自锚式悬索桥施工控制中吊杆张拉力的确定.pdf

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1、10.3969/j.issn.1004-4655.2012.03.018自锚式悬索桥施工控制中吊杆张拉力的确定谢支钢1赵拥军1杨俊21.湖北省宜昌市夷陵区公路管理局，湖北宜昌443100；2.三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌443002摘要：自锚式悬索桥施工过程中，控制吊杆施工张拉力，使桥梁在施工完毕后达到理想的设计状态，是个非常重要的工作。结合自锚式悬索桥施工过程中的力学特性，提出了基于几何线性、几何非线件的影响矩阵法确定自锚式悬索桥的施工张拉力。该方法计算简单，所得结果符合要求。自锚式悬索桥；影响矩阵；吊杆张拉力U448.255.4A1004-4655(2012)03-0052

2、-042011-12-31第一作者简介：谢支钢(1967-)，男，高级工程师，主要从事道路与桥梁工程的管理、设计、施工与监理等工作。7．-H__^．一Hl-上日进行。拜中l习彳丛z柱谢支钢，赵拥军，杨俊：白锚式悬索桥施工控制中吊杆张拉，，的确定2012年第3期将式(2)的分子和分母同时乘以COS2口。得式(3)为1．2吊杆冁拉对其他吊杆内力的影响以=÷∑警(3)式中：a。为主缆与水平线的夹角，(。)。假定主缆为柔性索，则主缆各节段的水平分力H相等，并且H=Nkcosak总是成立的，又有Xk=1kCOSa。，其中X。是吊杆间距。这样可得式(4)为”差∑去(4)再由式(2)、式(4)得

3、到吊杆力增量正所引起主缆的水平分力增量为H：t2EATibp一(5)／F竺一f厶⋯．3，任意吊杆的力增量为咒=H(

4、anam+一tana)(6)式中：口l：：、ol：：分别为吊杆两侧的主缆水平角，(。)。为了证明张拉吊杆对张拉点以外的主缆的位移影响很小，可采用如卞方法。假设张拉点以外某点主缆位移较大，设影响最大点位移为b⋯。假设加劲梁没有发生竖向位移，则张拉点以外的所有吊杆锚头位移为0，于是由吊杆的伸长引起吊杆力的增量为^n耋竺∥^’(7)⋯圪式中：F为吊杆的弹性模量，kN／m2；A’为吊杆的截面积，m2；矗为吊杆的长度，m。某自锚式悬索耩；吊索间距为6m，主缆截面积为0．1653

5、m2，吊索截面积0．0059n12，弹性模量E=1．95X108kN／m2，假设吊杆张拉力功的转化率为P=0．5，张拉的吊杆力为t=300kN，张拉点主缆竖向位移b=0．49ill，c083口k=0．766，与之相邻的吊杆长度圪=18．197m，且tallam*一tana=0．01。由式(5)与式(6)得L=265kN，由式(7)得靠=620kN，说明式(7)求出的吊杆力过大，也就是所假定^的6m“取值太大，实际值应该更小。当取b一2孟时，由式(7)得L=310kN，接近式(6)的结果。上述结果证明了主缆位移的弱相干性原理是正确的。自锚式悬索桥施工中张拉吊杆对非张拉点主缆的位移影响

6、很小，可以忽略，因此在前期张拉吊杆时，可以用位移来控制。自锚式悬索桥在张拉吊杆的过程中，后张拉的吊杆对已经张拉的吊杆力有影响。这种影响具有规律性，即张拉点吊杆对相邻吊杆的影响较大，而对相邻吊杆以外的吊杆力的影响很小。这个规律被称作吊杆力的相邻影响原理。设f点为张拉点，根据式(6)得到该点吊杆力增量与角度的关系：正=Ⅳ(tana?一tan口i)(8)其相邻吊杆力增量式(9)与式(10)分别为Ti—l=H(talla+_l—tallat．．I)(9)咒I=日(tanai++i—talla工1)(10)由几何关系得式(11)与式(12)为n?=口-l(11)Ⅱ二I=口i(12)根据上文所

7、述的主缆位移的弱相干性原理，张拉点i的位移较大，而其他点的位移很小，于是得出口，和口f的变化较大，而Ⅱ●．和ai二。的变化很小，将式(11)、式(12)代人式(9)、式(10)可以得出，由于8_和of的变化较大，导致正一。和正+．的变化较大。同样的公式应用到i的相邻吊杆以外的情况，得到吊杆力变化很小的结论。由此可见，张拉某根吊杆对相邻吊杆内力的影响较大，而对于远处吊杆的内力影响较小，因此在进行索力调整时主要考虑对相邻吊杆的影响，可以忽略对远处吊杆的影响。2基于影响矩阵的吊杆施工张拉控制2．1吊杆张拉力对主缆线形的影响自锚式悬索桥的主缆存在着几何非线性的影响，在张拉中主缆的线形变化较

8、大，甚至在施工初期主缆会严重地偏离最终的成桥线形，但是当主缆逐渐承担起全桥的恒载时，缆索线形又会趋于理想线形。吊杆张拉就像在缆索上逐步施加非均匀荷载。以合理成桥状态下吊杆内力为控制目标，当施工中对吊杆进行张拉至目标状态时，主缆的线形也自动趋于理想线形。因此，吊杆在施工控制时仍可以以吊杆的成桥内力为控制目标。2．2吊杆张拉顺序对主缆线形影响图2为一自锚式悬索桥施工张拉计算图。假定合理的施工张拉顺序，按主跨由主塔往跨中方向进行，锚跨由主塔向锚固点方向进行。采用该方法的理5