空间曲线主缆悬索桥施工控制计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第16卷第4期石家庄铁道学院学报Vo1．16NO．42003年12月JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTEDec．2003空间曲线主缆悬索桥施工控制计算张志国，靳明君，肖进月(1．石家庄铁道学院土木工程分院，河北石家庄050043；2．中铁第三集团第六工程有限公司，山西晋中048000)摘要：通过引入斜平面假定，建立了空间曲线主缆悬索桥的分析模型，介绍了空间曲线主缆悬索桥的施工控制计算方法，并编制了计算程序，通过算例验证了程序的正确性。关键

2、词：悬索桥；施工控制；主缆中图分类号：U448．25文献标识码：A文章编号：lOO6—3226(2003)04—0005—031概述大多数悬索桥都设计有两根主缆，而且同吊索一起位于两个平行的竖平面内，但是也有一些悬索桥主缆是变间距的，吊索位于斜平面内，这使得主缆在水平面的投影呈曲线，习惯上称其为空间曲线主缆。如韩国永宗大悬索桥主缆的横向间距，塔处小，跨中大；我国的丰都长江大桥恰好相反，而是塔处大，跨中小。研究表明[1]，空间主缆悬索桥能够获得更大的横向刚度，从而大大提高桥梁的横向抗风能力，尤其适用于一些跨度较大，而桥面较窄

3、的悬索桥。有时为满足桥梁布置的需要，也需要采用空间主缆，比如对于桥头引道宽度较窄时，锚碇必须布置在引道两侧，这样使得两主缆在锚碇处的横向距离就大于其它各处。主缆是悬索桥的主要承重构件之一。由于在施工过程中，悬索桥主缆从空缆到成桥状态要产生很大变位，所以主缆线形控制就成为悬索桥施工控制的重点。空间主缆悬索桥要求控制象翘曲、扭转这样的局部变形，避免产生较大的安装应力，所以施工前的控制计算就显得尤为重要。主缆控制计算的主要内容E包括：无应力长度的计算，空缆状态时索鞍预偏量和索夹安装位置的计算。本文建立了空间主缆悬索桥主缆系的计算

4、模型，编制了计算程序，并与国内某座悬索桥的结果进行了对比分析。2计算模型空间主缆悬索桥，主跨的特点是：每根吊索的下端与加劲梁连接，由于加劲梁宽度沿桥不变，吊索下吊点之间的横向距离就不会变，在吊索的上吊点，是相交三力保持平衡，这三力是指：吊索拉力P，两侧大缆轴拉力丁和丁z，相交三力的平衡条件之一是三力必须位于同一平面，假定所有的吊索和大缆都位于一个假定的斜平面，这个平衡条件就可满足口]。吊索的纵向水平间距一般是相等的，吊索拉力P是由加劲梁在距离内的重量决定的，这些重量等值，且位于铅垂方向。让吊索位于同一斜平面，其斜率便相同，

5、由等值梁重所决定的各吊索拉力值也就相等。如果各水平间距值相对全跨来说比较小，则可以把大缆看成是承受满跨的水平均布恒载，这时大缆的线形为斜平面内的抛物线n]。收稿日期；2002—12-06作者简介；张志国男1971年2月出生讲师维普资讯http://www.cqvip.com6石家庄铁道学院学报第16卷另外，主缆在边跨应该是主跨主缆在塔顶索鞍的切线方向，位于该切线和主塔塔柱轴线所决定的平面内。3计算方法3．1主缆无应力长度计算主缆无应力长度的计算采用先分段再求和的过程进行，即将主缆按锚跨空间悬链线段、包裹散索鞍座空间曲线段、

6、边跨悬链线段(单跨悬索桥)、主塔鞍座曲线段、中跨曲线段分别计算，然后将各段的无应力索长相加得出全桥每根钢丝束的计算长度]。主缆无应力长度从成桥理想状态的有应力索长反算而得。计算方法是首先求出成桥状态下主缆钢丝束各段的几何长度，然后扣除一、二期恒载及主缆自重作用下的弹性伸长量，即可得到主缆各段的无应力长度。根据假定的不同，对于不同的区段，可以分别按照抛物线和悬链线理论计算。(1)锚跨空间段，即从锚碇到散索鞍段的索长。根据悬链线索长计算公式可计算有应力索长，扣除成桥索力引起的伸长量便是无应力索长。当锚跨跨度较小时，也常按照空间

7、直线段进行计算。(2)包裹散索鞍段的索长。根据左右切点及中心索处散索鞍半径，可以算出索段的有应力索长。根据成桥状态索段左右段索的轴力，以及鞍座的实际摩阻系数，可以计算沿鞍座张角变化的索段应力，从而可计算出该索段的伸长量，有应力索长与伸长量之差便是该索段的无应力索长。(3)散索鞍到主塔鞍座切点段索长。对于单跨悬索桥，该索段长可用悬链线索长计算公式。根据散索鞍、主索鞍切点坐标直接计算而得，扣除应力伸长量便得无应力索长。(4)包裹主索鞍座索段的索长。可仿(2)计算。(5)中跨主鞍座两切点间索长计算，因为采用斜平面假定，所以本文采

8、用抛物线法计算成桥中跨的有应力和无应力索长。主缆长度计算过程是先中跨，再边跨、锚跨。中跨计算时是已知矢跨比，再由抛物线理论确定主缆水平张力；边跨水平张力与中跨水平张力相等；锚跨与相邻边跨主缆张力相等，各跨主缆张力确定后即可按上述方法计算各段索长。3．2索鞍预偏量的计算在加劲梁吊装过程中，由于主缆张力的增