自锚式悬索桥的关键建设技术与监控概述

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1、自锚式悬索桥的关键建设技术与监控概述第一章绪论1.1研究背景工程技术的迅速发展引起桥梁施工技术的快速变革，在桥梁结构安全满足要求的前提上桥梁外型的设计逐渐被重视，外形靓丽的桥梁可以被当成一个地区独特的名片。鉴于悬索桥自身轻便优美的特点，近年来得到了工程师们的青睐[1]，但其锚锭作为悬索桥的重要部分需要承担主要承重构件主缆的拉力，这对于部分软土基建造锚锭以及因为景观要求城市跨河桥梁无法布置庞大的主缆锚锭等情况下修建悬索桥制造了不少困难[2]。上述难题随着自锚式悬索桥的出现逐渐被解决。与传统的悬索桥相比，其主缆直接被锚固在加劲梁上从而分担了主缆的横向分力，可以省略大体积的锚锭。同时该桥型因受地貌

2、影响小，灵活实用，可做成双跨单塔或三跨双塔的桥梁，特别适用于地质条件差、难以建造锚锭的地块使用[3]。由于该桥型的主梁起到了分担主缆部分拉力的作用，故施工的顺序与地锚式桥梁中的先缆后梁不同，应为先梁后缆，因此其最大缺点是施工比较复杂[4]。加劲梁的架设、塔柱的修建和悬索系统的安装成为施工控制的关键点。目前，国内该桥型的研究主要集中在施工技术和监控手段方面[5]。本文从实际出发，以江西某大桥为研究案例，研究了钢箱梁安装、钢吊箱围堰以及基础、盖梁、悬索、塔柱的施工技术方案和关键工序的施工监控，对江西某大桥的建设有着较大的现实指导意义，也为其他类似桥梁提供一定的经验积累。.1.2自锚式悬索桥概述自

3、锚式悬索桥：是悬索桥中将主缆固定在加劲梁上的一种桥型，其受力特点是由加劲梁承担主要的横向力并由桥墩和配重冲抵垂直分力。其结构示意图如图1-1所示，其构造组成如表1-1[6,7]：其结构体系有如下特征[8,9]：（1）主缆固定在梁的端部且没有巨大的锚锭，梁在内部的压力下达到稳定状态，主塔的支点和跨中弯矩最大[10]。横向压力由桥面和梁共同承担且后者获得了一定的预应力和偏心弯矩，并与荷载产生的弯矩相抵消，整体结构性好[11]。（2）当跨径很小时按照线性单元设计；相反采用非线性单元设计的活载内力小。（3）垂跨比通常取1/5-1/6，比地锚式的大。（4）当存在边跨时，边跨垂跨比的变化可以使主缆水平力

4、平衡。此外，加劲梁的跨中预拱度的设置如果不考虑梁轴力的影响可能会出现偏小或偏大的现象。（5）通常而言，使用变截面梁从而达到减小自身重量和活载的挠度。但自锚式悬索桥也可设计成悬浮体系从而易于施工。（6）自锚式悬索桥桥面的端部需要安放高刚度的固定横向梁[12]，使桥的表面和梁的轴力保持一致以避免剪力滞后。.第二章自锚式悬索桥设计及监控理论研究2.1悬索桥在竖向荷载下的设计理论悬索桥设计理念和技术的不断完善使其跨越能力得到了很大的提高并在大范围内的使用，悬索桥的实践使用和其设计技术的深入开发密不可分。弹性理论中认为活荷载并不使桥梁结构产生变形这一前提随着索桥跨径的增长、梁的刚度相对减小而不太适合时

5、代的发展。因此Melan等人提出的挠度理论认为[29,30]：主缆在恒载下稳定时的二次抛物线状态随着活荷载的影响而变化，其伸长量在设计中需要加以考虑。在挠度理论中悬索桥成为了非线性结构，其设计计算过程较为繁杂。但是，因为活载状态使各得各力学量成为最值从而可认为非线性横向拉力所产生了较小的变形也是基本没有影响的[31]。当桥的跨径继续增加而使得梁的高跨比大于1/300时，挠度理论计算的偏差将不能忽略。有限位移理论的基本原理是矩阵位移法且可对复杂构造进行受力计算。有限位移理论在全面考虑了轴力效应和位移作用的前提上，把吊桥结构分析法融合到非线性分析法中。.结论本文以江西某大桥的施工为背景，对自锚式

6、悬索桥的关键施工技术如钢梁箱的施工，钢吊箱围堰的施工，塔柱、悬索、盖梁、基础的施工进行深入研究并提出解决方案。对施工过程中的复合计算，线形位移监测、吊杆索力的测试、主缆、猫道的受力测试，主梁主塔应变测试和温度测试等关键点的控制监测方法进行了研究，取得了初步的具有研究价值和实用性成果，为江西某大桥的顺利建设做出了一定的贡献。（1）关键施工技术：经过现场的实地勘测和结合施工工艺要求，江西某大桥钢箱梁施工主要采用牵引加散拼结合的方式进行安装，从两岸向主塔处搭设，在主塔处散拼合拢。为保证总工期，满足钢箱梁施工，新增钢箱梁纵移轨道支架系统和钢箱梁拼装系统，主梁采用整体式钢箱梁，钢梁纵移系统主要由牵引系

7、统、运梁小车和轨道系统组成。钢吊箱围堰采用工厂制造，现场组拼成型，在通过在护筒顶布设的下放装置，整体下放吊箱就位，堵塞钢护筒和吊箱底板的间缝隙，最后采用多点导管法浇注水下封底砼形成防水围堰。江西某大桥的临时墩和栈桥的设计符合大型钢箱梁的施工要求。墩柱施工采取一次立模，一次连续浇注成型的工艺，保证主塔的质量和外观线形，并防止砼开裂。（2）施工监控：用自适应控制原理并遵循线形控制原则和内力控制原则，对桥梁施工实施