自錨式懸索橋施工控制技術圖文并茂

自錨式懸索橋施工控制技術早在1859年，奧地利工程師約瑟夫·郎金就寫出了懸索橋“自錨”的設想，美國工程師查理斯·本德在1867年申請了自錨式懸索橋構思的專利。1915年德國建成主跨185m的科隆-迪茲橋，它是采用木腳手架先架鋼梁，后掛主纜的。選擇這種橋式的主要理由除美觀外，是擔心地質條件不允許修建錨碇?；谕瑯永碛?，德國在1929年建成主跨315m當時歐洲跨度最大的科隆-米爾海姆自錨式懸索橋。后來的發(fā)展，除了因為它沒有錨碇，還因為它按彈性理論假定進行設計比較簡單。1990年日本建成主跨300m的北港橋，1999年韓國建成主跨300m的永宗橋。我國在2002年建成主跨70m的桂林麗君橋，它是我國第一座自錨式懸索橋，2002年7月開工的蘇州竹園橋（40+90+40m）我國第二座，天津子牙河橋（46+115+46m）是第三座。“自錨”即不需要一般懸索橋的巨大錨碇，主纜錨固于邊跨主梁的跨中或端部，由主梁承擔主纜的水平分力和豎向分力。為此必須先架梁，后掛索。它的主要優(yōu)點除美觀外，節(jié)省了巨大錨碇的工程費用，也給軟土地基不便建造錨碇的橋址提供了修建懸索橋的方法。由于它的施工程序與懸索橋恰恰相反，主梁又要承擔主纜傳遞的力，故只能達到中等跨度。跨度再大就不經濟了。

自錨式懸索橋的另一特點：即為了減小主梁承擔主纜的水平分力,往往加大主纜的矢跨比,例如北港橋(日)為1:6；永宗橋(韓)為1:5；中國麗君橋為1：5.49，這顯然大于有錨碇懸索橋1:10的矢跨比。由于跨度較小和主纜直徑相對較小及主纜如此陡峻的縱向坡度，不可能采用常規(guī)的緊纜機、纏絲機、纜載吊機等大型機具進行施工；先架梁，后掛索，可以不必采用傳統(tǒng)懸索橋的貓道進行掛索。

1、萬新大橋主橋概況

撫順市渾河萬新大橋主橋是一座自錨式混凝土吊橋，主跨為160m，邊跨70m，錨固跨15m，全長15+70+160+70+15＝330m，主梁為五跨連續(xù)箱梁，主纜中心距26.5m，吊索沿順橋向間距5m。主梁為鋼筋混凝土箱梁，箱梁標準斷面為單箱五室，梁寬41m，梁中心高度2.5m，箱梁內每5m設一道橫隔梁。索塔為H型，塔柱為矩形截面，尺寸為，基礎為擴大基礎。主纜中跨矢跨比為1/6，主纜直徑54.3cm，由85根φ54mm鍍鋅鋼絲繩組成，鋼絲標準強度為1960Mpa，主纜由單根連續(xù)的鋼絲繩繞過全部索鞍形成。吊桿采用121根φ7.1mm鍍鋅高強平行鋼絲，強度為1670Mpa。塔頂設可滑動索鞍，錨固跨主梁內設兩個可滑動索鞍和一個固定索鞍?？苫瑒影白略O聚四氟乙烯滑板，塔頂設置頂推鋼結構裝置，施工時利用千斤頂實現(xiàn)索鞍偏移。

2、施工監(jiān)控的意義

自錨式吊橋為高次超靜定結構，主纜和吊桿為主梁的主要承重結構，主纜線形和吊桿拉力決定著主梁和塔柱的受力狀態(tài)以及橋面線形，主纜和吊桿必需嚴格按照一定的安裝和張拉順序、張拉力進行施工，才能實現(xiàn)設計狀態(tài)。但是施工必然存在誤差，因此施工需要專門的施工控制，施工控制人員在現(xiàn)場對主纜線形、吊桿索力、主梁應力、主梁線形、塔柱變形、塔柱應力和索鞍偏位等進行量測和計算分析，給出施工必需的各項控制數(shù)據，對該橋施工過程進行嚴格、科學的監(jiān)測和控制，及時調整由于各種不定因素引起的索力和線形的偏差，避免誤差的積累，使成橋狀態(tài)的結構內力和主梁、主纜線形滿足設計要求，保證施工期間結構的安全。3、初步擬定的施工程序

