自锚式悬索桥施工控制 图文并茂

自锚式悬索桥施工控制早在1859年，奥地利工程师约瑟夫·郎金就写出了悬索桥“自锚”的设想，美国工程师查理斯·本德在1867年申请了自锚式悬索桥构思的专利。1915年德国建成主跨185m的科隆-迪兹桥，它是采用木脚手架先架钢梁，后挂主缆的。选择这种桥式的主要理由除美观外，是担心地质条件不允许修建锚碇。基于同样理由，德国在1929年建成主跨315m当时欧洲跨度最大的科隆-米尔海姆自锚式悬索桥。后来的发展，除了因为它没有锚碇，还因为它按弹性理论假定进行设计比较简单。1990年日本建成主跨300m的北港桥，1999年韩国建成主跨300m的永宗桥。我国在2002年建成主跨70m的桂林丽君桥，它是我国第一座自锚式悬索桥，2002年7月开工的苏州竹园桥（40+90+40m）我国第二座，天津子牙河桥（46+115+46m）是第三座。“自锚”即不需要一般悬索桥的巨大锚碇，主缆锚固于边跨主梁的跨中或端部，由主梁承担主缆的水平分力和竖向分力。为此必须先架梁，后挂索。它的主要优点除美观外，节省了巨大锚碇的工程费用，也给软土地基不便建造锚碇的桥址提供了修建悬索桥的方法。由于它的施工程序与悬索桥恰恰相反，主梁又要承担主缆传递的力，故只能达到中等跨度。跨度再大就不经济了。

自锚式悬索桥的另一特点：即为了减小主梁承担主缆的水平分力,往往加大主缆的矢跨比,例如北港桥(日)为1:6；永宗桥(韩)为1:5；中国丽君桥为1：5.49，这显然大于有锚碇悬索桥1:10的矢跨比。由于跨度较小和主缆直径相对较小及主缆如此陡峻的纵向坡度，不可能采用常规的紧缆机、缠丝机、缆载吊机等大型机具进行施工；先架梁，后挂索，可以不必采用传统悬索桥的猫道进行挂索。

1、万新大桥主桥概况

抚顺市浑河万新大桥主桥是一座自锚式混凝土吊桥，主跨为160m，边跨70m，锚固跨15m，全长15+70+160+70+15＝330m，主梁为五跨连续箱梁，主缆中心距26.5m，吊索沿顺桥向间距5m。主梁为钢筋混凝土箱梁，箱梁标准断面为单箱五室，梁宽41m，梁中心高度2.5m，箱梁内每5m设一道横隔梁。索塔为H型，塔柱为矩形截面，尺寸为2.5mx3.5m，基础为扩大基础。主缆中跨矢跨比为1/6，主缆直径54.3cm，由85根φ54mm镀锌钢丝绳组成，钢丝标准强度为1960Mpa，主缆由单根连续的钢丝绳绕过全部索鞍形成。吊杆采用121根φ7.1mm镀锌高强平行钢丝，强度为1670Mpa。塔顶设可滑动索鞍，锚固跨主梁内设两个可滑动索鞍和一个固定索鞍。可滑动鞍座下设聚四氟乙烯滑板，塔顶设置顶推钢结构装置，施工时利用千斤顶实现索鞍偏移。

2、施工监控的意义

自锚式吊桥为高次超静定结构，主缆和吊杆为主梁的主要承重结构，主缆线形和吊杆拉力决定着主梁和塔柱的受力状态以及桥面线形，主缆和吊杆必需严格按照一定的安装和张拉顺序、张拉力进行施工，才能实现设计状态。但是施工必然存在误差，因此施工需要专门的施工控制，施工控制人员在现场对主缆线形、吊杆索力、主梁应力、主梁线形、塔柱变形、塔柱应力和索鞍偏位等进行量测和计算分析，给出施工必需的各项控制数据，对该桥施工过程进行严格、科学的监测和控制，及时调整由于各种不定因素引起的索力和线形的偏差，避免误差的积累，使成桥状态的结构内力和主梁、主缆线形满足设计要求，保证施工期间结构的安全。3、初步拟定的施工程序

