基于有限元分析的宽桥面异型钢拱塔关键施工技术研究

淮安市京杭运河淮海路大桥改建工程采用单塔斜拉桥方案。桥塔为椭圆形的异型钢拱塔结构,左右塔肢如同人步行的两条腿交错布置,且左右旋转对称。受现场条件限制,桥塔各异形节段只能采用大型履带吊单钩吊装。桥塔施工存在起吊后姿态调整困难、安装过程中节段自重不利影响及极端气候不利影响等诸多问题。为解决单钩起吊后节段姿态控制的难题,采用有限元法对桥塔各异形节段进行吊装过程分析;为了控制异形塔在施工过程中的应力和变形及极端气候下的力学特性,采用ANSYS软件建立异形塔和支架的有限元模型,分别对悬臂拼装法和支架法施工时塔的应力及线形进行了分析。研究结果表明:基于有限元法精确计算出各节段的重心,通过模拟吊点的三维坐标确定吊装时钢丝绳的长度能实现对异形节段单钩吊装姿态的有效控制;采用支架法方案能有效地控制桥塔的应力和线形,并能有效地抵御当地极端天气因素。该项目桥塔已顺利建成,合龙后桥塔线形及应力均符合设计要求。