根據施工單位提出的本橋施工方案，經過對本橋施工過程進行仿真模擬計算，并結合正在進行的模型實驗已取得的成果，初步擬定了該橋主纜架設至成橋的施工程序，該程序大致可分為以下四個階段：（1）主纜架設及索夾安裝

在各索鞍按照設計位置安裝后，開始進行主纜索股的架設，各根索股必須嚴格按照其編號順序架設，并使索股上的標記與相應索鞍一一對應。1#索股（基準索股）鋼絲繩架設完畢后，需嚴格檢查各控制標記點的位置，在穩(wěn)定的氣溫下測量主纜線形，根據測量獲得的誤差結果，進行索形的調整，并查明產生誤差的原因，為以后的索股架設積累經驗，最終使其線形滿足設計要求。

基準索股架設后，其它索股應同時利用控制點標記和基準索股的線形進行架設，各索股的接頭放在準確的位置上，各索股的線形與基準索股應協(xié)調。

主纜全部索股架設完畢后，進行緊纜。

主纜緊纜后，開始安裝索夾和吊索。索夾位置應按照設計編號和位置準確安裝，索夾的高強螺栓應確保達到設計預拉力并使各螺栓受力均勻。（2）主梁脫模的吊索張拉

吊索安裝完畢，可進行主梁脫模的吊索張拉。由于受到各種因素的限制，如吊索長度、吊索承載力、張拉設備的能力和數(shù)量、索塔受力、主梁受力等，需要對吊索進行多次反復張拉，才能使主梁安全脫離支架。為了盡量減少吊索反復張拉次數(shù)、減少張拉接長桿的數(shù)量和長度、降低吊索的最大張拉力，并結合吊索和主梁的承載力，初步擬定張拉過程中采用8套張拉設備，吊索的最大拉力不超過300t，在此基礎上，計算和實驗表明，通過對全橋吊索進行四次張拉，然后對中跨的部分吊索進行調整，可以使主梁脫離支架。具體工作如下：

1）首先將1#～13#吊索下端的螺母剛好完全戴到錨杯上。

2）利用4套千斤頂對稱依次張拉14#～28#吊索，完成吊索的第一次張拉。張拉過程中14#～20#吊索需要臨時接長，張拉到位后可將螺母完全戴到錨杯上；21#～28#吊索（共30根）在第一次張拉結束后，仍需要接長桿，接長桿的長度約在12～80cm范圍內（該值以溫度15度為準，隨施工溫度不同而不同）。3）對全橋吊索進行第二次、第三次、第四次張拉，這三次張拉過程中，并非每根吊索均需張拉。全橋吊索四次張拉完畢并對中跨的部分吊索索力調整后，中跨主梁和邊跨的大部分主梁已經脫離支架，邊跨主梁在塔柱附近仍與支架接觸，但支架的支承力已很小，可以安全拆除。

4）在四次張拉過程中，需對塔頂索鞍頂推，經過6次頂推后，索鞍移動37cm，達到設計位置。5）整個張拉過程中，需對索塔變形、主纜線形、吊索拉力和伸長量、主梁標高進行嚴格的測量和記錄。并安排固定人員，負責隨時對索夾的高強螺栓的拉力進行嚴格地檢查，發(fā)現(xiàn)有較大變化后，應及時施擰，確保索夾不發(fā)生滑移。（3）預制構件安裝

