自锚式悬索桥索鞍无预偏施工吊杆张拉研究.pdf

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1、张志伟等：自锚式悬索桥索鞍无预偏施工吊杆张拉研究71自锚式悬索桥索鞍无预偏施工吊杆张拉研究张志伟，蔡金标(浙江大学交通工程研究所，杭州310058J【摘要】索鞍无预偏施工是现代悬索桥使用较少的一种施工方式，文章针对一座采用索鞍无预偏施工的自锚式悬索桥，先得出主缆吊点位移与主缆水平分力增量的近似线形关系，再采用有限元建模的方法计算出其主塔容许水平力，在吊杆张拉施工过程中以位移控制为主进行优化并制定合理的张拉顺序，最后通过有限元软件模拟真实的施工过程，研究了吊杆张拉过程中索鞍无预偏施工的一些基本理论方法和控制因素。结果表明优化后的吊杆张拉施工可以

2、有效地控制主塔的内力和偏位，确保了桥梁施工安全和质量。【关键词】自锚式悬索桥；索鞍无预偏；吊杆张拉；仿真计算；优化分析；施工监控【中图分类号】I1J755【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2010)05—0071—030前言在现代悬索桥的施工过程中，其主索鞍的施工方式可以分为两种，一种是主索鞍设置一定的偏移量，蓼施工过程中通过千斤顶顶推主索鞍，逐步调整主塔的鎏受力状态，保证主塔的安全L1，2J。与之相对应的一种押方法是，主索鞍施工安装时将其与主塔固定，施工中通过张拉锚跨主缆索股进行主塔受力和偏移的调整，萋称为索鞍无预偏施-r't

3、．4J。张拉施工过程本文以一座索鞍无预偏施工的自锚式悬索桥为图l主缆水平分力与吊点竖向位移的关系工程背景，首先采用有限元计算的方法得到主缆吊点据桥塔的物理特性和材料特性决定的，桥塔受到索鞍位移与水平分力的近似线性关系，然后再计算出主塔两侧主缆的拉力，可以分解为竖直分力和因索鞍两侧的容许水平力，计算出主缆的吊点总的容许位移，根主缆水平力不等而产生的水平力，即桥塔为压弯构据这种思路对吊杆张拉过程进行优化分析，并且建立件，见图2。全桥有限元模型进行详细施工过程的仿真模拟。结果显示，优化后吊杆张拉的施工中，主塔的偏位和应／、1'力得到了很好的控制，为

4、以后同类桥梁的施工提供了Ⅳ一定的指导作用。1吊点竖向位移与主缆水平分力的关系在吊杆张拉的施工过程中，对吊杆施加一定的张l拉力，主缆整体趋势是在吊杆力的作用下产生向下的图2主塔受力简图位移；吊杆张拉处的吊点会产生较为明显的位移，而其它的吊点位移很小可忽略不计；主缆张力增大，其其基本公式为：=±，△=器水平分力也随之增大。基于上述思路，采用有限元建控制条件为：<[盯]模计算研究张拉吊杆施工过程中吊点位移与主缆水根据以上两式即可求得主塔容许水平力和水平平分力的关系。建立模型进行有限元模型计算分析，位移L5J，在实际的工程中，主塔的形式是多种多样的，

5、随机进行吊杆张拉，得出吊点竖向位移的变化量与主而且以变截面的为多，而且对于钢筋混凝土结构来缆水平分力的增量在一定范围内接近线性变化。对说，其受力和位移并不是严格的线性关系，因此需要两者进行相关性分析，可以求出两者的比例系数，见借助理论分析软件来进行计算。图1。3优化原理及施工过程分析假设3／t=；IAC，本文桥梁模型求得一22kN／em。在以上的分析过程中，对于式△=c来说，与2主塔容许水平力和容许位移的求解AJ／与都已经求得，所以可以通过求得的AC来对吊主塔沿纵桥向最大容许水平力和容许位移是根72低温建筑技术2010年第5期(总第143期)

6、杆施工进行控制，及控制吊点的总的位移和G表2主塔控制偏移量和水平力计算结果≤AC。对吊杆的张拉进行一定的优化，即可满足上述要求。在现代工程设计和施工中，优化的概念已经渗透到各个方面。在满足各种功能要求和保证工程安全的前提下，对工程施工进行优化可以很好的节约成本和造价。对于本文所讨论的自锚式悬索桥吊杆张拉的施工过程来说，在满足主塔应力和偏位，张拉机具等各4．2吊杆张拉优化及模拟过程种要求的情况下能够尽量减少张拉的次数即是我们自锚式悬索桥吊杆张拉并不是一次性完成的，其优化的目标，其中一些关于优化原理的概念如表1。方法有很多种]，多数施工采用循环张

7、拉。吊杆张拉的过程中遵循主缆位移的弱相干性原理[，因此前期表1优化原理中的一些概念张拉以移位控制为主，后期以调整吊杆内力为主。本文算例在优化的基础上也采用循环张拉的方法，在吊杆张拉的施工过程中观测主塔的塔顶位移，实时的张拉背索主缆索股来调整主塔的受力状态，其优化的具体过程如下：为了减少后续张拉吊杆的次数，首先通过张拉边跨主缆使得主塔向边跨偏移，施加的张拉力要使得主塔承受大约774．3kN指向边跨的水平力，这时主塔会偏向边跨大约5．5mm。然后开始吊杆张拉施工，如前4工程实例分析所述，通过控制主缆的吊点位移来控制主塔处的水平三门县大湖塘新景桥位

8、于浙江省三门县大湖塘力，根据前面吊点位移与主缆水平力的关系，以及所新区，跨越亭旁溪。大桥全长370m。其中主桥为独塔需要的控制水平力，需要主塔受到指向主跨的水平力双