工程技术的快速发展及材料科学的不断进步引起桥梁施工技术的快速变革,自锚式悬索桥因其显著的跨越能力、良好的场地适应性、优越的景观效果,应用越来越广泛,尤其是大跨度自锚式悬索桥倍受工程建设者的青睐。国内外已建成的自锚式悬索桥主跨跨径绝大多在400m以内,且以较为成熟的支架法施工居多。对于主跨超过600m,以斜拉法施工的自锚式悬索桥,还无成功案例。大跨度自锚式悬索桥是多次超静定结构,其施工过程中力学特性复杂,几何非线性特征明显。本文以主跨为600m的自锚式悬索桥—重庆市某轨道交通专用桥为背景,利用Midas建立有限元模型,对斜拉-悬索体系转换过程中建模技术、斜拉桥目标线形、斜拉索拆卸方案、吊索张拉方案等关键技术进行研究。本文主要工作及成果如下:(1)斜拉-悬索体系转换建模技术研究通过“激活”、“钝化”功能及建立多工况模拟体系转换施工过程;利用Midas/civil索单元特性,将空缆与临时斜拉桥耦合,建立张拉初始模型;利用温度效应与力学效应两种模态的耦合,自设温度杆单元模拟索鞍顶推过程;根据吊索张拉过程中吊索内力值和无应力长度具有等效性和互换性的特点,通过建立不同的索单元,利用“激活”和“钝化”功能模拟吊索张拉过程。(2)临时斜拉桥目标状态及斜拉索拆卸方案研究斜拉桥是临时结构,其目标线形并不影响最终结果。理论上,主梁线形越高,离空缆的垂直高差越小,吊索张拉越易;若按抬高线形进行拼装主梁,其构件无应力状态量将与成桥设计值相差较大,施工过程中斜拉索及主梁受力不合理,施工及成桥状态难以满足要求。以悬索桥成桥线形为目标线形建立临时斜拉桥,则相反。因此按悬索桥成桥考虑预拱线形架设临时斜拉桥,再通过补张拉中跨斜拉索,提升主梁线形至或接近去二期恒载主梁线形后,进行吊索张拉。该方法可大幅减少吊索张拉次数,节省接长杆用量,缩短工期,经济效益显著,可在类似桥梁建设中推广应用。通过对两种初选拆卸方案模拟,比较安全、经济、操作性、管理等因素,确定斜拉索应在吊索张拉全部完成后、自上而下拆除。推荐方案施工过程结构受力清晰,控制参数少,既能保证施工安全,又不影响工期。(3)斜拉-悬索体系转换吊索张拉方案研究对可能的张拉方案进行定性分析,确定“从主塔向跨中开始、再同时对称张拉、逐步前进”的吊索张拉思路。利用Midas/civil,对提出的吊索张拉方案进行模拟。通过比较确定较优方案。深入研究推荐方案体系转换中主缆和主梁位移变化、吊索索力变化及接长杆长度、斜拉索索力变化、桥塔受力特性、施工全过程主要构件的变形及受力等。(4)斜拉索锚点局部应力分析斜拉索锚点是将斜拉索拉力传递到主梁上的临时传力构件。斜拉索下端锚点与悬索桥吊索下端锚固点在同一横断面。钢箱梁中专为悬索桥的吊索锚固设计锚箱结构,而未给临时斜拉索的锚固预留空间,制定施工方案时必须考虑斜拉索下锚固点的受力状态及其稳定性。为此专门建立局部精细化有限元模型,对斜拉索锚固点结构进行局部应力分析。从宏观受力特性进行定性分析,选择钢箱梁吊装过程中代表性的受力点,采用Midas/FEA建立三维实体模型进行分析计算。结果表明:不利荷载工况下,耳板底板下局部最大应力260.02MPa,而其余部位应力水平较低,能够满足结构的强度要求。