Pa;在加速转动过程中,主梁横断面应力沿主梁中心线斜对称分布,设计角加速度为6.5×10-3 rad·s-2时,塔根实心段的下缘应力变化值为-3.33 MPa,应力变化显著,从牛腿底端开始,桥墩各截面沿高度方向所承受的转矩作用逐渐减小。可见,在匀速转动过程中,角速度对主梁断面应力的影响可忽略;在加速转动过程中,应对斜拉桥转体的角加速度给予明确限制,保证施工安全,缩短转体时间。