平面索牵索挂篮在空间索斜拉桥应用中弧形首优化设计

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1、平面索牵索挂篮在空间索斜拉桥应用中弧形首优化设计　　摘要：斜拉桥斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。单索面和平行双索面为平面索面，斜索面为空间索面。本文以巫奉高速A10何家坪大桥工程为背景，主要针对平面索牵索挂篮在无法满足空间索变化范围时，对弧形首进行优化设计，以满足设计和施工要求。关键词：斜拉桥、平面索、空间索、牵索挂篮、弧形首、优化设计Abstract：Decoratewithsinglecableplanecable-stayedbridgestay-cables,parallelShuangSuoMian,inclinedplane,andsoon.Singlecableplan

2、eandparallelShuangSuoMianforflatcableplane,inclinedplane,plane,forthespace.TakingA10WuFenghigh-speedHeGupingbridgeprojectasthebackground,Mainlyforflatcableguyhangingbasketinspacecannotmeetthechangeofscope,Optimizethefirstarcdesign,inordertomeettherequirementsofdesignandconstruction.Keyword：Cable-sta

3、yedbridge、Flatcable、Spacecable、Guyhangingbasket、Archead、Theoptimization6design中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：1概述斜拉桥，又称斜张桥，是指一种由一条或多主塔与钢缆组成来支撑桥面的桥梁。是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。主要可分为两大类：平行连接型、放射性连接型。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双

4、索面、斜索面等，单索面和平行双索面为平面索面，斜索面为空间索面。。平面索，即斜拉索与桥轴线水平夹角的变化，是在同一竖直面内变化；与桥轴线横向垂线夹角的无变化，如已建成的忠县长江大桥。忠县长江大桥：斜拉索采用PE平行钢丝索，扇形索面空间索，即斜拉索与桥轴线及横向垂线的夹角都在变化，如已建成的青州闽江大桥。青州闽江大桥：A字型桥塔高175m。空间索面、梁上索距为13.5m。6斜拉桥主梁的施工方法通常采用牵索挂篮（前支点挂篮），斜拉索有平面和空间两大类型，故牵索挂篮也有与之适应的两大类型。本文主要针对平面索牵索挂篮在无法满足空间索变化范围时，对弧形首进行优化设计，以满足设计和施工要求。2何家坪大桥工

5、程概况巫奉高速A10标何家坪大桥位于重庆市巫山县两坪乡溪沟村，为主跨58+84+180m的独塔双索面斜拉桥。主塔为花瓶型，承台以上高151.2m，上塔柱为锚索区，塔柱横向中距13.0m,内侧净距9.0m。主梁为边主梁结构形式，梁高2.3m底宽28.0m,顶宽27.5m,顶板厚0.32m,采用牵索挂篮悬灌施工，节段长度8、6m两种规格。斜拉索采用冷铸墩头锚平行钢丝索。全桥21对斜拉索，几何构造采用空间索结构。锚索区塔柱横向尺寸较小，仅为9m，而梁部锚索区横向尺寸较宽，为28m，这就形成拉索夹角的变化，不仅在顺桥向的竖直面内变化，而且同时在横桥向的竖直平面内变化。空间结构如图示,空间斜拉索AB，纵

6、、横、水平面的夹角分别为、、γ，随着索的编号不同，索的夹角也在不断变化。3空间索结构的特点3.1设计上空间索结构的采用，对斜拉桥主梁增加了横向约束力，提高了结构的稳定性。从建筑艺术、桥梁美学角度讲，给人一种雄伟壮观、气势宏伟、凝聚力增强的感觉。6空间索结构的采用，给传统工艺施工平面索结构的牵索挂篮提出新要求。常规的平面索牵索挂篮，主梁端部设置弧形首，只要满足斜拉索在顺桥向竖直面内变化就可以了，弧形首与主梁的连接可比较简单，而对的空间索结构，由于拉索位置在三维空间移动，故需要在挂篮纵梁内设置一特殊的转动锚座以满足这一要求。4转动锚座弧形首的工作原理何家坪大桥顺桥向竖直面、平面投影的角度变化如下图

7、示，其中Z21索的竖向夹角29.2020度，平面夹角2.18度，Z1索的竖向夹角76.7444度，平面夹角29.556度。其余索角度在上述角度范围内依次连续变化。为满足上述要求，要求转动弧首可以横向转动，转轴为锚索在梁部锚点在水平面的竖向投影线，以满足横桥向角度的变化。同时，转动弧首为一圆弧面，张拉机构可以绕圆心沿圆弧面移动，满足竖直面夹角的变化。5转动弧形首的缺点5.1如转动弧首，做成可以绕一轴