主梁脫模的吊索張拉過程完畢后（可拆除或不拆除支架），可以進行主梁預制懸臂梁和預制板的安裝施工，安裝順序根據結構受力計算給定。實際上可以細分為13步

1）主塔、邊墩的施工

2）主梁逐段澆注（包括錨固跨）2）主梁逐段頂推3）主簡梁合浮攏施岡工4）貓道胳、主纜莖安裝4）貓道痛、主纜傷安裝4）貓樹道、極主纜艘安裝4）貓菌道、堂主纜闊安裝4）貓導道、搞主纜謊安裝4）貓緞道、禁主纜議安裝4）貓令道、殊主纜特安裝4）貓益道、嚇主纜鵲安裝4）貓貼道、因主纜袋安裝4）貓道籃、主纜爭安裝4）貓北道、碑主纜互安裝4）貓咐道、橡主纜匙安裝4）貓道回、主纜襲安裝4）貓道止、主纜咳安裝4）貓道你、主纜怠安裝4）貓道幅、主纜需安裝4）貓扔道、甘主纜肌安裝4）貓道夸、主纜廢安裝4）貓課道、滅主纜泉安裝4）貓騎道、等主纜蜻安裝4）貓程道、銀主纜況安裝5）索泊夾安旋裝索夾的晴同主纜膏間的摩息阻力、繼握裹力獻試驗5）索舊夾安藥裝5）索截夾安朵裝6）吊陽索安拒裝6）吊索物安裝6）吊索啟安裝6）吊消索安趴裝7）張拉暫吊具（繭多次反蠶復張拉躬，多次寶頂推索蠟鞍）7）張暮拉吊卸具（奏多次肅反復確張拉吳，多知次頂賭推索費鞍）段（???）索鞍殃頂推搭滑移漿可以怖利用粒右圖晉簡化量分析所模型畜實現(xiàn)妻，節(jié)陳點1、2為主獲纜與慣鞍座丟切點廚，3、4分別阻與5、6為主從蹈關系，3、4位于索率鞍底兩戴端，5、6與3、4橫坐標戲相同，齒并位于逼塔頂位氧置。初泳始時刻滋，3、4位于獨空纜鑒狀態(tài)復索鞍取位置造，隨拖著施藝工過妨程中烏索鞍架頂推寄，3、4坐標喚發(fā)生晝變化劈燕，變袖化值附與頂販推量富相同包，同用時5、6坐標也盡發(fā)生響獵應變化沉，節(jié)點7為塔碗頂中翅心。畜單元第①-⑤構成坊穩(wěn)定桁循架結構俊，模擬畫索鞍，報單元⑥暑、⑦為爆剛臂，喊為支承荷結構，冤將索鞍偏作用轉走化為軸錘力與彎滑矩傳遞蛙給主塔槳。單元夾⑧模擬躬索鞍與維塔頂座臟板間摩濁擦力，稱并通過予⑥將索蠶鞍兩側孔不平衡壓水平力本轉化為蕩塔柱單遼元剪力號，單元鉗⑧軸力凈即為主哭纜不平普衡水平曲力。主梁脹脫模問問題荒：兩種鞏狀態(tài)擔：（1）主透梁各莫處恰勞好脫脊離支革架，亞全部念支反駕力為滿零，幻玉且主耽梁與杰支架字間間歌隙為行零。（2）使部哥分主梁父脫離支遭架，出便現(xiàn)一定徹間隙，亡其余部槍分尚由期支架支碰承，但崖支承力木很小，笑強行拆壯除后對寒結構安塌全無影當響。優(yōu)缺拒點：方法（1）可祖做到沒拆除撐支架盤后對哄結構次無影匆響，皮而且哪在理之論上并這一謎狀態(tài)衛(wèi)唯一裕，但概由于酒主梁宇重力顏等各圈方面晉參數(shù)普誤差茂，實貍際很澡難達擊到。落方法干（2）拆除原支架對誰結構有爭影響，佳且狀態(tài)早不唯一廁，但可飛直觀判卻斷主梁饑與支架兼是否脫也離。萬新姑大橋史如采掠用方勾法（1）各領吊索賓力不姿相等歡，如汪采用勤相等淚吊索誼力，井則中鋤跨先再脫離睡支架意，邊?？绮糠夥峙R朽時支篩墩仍緞存在榮壓力逢。方法（1）控呈制主梁岡受力T與主屢纜拉疲力T相同，階則主梁財各支承唯反力Ri即相應相的吊索飛拉力。棉但主纜等拉力與寶吊索力美有關，賢因此需厭要迭代鹽逼近。方法（2）控話制全部吊搬索拉力T脫相等，縣當?shù)跛餮懒_到T脫時，中噴跨主梁逃與邊跨期大部分劃主梁脫取離支架核，最大刊間隙為fmax，支恩反力粉最大盡值Rma智x，此外置還有另螺一個約靜束條件款，索塔平處支反癢力大于取零。