可控状态下悬索桥主索鞍偏量自由滑移控制技术论文

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1、可控状态下悬索桥主索鞍偏量自由滑移控制技术【摘要】悬索桥加劲梁吊装过程中边跨主缆水平力不平衡，主塔根部承受较大的弯矩，影响主塔的安全性、稳定性及耐久性。基于预偏并顶推主索鞍法提出可控状态下主索鞍自由滑移主塔偏位控制方法。该法先通过计算得到每一吊装过程末主索鞍的移动量，作为主索鞍控制依据，主索鞍第一次顶推后不固定并使其能自由滑动，且保证滑移可控，从而保证主塔偏位的恢复。运用于张家界某高速公路上悬索桥施工中，该桥成桥时主塔的受力、吊杆的成桥张力及主缆的线形与设计成桥状态吻合，并符合规范要求。0引言悬索桥在设计成桥状态下，中边跨主缆对于主塔的

2、水平力处于平衡状态，因此主塔仅受中边跨主缆竖亡向下的分力作用，基本处于轴压状态。然而悬索桥在主缆架设完成后，加劲梁吊装过程中由于只有中跨吊装加劲梁或者中跨加劲梁片数多余边跨片数的情况下，将造成中跨与边跨主缆水平张力不平衡。主塔往中跨一侧弯曲，如果这个弯曲较大将造成主塔根部承受较大的弯矩，从而塔根截面边跨侧部分可能出现较大拉应力，如该拉应力大于混凝土受拉强度，主塔边跨侧混凝土将开裂，从而严重影响的主塔的安全性，稳定性及耐久性［1］。因此，将索塔或主索鞍在加劲梁吊装前向岸侧设置较小的预偏量，主缆架设完成后，主塔在两侧主缆拉力作用下处于小偏心

3、受压状态，而随着加劲梁的吊装数量的增多，主塔逐渐出现向中跨侧的弯曲，吊装之前所设置的预偏量也就逐步减小，当加劲梁吊装完成且完成桥面铺装时，主塔处于成桥状态的轴心受压状态，主塔全截面受压，主塔的合理成桥状态得以实现。人为设置的预偏量为悬索桥施工过程中主塔或索鞍的预偏量，其值根据悬索桥的跨径、孔跨布置及设计成桥状态下主缆的垂度等因素通过数值计算來确定。1悬索桥主塔偏位控制的传统方法及其索鞍预偏量计算方法1.1主缆架设前实现主塔偏位控制的几种传统方式及其存在的缺陷施工中实现主塔及索鞍的预偏的方法主要有：①方法一（常用的索塔纠偏方式）：在架设基

4、准索股之前将主索鞍向边跨侧相对主塔中心设置一个预偏量，将散索鞍向锚跨侧设置一个预偏角。在吊装加劲梁及铺装桥面时，及时将主索鞍向中跨侧顶推，使索塔由中边跨不平衡水平力作用下的弯曲逐渐向竖亡状态转变，随着加劲梁吊装的进行直到成桥，索塔逐步实现成桥时的竖直状态。②方法二：主缆架设前,在主塔塔顶安装若干钢丝绳，利用张拉设备将钢丝绳往边跨侧进行张拉，从而使得主塔向边跨侧产生一个计算相吻合的预偏量，主缆架设完成后释放掉预加的张力。随着加劲梁吊装的施工，预偏量逐渐减小,成桥恢复到设计竖直状态［2］。③方法三：施工中将索鞍与主塔固接,在吊梁过程中，通过

5、千斤顶对边跨索股进行分阶段张拉，即：人为地对边跨主缆张力进行调整，使得中、边跨主缆的水平张力逐渐平衡。张拉过程中主塔逐渐由向中跨侧弯曲的状态恢复为竖直状态，从而实现主塔纠偏的目的。上述三种方法中，方法一中是在吊梁及二期恒载施工过程中根据计算出的主索鞍顶推阶段、顶推量及顶推时间等进行多次顶推。其缺陷如下：①随着吊梁数量增多，主缆不平衡力逐渐增大，索鞍顶推前固定装置的拆除及顶推后的固定较难实现。②如顶推阶段数较少，则顶推前塔偏较大，过大的不平衡力可能会使主索鞍瞬时滑移较大距离，对主塔及锚锭产生一定的冲击，对结构安全不利。③若顶推阶段数较多，

6、频繁的对索鞍与主塔进行固结及拆除固结将影响后续施工进度。后两种方法不足之处为均需对索结构进行大吨位的张拉，施工过程较危险，由于张拉吨位的限制，都只适用于较小跨径的悬索桥的施工。1.2传统顶推索鞍方法中设置索鞍预偏量的必耍性及其计算方法悬索桥施工过程中可通过设置主索鞍预偏量及顶推主索鞍来确保主缆架设精度及施工中索塔应力不超限及其稳定性。其具体操作方法为：在基准索股架设前，将主索鞍向边跨侧设置一定预偏量，并将散索鞍向锚后预偏一定角度，在加劲梁吊装及二期恒载施工过程中及时地顶推主索鞍，使索塔恢复竖直状态：3-4］o这是大跨度悬索桥主塔纠偏的常

7、用方式。通过悬索桥的合理成桥状态可得到空缆状态线形参数，得到主缆的无应力长度［5］。已知无应力长度，通过移动主索鞍位置来改变各索段与鞍座的切点坐标（改变式（1）中的h和L）,从而找到主缆与鞍座之间两个接触点间索的平衡拉力Up。计算时，通过搜索算法改变索鞍位置，便可得到鞍座自由平衡状态，并求岀索鞍的预偏量［6］。然后，进行考虑混凝土弹性压缩、徐变、收缩的综合效应的正装计算,将得到的成桥状态与前述合理成桥状态进行比较，如符合误差要求，则得到的索鞍预偏量为合理值。否则，需重新修改合理成桥状态并计算新的空缆状态，如此循环，得到主索鞍顶推量的合理

8、值。2基于可控状态自由滑移方法的索鞍偏量控制方法2.1主索鞍在可控状态下自由滑移方法的提出随着加劲梁吊装的进行，主索鞍无法自由滑移到理想位置。施工中主索鞍与塔顶固定，通过主塔的变形来平衡主缆的不平衡水平力，