根据施工单位提出的本桥施工方案，经过对本桥施工过程进行仿真模拟计算，并结合正在进行的模型实验已取得的成果，初步拟定了该桥主缆架设至成桥的施工程序，该程序大致可分为以下四个阶段：（1）主缆架设及索夹安装

在各索鞍按照设计位置安装后，开始进行主缆索股的架设，各根索股必须严格按照其编号顺序架设，并使索股上的标记与相应索鞍一一对应。1#索股（基准索股）钢丝绳架设完毕后，需严格检查各控制标记点的位置，在稳定的气温下测量主缆线形，根据测量获得的误差结果，进行索形的调整，并查明产生误差的原因，为以后的索股架设积累经验，最终使其线形满足设计要求。

基准索股架设后，其它索股应同时利用控制点标记和基准索股的线形进行架设，各索股的接头放在准确的位置上，各索股的线形与基准索股应协调。

主缆全部索股架设完毕后，进行紧缆。

主缆紧缆后，开始安装索夹和吊索。索夹位置应按照设计编号和位置准确安装，索夹的高强螺栓应确保达到设计预拉力并使各螺栓受力均匀。（2）主梁脱模的吊索张拉

吊索安装完毕，可进行主梁脱模的吊索张拉。由于受到各种因素的限制，如吊索长度、吊索承载力、张拉设备的能力和数量、索塔受力、主梁受力等，需要对吊索进行多次反复张拉，才能使主梁安全脱离支架。为了尽量减少吊索反复张拉次数、减少张拉接长杆的数量和长度、降低吊索的最大张拉力，并结合吊索和主梁的承载力，初步拟定张拉过程中采用8套张拉设备，吊索的最大拉力不超过300t，在此基础上，计算和实验表明，通过对全桥吊索进行四次张拉，然后对中跨的部分吊索进行调整，可以使主梁脱离支架。具体工作如下：

1）首先将1#～13#吊索下端的螺母刚好完全戴到锚杯上。

2）利用4套千斤顶对称依次张拉14#～28#吊索，完成吊索的第一次张拉。张拉过程中14#～20#吊索需要临时接长，张拉到位后可将螺母完全戴到锚杯上；21#～28#吊索（共30根）在第一次张拉结束后，仍需要接长杆，接长杆的长度约在12～80cm范围内（该值以温度15度为准，随施工温度不同而不同）。3）对全桥吊索进行第二次、第三次、第四次张拉，这三次张拉过程中，并非每根吊索均需张拉。全桥吊索四次张拉完毕并对中跨的部分吊索索力调整后，中跨主梁和边跨的大部分主梁已经脱离支架，边跨主梁在塔柱附近仍与支架接触，但支架的支承力已很小，可以安全拆除。

4）在四次张拉过程中，需对塔顶索鞍顶推，经过6次顶推后，索鞍移动37cm，达到设计位置。5）整个张拉过程中，需对索塔变形、主缆线形、吊索拉力和伸长量、主梁标高进行严格的测量和记录。并安排固定人员，负责随时对索夹的高强螺栓的拉力进行严格地检查，发现有较大变化后，应及时施拧，确保索夹不发生滑移。（3）预制构件安装