優(yōu)牲化極值緒問題計算求忙得逼近寄于最優(yōu)仔解的近兼似解8）主咬梁脫纖模，事拆除票臨時刊支架9）安裝喂預制懸香臂橫梁10）安裝鳳人行道創(chuàng)板和非朵機動車犯道預制窗板11）橋腎面鋪獵裝及熱附屬差設施揉施工12）主纜餡纏絲、碎防護13）吊索需索力誤此差調整新（不一舅定只在沸最后一系步）13）吊索叉索力誤旨差調整磚（不一騰定只在弦最后一才步）13）吊索薄索力誤倦差調整談（不一毯定只在停最后一帖步）自錨式絕懸索橋攏的非線勿性（1）荷政載作斥用下暈的結刪構大離位移夏作為府柔性憶結構雜的最雨主要踩的非抖線性愛影響序因素肝，懸術索橋料在受駁到外汗荷載爽作用鄭時，白不僅蹲纜索材及加仙勁梁覆發(fā)生哥下?lián)锨?，吊解桿也喊將伸帳長，厭索塔非會壓摔縮，角吊桿傳還將男發(fā)生肺傾斜淚，節(jié)符點還乎有水中平位產移。宇都會哈對懸雷索橋揭內力菠產生雙影響杰。因坑此在塊結構撒分析國時，嗎力的傭平衡慎方程扛應根炎據變零形后數(shù)的結枝構幾第何方橫程來絲式建立夕，力賴與變雖形的馬關系圖是非橫線性里的。（2）纜索膚自重垂玻度的影富響擺在有限餡元分析賠中，纜添索單元悄的計算僵模型取糾為直桿掘單元，徹而實際斧纜索具派有垂度霞。在單憲元兩端燃受力時望，實際酸纜索單知元的變評形是由登彈性變任形及垂結度變化循的非線徐性變形喜兩部分匯組成，剖其變形酬值比直湊桿單元靜的大，析與纜索致的彈性頂模量、敞自重及攔張拉力侍等因素劑有關。（3）纜證索初現(xiàn)始內咬力的襯影響竊在進色行懸辣索橋已的非芬線性員分析蝴時，惑因恒園載產府生的楊初內冒力影饑響必水須計辰入。己即由宋于疊瘡加原器理不乘適用浴于非爹線性薦結構約，為出了得凱到在擴外力狂作用育下的梳大跨格度懸稿索橋征結構悉的平場衡狀趴態(tài)，威應將縮慧結構氣的初薦內力協(xié)、引親起初嘉內力狼的荷韻載（踩或其役它因瘋素）堆及新逝增加拖的活亂載一酬起考賢慮，糧算出腦結構竊在新仁的變巴形狀稼態(tài)下猜的平飯衡，拒以得蠅到結貞構真物正的托變形纖和內淺力。（4）混凝釘土收縮溪徐變的左影響凡由于混民凝土具惑有收縮棵和徐變探特性，務收縮和篩徐變與樓時間是其非線性哪的關系狡。一般蘋來講，吹混凝土京索塔和尼混凝土摩加勁梁茂隨時間炊增長，蝦長度會遇變短，銀由此會攝引起結悔構的附少加內力卵和變形誕，會對巖整個懸朋索橋的搞受力產膨生不利薯影響，醒同時引妨起橋面梁線形變員化。4、施工耳控制指轎導方案4-1控制目持標距本橋滿施工控重制的目饞標主要文有如下柏四個方飾面：佳（1）主韻梁標抓高控同制太通過唐調整濁立模第標高虧和準撥確控晌制吊免索拉測力，詳嚴格驗控制洪主梁旺線形素，使酸橋面割線形練在經屋過若傻干年斤的混愧凝土繞收縮宣徐變?yōu)鹾笠脖俜瞎褂们o要求損。霞（2）主茂纜線撲形控受制騙通召過準兩確計船算主響纜索肺股的碧無應飯力長柔度和攻控制牢點位寒置，考嚴格趴控制歌主纜耽索股忽的架診設精潑度，際特別獄是基燭準索井股的芳架設新精度雨，準塵確控曬制吊助索拉飛力，吵達到晶嚴格局控制緊主纜咐線形傻的目這的。（3）吊索腰拉力控喪制已使成橋歌狀態(tài)的華實際吊肥索索力溜與設計蝕索力的鎖誤差控求制浴在容許隨范圍之敵內，以嚴保證成喪橋狀態(tài)傾主梁和殖索塔受今力擴的合理者性。同竄時在張基拉過程抹中，應庭對吊索價索力進公行裁嚴格控欄制，以扇保證主甲梁安全成脫模和窄后期荷碰載安全寧施拌加。棋（4）結騎構應身力控背制大在施調工過薄程中正，保俱證各圣主要畜受力弓部位糞的應屆力在執(zhí)預想肢和脾容許萍范圍壓內，超以保并證結病構在羅施工扒期間鍋的安寄全性刻，鉗測量染的應摟力同撞時可叫以校注核理象論分適析的書準確庸性。4-促2檢測項蜜目斤本橋書的檢測懇項目主援要有：殺主梁標嗽高、主允纜線形資、索塔醬變位、異吊索拉孤力、主句梁應力綁、索塔殖應力、盯索鞍偏藍位，梁蠢端變形央。

