在役桥梁非对称换索技术

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1、56世界桥梁2010年第1期在役桥梁非对称换索技术周正茂。王素娟，龚振球(上海同豪土木工程咨询有限公司，上海200092)摘要：以金婺大桥单根换索为背景，通过研究非对称换索过程中塔、梁的应力和位移增量，证明非对称换索技术的可行性。为确保换索工程安全进行，提出配套的工艺措施。研究表明：封闭交通、分步换索和设置临时支撑，可有效降低换索过程中的荷载效应，实现非对称换索。关键词：斜拉桥；分步换索；应力增量；位移增量；非对称换索中图分类号：U448．27；U445．6文献标志码：A文章编号i1671—7767(2010)01—0056—031弓l言生的不利影响。实现非

2、对称换索的几种可能途径：由于体形轻巧美观，斜拉桥在1000Fin_以内的①限制交通，利用结构对活荷载的承载能力抵抗换大跨度桥梁中已成为主流桥型，但斜拉索的耐久性索过程中产生的次内力；②分步换索，将整根拉索分却一直是工程界的难题。斜拉索的理论寿命虽然很成几部分，逐步更换，进一步减小整根卸索造成的次长，但我国大多数斜拉桥平均10～15年就需要进行内力；③设置临时支撑，限制梁的下挠，同时减小次换索。人为或自然灾害造成斜拉索的非周期性损坏内力。也时常发生，需要随时进行斜拉索的更换。近年来，2．2控制目标-一济南黄河公路桥【1]、广州海印大桥]、广西红水河铁为保证换索

3、过程中桥梁结构的安全，换索的控路桥[3]、广东九江大桥]、四川I犍为岷江大桥]、上制目标如下：海恒丰北路立交桥]、三达地怒江大桥_7等已先后(1)换索过程中最不利状态的应力和位移增量进行过换索，这些桥梁的换索都是在双边对称换索应不超过活载效应作用下的，计算中可不考虑荷载的条件下完成的，以使换索工程能够得到顺利实施。效应分项系数，作为换索过程中的安全储备。但是，由于外力或其它非时间因素造成的斜拉索损(2)若不能满足(1)中的要求，可控制主要结构伤往往是局部的、少量的，不需要更换全部斜拉索，的拉应力不超过混凝土的抗拉强度，以保证换索过并且损坏的斜拉索一般也不是对

4、称布置的。此时，程中不出现新的裂缝。进行非对称换索就能够减小工程量，降低换索带来(3)适当利用安全储备，控制应力增量不超过1O。的损失。目前，还没有关于非对称换索方面的研究。本文提出通过综合运用限制交通、分步换索和一般来说，在换索过程中对主梁以(1)为主要控制目标，对桥塔以(1)或(2)为主要控制目标，对拉索设置临时支撑等方法，控制斜拉桥主要结构构件的以(3)为主要控制目标。内力和位移，实现非对称换索。并以金婺大桥的单2．3换索方案根换索为研究对象，详细分析了非对称换索中的荷载效应控制方法和结果，提出非对称换索施工工艺根据上述换索控制目标和实现途径，非对称换

5、措施。索一般可考虑表l所示的6种换索方案。表1非对称换索方案2换索控制目标和方案2．1实现途径为实现非对称换索，必须采取有效措施，大幅度地降低换索过程中产生的应力和位移增量，同时充分挖掘现有结构的潜力，以减少换索过程对结构产收稿日期：2008—12一l7作者简介：周正茂(1970一)，男，工程师，1992年毕业于西安交通大学工民建专业，工学学士，1995年毕业于西安交通大学结构力学专业，工学硕士，1999年毕业于同济大学岩土工程专业，工学博士(E—mail：zm_zhou@hotmail．corn)。58世界桥梁2010年第1期5％～lO％，无支撑整根换索时

6、拉索应力变化最大，3．4实施效果接近20。目前该桥在临时封闭交通的情况下已完成了换从分析结果来看，除无支撑整根换索方案外，其索施工。采用本文提出的分步换索、设置预防性临它5种方案基本都能满足换索控制目标的要求。总时支撑等措施，使换索后桥面线形恢复到拉索损坏体来说，分步换索比整根换索所产生的次内力要小，前的状态，梁体、桥塔和拉索也均处于完好状态，换设置临时支撑尤其是双边对称设置临时支撑所产生索取得良好效果，并且缩短了工期，节省了近一半的的次内力要更小一些。综合各方面的因素，最终决工程费用。定采用双边支撑分步换索的方案，以求最大限度地保证换索过程的安全。4结论本

7、文的计算分析是在稀索(桥面索距10m)条通过综合运用封闭交通、分步换索和设置临时件下进行的，如果是密索，则次内力会更小，无支撑支撑等措施，有效降低了换索过程中的次内力，实现整根换索也可能满足换索控制目标的要求，这样就非对称换索，降低了工程费用。以金婺大桥单根换可以用最简单的整根换索并且不设置临时支撑的办索工程为背景，采用平面分析方法，对6种不同换索法换索，进一步降低换索工程的费用。方案进行了对比分析，得出了以下结论：3．3换索施工工艺措施(1)分步换索比整体换索所产生的次内力要小。结合上述分析，提出如下非对称换索施工工艺(2)设置临时支撑尤其是双边对称设置临

8、时支措施：撑所产生的次内力要更小。(1)在换索施工前