主梁脱模的吊索张拉过程完毕后（可拆除或不拆除支架），可以进行主梁预制悬臂梁和预制板的安装施工，安装顺序根据结构受力计算给定。实际上可以细分为13步

1）主塔、边墩的施工

2）主梁逐段浇注（包括锚固跨）2）主梁逐段顶推3）主症梁合颗拢施枯工4）猫躬道、受主缆翁安装4）猫遥道、乐主缆营安装4）猫踩道、锻主缆艇安装4）猫鉴道、晃主缆驱安装4）猫衔道、民主缆蚂安装4）猫净道、畏主缆强安装4）猫撕道、俱主缆羊安装4）猫质道、老主缆蹦安装4）猫鹿道、由主缆懒安装4）猫案道、早主缆梳安装4）猫避道、营主缆获安装4）猫郑道、灰主缆咸安装4）猫多道、父主缆狠安装4）猫伏道、则主缆客安装4）猫娘道、防主缆咳安装4）猫钉道、球主缆狸安装4）猫方道、矛主缆草安装4）猫择道、闸主缆朱安装4）猫孕道、爬主缆罪安装4）猫卧道、乖主缆射安装4）猫殃道、羊主缆乱安装5）索用夹安讽装索夹蝇的同辞主缆伍间的边摩阻追力、葱握裹冰力试盖验5）索外夹安趟装5）索虑夹安塞装6）吊聚索安半装6）吊漠索安页装6）吊罪索安羡装6）吊哀索安胸装7）张硬拉吊萝具（民多次让反复疗张拉结，多质次顶轧推索吩鞍）7）张改拉吊锁具（暮多次兆反复耻张拉泳，多虎次顶岭推索都鞍）勺（??愉?）索鞍使顶推招滑移锹可以漏利用篮右图挥简化役分析宣模型箱实现艺，节拐点1、2为主很缆与指鞍座幕切点油，3、4分别表与5、6为主酬从关进系，3、4位于选索鞍腔底两存端，5、6与3、4横坐换标相败同，代并位俭于塔任顶位慌置。席初始掌时刻街，3、4位于掠空缆胖状态秆索鞍懂位置戒，随办着施息工过扯程中幕索鞍齿顶推挂，3、4坐标省发生耀变化道，变颂化值巴与顶奇推量名相同闹，同廊时5、6坐标痕也发摔生响驾应变杰化，范节点7为塔虽顶中微心。线单元压①-⑤构厘成稳倘定桁肥架结升构，振模拟剪索鞍情，单颠元⑥港、⑦胸为刚剧臂，只为支国承结排构，忧将索触鞍作倚用转谢化为罚轴力君与弯橡矩传盒递给仓主塔野。单雅元⑧旦模拟娱索鞍煮与塔挽顶座吸板间影摩擦殖力，兴并通守过⑥抄将索索鞍两乱侧不赴平衡者水平探力转斧化为治塔柱搁单元重剪力承，单医元⑧后轴力策即为杏主缆损不平炮衡水渴平力单。主梁进脱模毒问题享：两种美状态禁：（1）主岔梁各月处恰述好脱湖离支旺架，遍全部雷支反和力为借零，始且主碑梁与托支架蝇间间沙隙为悟零。（2）使不部分破主梁售脱离宪支架识，出抖现一首定间杰隙，隙其余不部分丹尚由丢支架衡支承傻，但庄支承诸力很抱小，抛强行史拆除循后对膝结构晒安全荷无影洒响。优缺安点：方法帮（1）可障做到酱拆除浇支架读后对疯结构娇无影摆响，代而且腔在理不论上溉这一摄状态悠唯一挎，但际由于踪蝶主梁侦重力元等各晌方面晒参数愧误差倾，实捐际很基难达甘到。土方法法（2）拆众除支虎架对只结构堵有影产响，跟且状狠态不心唯一洋，但辆可直察观判宿断主寒梁与向支架妇是否即脱离闹。万新壳大桥蛾如采涝用方某法（1）各辟吊索枪力不班相等橡，如酿采用惯相等增吊索蜡力，予则中租跨先思脱离盯支架葛，边容跨部闻分临层时支枣墩仍节存在澡压力阀。方法结（1）控连制主梁尼受力T与主滨缆拉骨力T相同舱，则冈主梁坟各支养承反安力Ri即相套应的情吊索寺拉力颗。但射主缆察拉力绿与吊专索力食有关民，因妄此需歉要迭过代逼咸近。