（1）主梁胞標高的河測量香在近每個主塔要施工便步驟實注施前后射測量主刮梁標高桶，以推得貞到本次肢施工行學為對主浴梁標高嗎產生的脂影響；始全橋魄的控吊索張竭拉一遍錄完畢后竊的標高色測量必蒜須在早副晨日侄出賤之前的俘固定時拜間內進擁行。靜（2）索奸塔變恥形觀盯測眠吊索板張拉奔過程永中，膝時時零觀測止索塔些變形凝。（3）吊智索索匠力的蘿量測危用頻專譜分剪析法晝測量德吊索昨索力帽，同褲時用揀經過別嚴格趁標定寫的用嫌于張血拉吊拍索的垂油壓宗千斤塞頂?shù)娜嶙x數(shù)誤進行灰校核帽。在釣吊索坡索力蓮較小嘗時，姥主要循利用頁千斤緒頂讀桿數(shù)，飼同時哭利用帳主纜籌線形裂校核伶。仙（4）主刃梁和踐索塔愁應力眼的量遮測述在墨主梁勸和索近塔上和選取串若干漫斷面預，在生每個漸斷面尚上布娘置若蜜干應思變計槽，用狠應變虧儀測飼量其化應力昌分布傻。閑（5）主魄梁梁聰端變劑形極測陪量從敘吊桿委開始尼張拉拆到施漠工結他束主嘗梁梁秩端水面平變他形。4-3控制方董法月自影錨式懸雄索橋的消施工控熱制是一寬個計算→宵施工→噴量測→腦參數(shù)識盆別→誤診差修正決→重新光計算→棗施工的循環(huán)勢過程。泡影響計點算結果杠可靠性慌的因素露很多，娃包括測背量誤差圣、施工看誤差、蜂理論計系算中的錢設計參抵數(shù)取值破誤差，紛如主纜牌和混凝絲式土的彈雄性模量包、徐變訊系數(shù)、扁主梁重秧量等。晉在保證掘測量精累度和施稻工精度易的前提勁下，設知計參數(shù)曉的取值蜻誤差可值以隨著孤施工的臺進行逐羊步得到丹修正。施工蟻控制武大致害按如害下程氏序進魚行：為（1）采踢用適叛用于秧自錨越式懸攀索橋太的施換工安茶裝計混算程部序，同按各據項參隆數(shù)的獎理論職值或帝實測匙值計臣算下奶一施染工階與段的散施工固控制忘參數(shù)謝，如犯索力物張拉爐值、唱主梁弦標高談、主制纜線葛形、浴索鞍錘位置勒等。必（2）按股規(guī)定哀程序杜檢測禾各項埋數(shù)據移，如附結構飽變形主、各混索索砌力、陰主梁末應力齒、結肺構溫盼度、丸施工拼荷載柜等。姑將這列些數(shù)貝據進蜘行整矛理并宿輸入刑工地碗計算還機作持跟蹤潤分析爛。站（3）比咸較理億