大跨度斜拉桥悬臂拼装线型监控

第第页大跨度斜拉桥悬臂拼装线型监控摘要：大跨度叠合梁斜拉桥是未来斜拉桥发展的一个趋势，因为它能在充分发挥材料的力学性能的同时能最大限度的增强桥梁的跨越能力。斜拉桥主梁悬臂拼装过程中，基于几何原理的线型控制方法得到了广泛应用。其中零初位移法能够比较精确的实现对拼装过程中线型的控制。

关键词：斜拉桥，线型，拼装，零初位移法

Linearmonitoringofcantileverassemblylineoflongspancablestayedbridge

zhouyuanyi

（chongqingjiaotonguniversity，congqing，400074china）

Abstract：Longspancompositegirdercable-stayedbridgeisatrendinthefuturedevelopmentofcable-stayedbridge，becauseitcangivefullplaytothemechanicalpropertiesofthematerialandcanmaximizethespanofthebridge.Thelinearcontrolmethodbasedongeometricprincipleiswidelyusedintheprocessofthecantileverassemblyofthemaingirderofthecable-stayedbridge.Thezeroinitialdisplacementmethodcanbeusedtorealizethecontroloftheassemblyprocess.

Keywords：cable-stayedbridge，linear，assembly，zeroinitialdisplacementmethod

所谓叠合梁梁斜拉桥即边跨采用混凝土主梁，而主跨采用钢混叠合主梁，混凝土梁和钢混叠合梁的链接点设在主塔附近。当边跨采用混凝土主梁而主跨采用钢主梁时，边主跨的刚度比和恒载重度比相差比较大，从而使边跨具有良好的锚固作用和压重作用。钢混叠合梁是大跨度斜拉桥常采用的主梁形式，其特点是较混凝土主梁而言自重大大减轻的同时充分发挥了材料的力学性能，从而增加了桥梁跨越能力。钢混叠合梁在施工过程中一般采用悬臂拼装的施工方式，首先在预制场分段加工制造钢主梁，然后悬臂拼装就位预制的钢主梁节段，最后安装张拉斜拉索及桥面板。本文以贵州某特大斜拉桥为例，对悬臂拼装主梁的线型问题进行讨论，计算过程采用零初位移法计算了主梁的制造线形及安装线形，解决了悬臂拼装过程中线形控制的难题。

乌江特大桥主桥长610m，为（54+71+360+71+54）m双塔双索面混合式叠合梁斜拉桥，无引桥。边跨主梁采用混凝土主梁。中跨采用钢混叠合主梁，全桥钢梁划分为A（钢混结合段）、B、C共3种类型梁段，长度分别为12m、12m、8m三种，共29个梁段，标准梁段长度12m，最大吊装重量约27t。

1成桥线型

成桥线型是指桥梁施工结束时，桥梁主梁所要达到的目标线型，它是在桥梁设计标高的基础上考虑了恒载、收缩徐变以及活载引起的竖向变形，成桥线型=设计高程+预拱度。结构总体静力计算分析采用空间有限元理论，以主梁桥轴线为基准划分结构离散图。主梁、主塔、主墩为梁单元，斜拉索为索单元。边界条件：索塔与主梁成桥后：竖向约束，横向约束；索塔与主梁施工过程中临时固结；边墩与主梁：横向及竖向约束，纵向滑动。全桥共划分689个节点、570个单元，其中梁单元458个，只受拉索单元112个。主桥有限元模型见图1。

图1主桥有限元模型图

在施工中成桥线型公式为：

式中：

成桥线型；设计线型；预拱度。

通过理论计算，得到中跨钢主梁在恒荷载（包括二恒）、收缩徐变以及公路I-级荷载下切线拼接位移，由此得到：累计位移值=恒载及收缩徐变位移+1/2活载位移。将钢主梁切线拼接位移值反号后，加上主梁设计线形高程差，即为主桥钢梁制造线形。

3安装线形

3.1基本概念

悬臂拼装的斜拉桥结构在设计、制造和施工阶段涉及到几个不同线型概念。

设计线型：桥梁在施工结束后各控制点所要达到的高程，即所谓的目标线型。

制造线形：主梁在无应力制造状态下的线型，该线型由构件的无应力状态构型组成。

成桥线型：施工结束后再设计目标阶段下各控制点所要达到的高程。

安装线型：在主梁拼装过程中自由端的连线组成的线型。

当主梁结构在材料线弹性条件下有以下公式：

式中：

；

；

。

悬臂拼装的桥梁施工控制最关键的任务是选择合适的制造线型和安装线型，使得成桥阶段的结构线型和内力状态达到目标状态。目前在施工中常用来指定新拼装单元自由端高程的方法有零初始位移法和切线初始位移法。本文将介绍零初始位移法在悬臂拼装中的应用。

零初始位移法：新安装单元除公用节点之外，其他节点安装到设计坐标上，即初始位移为零。

3.2安装线型

该桥采用两次张拉，初次张拉仅为了安装需要，二次张拉将直接影响到成桥线型和成桥索力。

1）初次张拉的安装高程

根据零初始位移法原理可得初次张拉后高程=成桥线型+刚纵梁从初张拉至成桥的位移。

2）二次张拉的安装高程

根据零初始位移法原理可得二次张拉后高程=成桥线型+刚纵梁从二次张拉至成桥的位移。

4结语

本文基于几何控制的基本原理，阐述了叠合梁斜拉桥主梁构件无应力状态量的计算方法。零初位移法比较合理的解决了斜拉桥在悬臂拼装施工过程中线型不易控制的难题，使得斜拉桥在施工完成后能够与目标线型比较吻合，成桥阶段的结构线型和内力状态达到目标状态。

参考文献：

[1]石雪飞，项海帆斜拉桥施工控制方法的分类分析[J].同济大学学报，2001.

[2]马膘南浦大桥安装施工控制[A].上海市政工程设计院.年斜拉桥国际学术讨论会论文集[C]上海上海市政工程设计院，1994.523-527