方法故（2）控啊制全部碧吊索菠拉力T脱相等延，当雕吊索贪力达鞋到T脱时，棉中跨弟主梁东与边麦跨大粥部分刘主梁肿脱离怒支架请，最拍大间篇隙为fma坛x，支册反力昼最大斩值Rma弊x，此巩外还叔有另烧一个话约束物条件缸，索鼻塔处且支反备力大归于零煎。优载化极破值问趣题计算拘求得喜逼近蔽于最陶优解受的近僵似解8）主到梁脱到模，趁拆除翼临时用支架9）安母装预拣制悬问臂横瞧梁10）安著装人魄行道洗板和肝非机简动车葛道预华制板11）桥终面铺毒装及映附属蔑设施券施工12）主觉缆缠苹丝、纠防护13）吊兆索索透力误杆差调狡整（亿不一明定只凉在最画后一卵步）13）吊许索索妹力误抄差调赚整（市不一贼定只品在最石后一僵步）13）吊阁索索筋力误趟差调垦整（路不一荒定只慰在最拢后一悦步）自锚搜式悬川索桥才的非禁线性（1）荷驱载作松用下壶的结丸构大赢位移拔作为蛮柔性防结构纱的最涨主要鼠的非铁线性走影响折因素疏，悬茧索桥以在受跃到外抄荷载秋作用原时，膜不仅滋缆索类及加珠劲梁附发生国下挠资，吊找杆也蜻将伸供长，痰索塔速会压瓶缩，蜘吊杆灰还将盖发生赵倾斜吗，节患点还难有水租平位沈移。菊都会腔对悬绳索桥仇内力赢产生夺影响永。因木此在嗽结构密分析异时，华力的欣平衡俭方程凤应根按据变教形后稼的结忙构几霜何方肤程来汽建立警，力乡丰与变捞形的究关系圈是非唯线性倾的。（2）缆凤索自就重垂嚼度的借影响咱在格有限皱元分稳析中党，缆次索单警元的惨计算僻模型秧取为落直杆豪单元赏，而堆实际卵缆索尺具有晕垂度疫。在特单元者两端兆受力遥时，翠实际刻缆索笼单元鹿的变抬形是蛇由弹街性变变形及箭垂度昨变化筑的非读线性塘变形斑两部油分组芬成，抚其变艳形值承比直傅杆单之元的侵大，氧与缆马索的院弹性菊模量狭、自远重及痰张拉浊力等均因素难有关革。（3）缆贱索初喷始内隆力的提影响防在进订行悬磨索桥违的非叼线性固分析丝式时，娃因恒赚载产脚生的俊初内祥力影促响必计须计捞入。侍即由狸于叠秃加原酷理不狱适用劲于非值线性叮结构份，为伶了得割到在元外力恋作用这下的铃大跨靠度悬符索桥磁结构挖的平签衡状皂态，令应将丸结构德的初射内力晴、引口起初栏内力惭的荷摇载（补或其渣它因辆素）意及新示增加嘱的活杆载一跳起考吵虑，厚算出晋结构蹄在新牌的变播形状园态下板的平炭衡，岛以得拢到结塔构真棉正的淡变形勾和内爷力。（4）混委凝土捎收缩芒徐变较的影泪响译由这于混泰凝土亡具有芬收缩鸭和徐航变特昌性，吨收缩掠和徐疑变与足时间糕是非佳线性连的关趴系。叹一般章来讲愉，混腰凝土觉索塔郑和混议凝土翠加劲狭梁随扛时间载增长拳，长炮度会录变短掘，由子此会苍引起胃结构斩的附哈加内亭力和尝变形凶，会艘对整丹个悬吉索桥雪的受挎力产突生不临利影据响，弄同时神引起忍桥面灿线形渣变化汽。4、施末工控烤制指寇导方演案4-宵1控制妥目标字本桥职施工守控制即的目挺标主瞒要有没如下乘四个奇方面灶：夫（1）主屑梁标框高控垮制浆通过管调整茄立模高标高稻和准振确控熟制吊破索拉挖力，拆严格疏控制赶主梁谣线形置，使洁桥面极线形留在经湖过若朝干年倘的混镇凝土糊收缩感徐变挽后也考符合怒使用证要求眼。煎（2）主剂缆线知形控想制尸通舒过准迅确计祸算主怠缆索摇股的调无应携力长虑度和清控制乖点位助置，辟严格祖控制闹主缆厉索股沟的架昌设精停度，幻玉特别站是基厕准索拴股的弄架设职精度懂，准红确控愿制吊诊索拉舞力，中达到发严格宏控制历主缆撤线形浸的目哑的。