西樵大桥换索工程施工监控技术研究

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1、92管理施工城市道桥与防洪2010年2月第2期西樵大桥换索工程施工监控技术研究李劭晖，黄林根，翁思熔(上海市政工程设计研究总院，上海市200092)摘要：该文结合西樵大桥换索工程，探讨了斜拉桥换索过程中的施工监控技术，采用平面杆系有限元方法模拟了全桥换索前的受力状态和换索施工过程，确定了换索施工的控制工况并据此提出了主梁挠度、应力和索力的控制指标。介绍了施工监测系统的组成并给出了主要的实测数据，实测的数据与计算值吻合较好，换索过程中结构安全是有保证的。关键词：斜拉桥；换索；施工监控中图分类号：U448．27文献

2、标识码：A文章编号：1009—7716(2010)02-0092-031工程概况西樵大桥位于佛山市南海区西樵山附近，横跨顺德水道，主桥为独塔双索面混凝土斜拉桥，于1987年通车，是广东省建成的第一座斜拉桥。该桥图1计算简图全长706m，跨径组合为15×30m+125m+l10m，桥面净宽为1．0m(人行道)+14．0m(车行道)+1．0ml3号拉索由二排并列的4根单索组成；2—12号(人行道)=16m。桥面纵坡0．3％，车行道横坡拉索由水平向并列的两根单索组成。岸跨1号、l31．5％，人行道横坡一1．0％。设计

3、荷载为汽车一20号拉索由竖向并列的3根单索组成；2～12号拉索级，人群荷载3．5kPa，验算荷载：挂车一100。主桥由竖向并列的两根单索组成。索塔高67．65m，岸跨跨径110m，河跨跨径125m，索更换程序采用沿索塔自上而下逐根替换的主桥利用岸上较平坦，桥下高度不太大的良好条方法，每次对称地换四根索，共分30个工况进行，件，在岸跨布置了两个辅助墩；索面采用竖琴式布换l0号索为全桥换索工程的控制工况，旧索拆除置，梁上索距8m，塔上索距3．6m，全桥共计116时计算的最大索力增量为312kN，而换其他索根拉索。拉

4、索全部采用1805国产镀锌钢丝，现时，索力增量计算值一般在200—250kN以内。图场制作，受建造时技术条件限制，其防护体系为：2和图3分别给出了拆除l0号索时河跨和岸跨钢索外面套有壁厚10mm，外径158mm的低密的每根单索的索力增量，规范要求斜拉索在恒载度聚乙烯管(PE管)，管内压注水泥浆，压浆前在下的安全系数为2．5，具体到本工程，对应的设计聚乙烯的外壁再包环氧树脂玻璃纤维布以增强防索力不应大于2330kN，实际最大的设计索力为护。2003年7月对该桥进行检测时发现桥塔部分2120kN，因此换索过程中20

5、0—300kN的增量锚头锈蚀，并且有十多个锚头存在积水现象。考虑不会影响索的安全性；图4给出了拆除10号索时到当今交通的强度和密度都在以前所未料及的速主梁在各根索锚固点位置的挠度，图中横坐标零度增长，为安全计，决定对全桥的拉索进行更换。点为主塔位置，负值代表河跨的索号，正值为岸跨的索号，由于岸跨下布置有两个辅助墩，所以挠度2换索施工过程数值分析很小，河跨主梁最大挠度为56mm，其他换索工况计算采用MIDASCIVIL软件，建立平面模型的主梁挠度都小于该工况，由主梁下挠产生的底进行拆索过程分析，主梁和主塔采用基于

6、经典梁缘应力增量计算值为4．5MPa。弯曲理论的二节点梁单元离散，拉索采用只受拉3换索过程主梁监测系统布置单元模拟，考虑到垂度的影响，用Ernst公式对其弹性模量进行必要修正。大桥的计算简图如图1换索施工中，主梁的监控项目主要有主梁的所示。挠度和应力，其中挠度测点布置在斜拉索锚固点西樵大桥每个索面内拉索布置为：河跨l号、位置，应力测点布置在8—13号索锚固点的主梁下缘位置，采用钢弦式应变计测试收稿日期：2009-10-12换索施工开始后，根据施工控制的要求，在每作者简介：李劭晖(1980一)，男，上海人，工程师

7、，从事桥梁工换一对索的旧索卸下前、旧索卸下后、新索张拉后程研究工作。2010年2月第2期城市道桥与防洪管理施工933503o025020o15010050—1．I．I．．I．-．一．-。_．_．_⋯索0一l5—10—505l015l312l110987654321图5换索前后主梁线形对比图2河跨每根单索的索力增量3504换索工程索力控制300z250西樵大桥运营至今，各部分结构受力已经达200l5o到稳定状态，所以换索工程的指导思想是保证桥臁l0o梁在换索前后的线形和受力状态基本保持不变，5O而通过施工控制来保

8、证等索力替换是本工程顺利013l21l10987654321实施的关键。索力控制主要包含以下内容：图3岸跨每根单索的索力增量4．1卸除旧索对周围索力的影响O．Ol斜拉桥主梁上作用的恒载和活载是按照一定O规律分配给每一根拉索，换索过程中每卸一根索—O．O1一蠢-0·02都会对影响周围的索力，在换索施工过程中，需要一0．03—0．04通过计算和实测来定量的分析卸索的影响。-0．054．2．