南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com104桥梁结构城市道桥与防洪2015年9月第9期南京小龙湾混凝土自锚式悬索桥吊索张拉过程研究史松磊(南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏南京210008)摘要：不同于地锚式悬索桥，自锚式悬索桥先梁后缆的施工方式，使其张拉过程具有显著的可优化性。依托小龙湾自锚式悬索桥工程实例，对自锚式悬索桥张拉过程控制原则、控制目标进行了分析，在满足桥梁结构受力安全的前提下，尽量减少接长杆数量、索鞍顶推次数、千斤顶数量和张拉批次，以较少的人力物力财力和时间来完成吊索张拉方案。建立有限元模型，模拟分析小

2、龙湾大桥张拉全过程，根据吊索张拉安全系数、桥塔及加劲梁允许最大压应力、最小拉应力等指标，提出适用于该桥的张拉控制方案。对比分析了成桥状态与张拉过程中吊索的最大索力，发现在跨中14一，16号吊索索力较成桥状态索力有所增加，但均能满足张拉过程吊索安全要求。对吊索张拉过程中桥塔及加劲梁的应力变化规律进行了总结，发现在张拉14～17号吊索时，桥塔、加劲梁等混凝土构件应力发生显著变化。关键词：自锚式悬索桥；吊索张拉；有限元分析；全过程分析；施工控制中图分类号：U448．25文献标志码：B文章编号：1009—7716(2015)09

3、—0104—030引言的张拉次数，使吊索拉力尽早达到设计状态。1工程背景自锚式悬索桥具有景观性强、不需要修建大体积锚碇、受地质条件限制小、桥型可结合地形灵1．1主桥总体布置活布置、主缆水平力可为混凝土加劲梁提供压应主桥采用双塔双索面自锚式悬索桥，跨径组力等优点，在中小跨径桥梁方案比选中具有较强合为44m+96m+44m=184ITI，道路与现状河道斜的竞争力，近年得到了较快的发展。交，斜交角度为5。，桥梁为正桥。主桥主塔总高为地锚式悬索桥梁一般先安装吊索，梁段一般35．4m，桥面以上塔高22．6m，主缆成桥线形采用从跨中

4、向两端逐段拼装，已安装好的梁段会随着二次抛物线，中跨矢跨比为1／5．5，主缆横桥向中心主缆变形，吊索力的大小基本与其承担的梁段重距18m。加劲梁采用现浇预应力混凝土箱梁，梁高量相等，随其它梁段的吊装变化不大，吊索的长度1．74～2．0m。吊索标准间距为5m，箱梁每5m设基本不变，全桥梁段合拢后及二期恒载施加，一般置一横梁与吊索对应。主塔基础采用直径为1．5m不对吊索索力进行调整。的钻孔灌注桩群桩基础。与地锚式悬索桥不同，自锚式悬索桥一般采主桥桥面为双向4车道，并设置非机动车道用先梁后缆的施工方式，加劲梁先在支架现浇，现及

5、人行道，其断面布置为：3．5m(人行道含栏杆)+浇完成后的位置与成桥状态位置基本一致，而成桥3．5m(非机动车道)+2．5m(侧分带)+15．5m(机动车主缆与空缆状态相差很大，一般空缆会上浮1～2m，因道)+2．5rn(侧分带)+3．5m(非机动车道)+3．5m(人此按照成桥状态下料制作的吊索长度多数小于空行道含栏杆)=34．5m。缆状态时索夹至加劲梁锚点的长度，吊索张拉施桥梁纵坡为2．82％的对称坡，变坡点位于主桥工时，需用接长杆接长吊索。吊索张拉过程中，考跨中，设置R=I350m竖曲线；桥面横坡为1．5％，虑到加劲

6、梁的承载能力、桥塔的承载能力、吊索的通过调整主梁高度来实现，道路中心线处主梁高允许承载力以及施工过程中的张拉设备的数量等2．0m。图1为桥梁总体布置及吊杆编号图。因素影响，张拉一般需要分批次逐步张拉，以确保张拉过程中加劲梁、桥塔、吊索的安全。但为了减少时间、人力及财力的消耗，在满足桥塔、加劲梁、吊索等构件安全的情况下，一般应尽量减少吊索广、r_l、收稿日期：2015—04—21作者简介：史松磊(1983一)，男，山东临沂人，硕士，工程师，主要从事道路与桥梁设计研究工作。图1桥梁总体布置及吊杆编号图(单位：m)学兔兔www

7、.xuetutu.com2015年9月第9期城市道桥与防洪桥梁结构1051．2主缆若安装吊索无应力长度一次张拉到位，吊杆在张主缆采用对称布置，成桥状态下主跨跨度96m，拉过程中最大应力如图2，显然吊索张拉中最大索矢跨比为1／5．5，边跨矢跨比为1／14．8，两主缆缆心力是成桥索力2倍，不满足安全要求。根据吊索力横向间距为18m；设计采用每根主缆由37股预制的相邻影响特点，采用张拉吊索前后吊索同时分平行(PPWS)钢丝成品索组成，每股成品索由91批张拉方案，具体如表1。丝5．1mm的钢丝组成，标准强度=1670MPa。表1

8、吊索张拉顺序方案表主缆在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后主缆为圆形。其在索夹内直径为326．8mm张拉工况控制方式(空隙率18％)，索夹外直径为330．9mm(空隙率1边跨1—7号吊索张拉戴帽无应力长度20％)。2张拉8号吊索凭应力长度1．3吊索3张拉9号吊索无应力长度全桥吊索共33对66根，两边跨各7对，