（3）吊蓄索拉蹦力控县制撒使成劳桥状位态的榨实际循吊索尝索力境与设铁计索秤力的衡误差于控制覆在鼠容许激范围柔之内婶，以膝保证饰成桥茄状态效主梁挎和索筒塔受躺力龙的合拖理性鸦。同边时在粒张拉祖过程巴中，构应对呢吊索控索力吩进行办严序格控班制，堤以保活证主祸梁安丝式全脱宾模和然后期勺荷载铸安全汪施昏加。俊（4）结支构应光力控纸制需在施耗工过床程中淘，保奴证各物主要济受力滤部位锅的应劈燕力在设预想蹲和伴容许集范围五内，球以保齐证结换构在齐施工笼期间校的安兰全性忆，披测量比的应浸力同长时可冲以校士核理嗓论分盾析的建准确棚性。4-趋2检测串项目捆本呼桥的凝检测高项目冬主要聪有：精主梁爬标高滨、主征缆线振形、艰索塔突变位棚、吊的索拉框力、映主梁闸应力辛、索员塔应饶力、滥索鞍挪偏位钻，梁卡端变耐形。羊（1）主秤梁标贼高的拘测量样在每前个主下要施淘工步申骤实荒施前悦后测刚量主摊梁标属高，队以婶得稿到本她次施奸工行口为对闹主梁斤标高社产生膛的影罚响；逆全桥熄的吊进索张杀拉一掠遍完书毕后磁的标蝇高测谷量必劫须在旗早晨蛇日产出剂之前客的固貌定时糖间内路进行坛。阴（2）索栏塔变忠形观声测垫吊索军张拉惜过程腰中，维时时筛观测昌索塔影变形合。（3）吊列索索瘦力的斜量测肥用频阳谱分炉析法蹦测量还吊索杜索力字，同半时用赚经过朵严格徐标定姜的用笨于张探拉吊越索的荒油压译千斤圣顶的治读数漆进行骨校核熟。在耕吊索底索力摆较小完时，妇主要较利用伸千斤伪顶读涉数，监同时绿利用与主缆台线形棉校核水。哑（4）主营梁和先索塔历应力松的量弯测域在豆主梁盗和索挨塔上倡选取愈若干驰断面于，在指每个碰断面利上布造置若碌干应木变计毁，用茄应变晴仪测进量其炸应力吵分布秆。隔（5）主杨梁梁商端变批形订测蚕量从长吊杆碍开始扩张拉馅到施巾工结亡束主伪梁梁淘端水卷平变漏形。4-愤3控制先方法语自垒锚式类悬索昌桥的斜施工学控制绘是一爹个计算们→施仪工→坐量测端→参页数识药别→裳误差逐修正砖→重旷新计盯算→鲁施工的循乡丰环过奔程。晴影响墙计算笨结果点可靠帮性的代因素厨很多弃，包让括测眯量误亭差、薄施工搬误差阿、理绳论计筝算中粉的设编计参它数取罗值误茧差，非如主贩缆和图混凝陵土的袋弹性泛模量肾、徐茶变系艘数、酒主梁喂重量挺等。滥在保拼证测摘量精息度和楚施工持精度祝的前剧提下紫，设王计参旨数的趣取值垫误差奖可以预随着御施工感的进窗行逐详步得掏到修烫正。施工塘控制响大致酿按如笨下程萌序进策行：药（1）采鬼用适违用于孩自锚若式悬袋索桥墓的施即工安桨装计创算程秧序，箭按各选项参宿数的奇理论抹值或驴实测怨值计恨算下祥一施闷工阶渔段的针施工输控制炊参数软，如茎索力瞎张拉毙值、钻主梁算标高各、主蹄缆线削形、耽索鞍抄位置咬等。身（2）按倦规定漂程序隆检测断各项壁数据膝，如曲结构边变形早、各夏索索掠力、左主梁叛应力滥、结翅构温愧度、今施工懒荷载翅等。卡将这脂些数榨据进恳行整轨理并投输入卷工地至计算贷机作都跟踪爽分析技。被（3）比股较理菠论计陪算结戚果与渔实测辜结果凑的差疑别，围分析溉出现厚偏差飞的原王因，炉调整晶参数榨取值杨重新