自锚式悬索桥c技术研究

概要： 自锚式悬索桥有如下特点： （1）在外形结构上，取消了其它悬索桥两端大体积锚锭混凝土，节省了占地面积。 （2）在受力结构上，利用桥梁桥面系来平衡主缆的水平拉力，悬索部分和钢桁梁自成体系形式，上部结构中的恒载和活载通过自锚体系传力至索塔，再传至索塔基础，最

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  自锚式悬索桥有如下特点： （1）在外形结构上，取消了其它悬索桥两端大体积锚锭混凝土，节省了占地面积。 （2）在受力结构上，利用桥梁桥面系来平衡主缆的水平拉力，悬索部分和钢桁梁自成体系形式，上部结构中的恒载和活载通过自锚体系传力至索塔，再传至索塔基础，最   自锚式悬索桥有如下特点：（1）在外形结构上，取消了其它悬索桥两端大体积锚锭混凝土，节省了占地面积。（2）在受力结构上，利用桥梁桥面系来平衡主缆的水平拉力，悬索部分和钢桁梁自成体系形式，上部结构中的恒载和活载通过自锚体系传力至索塔，再传至索塔基础，最后传力至地基[1]。（3）在施工步骤上，其它悬索桥先施工主缆，然后再进行梁体的安装或浇筑，而自锚式悬索桥由于主缆锚固在主梁两端，故先进行钢桁梁的施工，再安装主缆。（4）在施工监测监控上，自锚式悬索桥要求精度较其它悬索桥高，钢梁拼装、主缆安装调整、索夹和吊杆的安装调整、索塔的偏位变形等都应在监控之下，使桥梁时刻处在良好的施工控制状态和操作状态。总之，自锚式悬索桥保留了传统悬索桥的外形, 桥梁造型美观,在地基很差或锚碇修建困难的地区也可采用，是城市中小跨径桥梁设计方案的理想选择[2]。 2 桥梁施工监控 桥梁施工监控是一个“施工—测量—计算分析—修正—预告”的循环过程，即通过事先在塔、梁和拉索等主要部位埋设数种性能各异的的传感器和相关的测试仪器获得大量的数据，包括几何参量和力学参量；并利用高效计算机程序，对数据进行分析处理，并确定一个阶段的施工参数。通过二者的有机结合，调整控制桥梁的内力和线形，实现桥跨结构的内力和线形同时达到设计预期值，确保桥梁施工安全和正常运营，并保证其具有优美的外观形状。 自锚式柔性悬索钢桁梁桥的主缆锚固在桥梁两端的铺锭横梁上，加劲钢桁梁的两端也分别埋入两端的锚锭横梁中，锚固梁通过板式橡胶支座支撑在桥台上，主缆水平力与加劲梁水平力平衡，如主缆张拉力过大则容易引起加劲钢桁梁内力超限，造成加劲梁局部失稳，甚至全桥垮塌，主缆鞍座偏心过大，造成主塔弯曲拉应力过大，形成施工过程的不安全。 监控计算采用的基本方法是倒拆法，即通过从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分析来得到每一工况段结构的内力状态和位移状态。倒拆法在计算时由于设汁时所采用的计算参数诸如材料弹性模量、构件的重量、混凝土的收缩徐变系数、施工中温度变化以及施工临时荷载条件等与实际工程中所表现出来的不完全一致，因此计算只能按假设的理想状态进行计算，然后：再根据施工过程中所监测到的实际结构参数对原假设计算施工控制的目标值进行必要的调整，以保证主体结构在施工过程中的安全并最终达到或接近设计成桥状态。 3 确定初始状态及建立模型在施工过程应根据实际情况对设计成桥状态重新进行优化计算，来确定最优的成桥状态，以此作为监控计算初始状态。根据其跨度L、垂度 、荷载 值，以主缆一端为坐标原点，平行桥跨纵轴方向为x轴，建立平面坐标系，利用抛物线方程，并依照设计部门确定的设计成桥线形来确定成桥状态： (1) 式中： ——主缆两端点所连直线与x轴的夹角； ——主缆水平拉力， 。 施工控制参数包括：构件自重 、施丁荷载P、结构温度△t和施工周期T；节段立模(或拼装)时的标高、索力值及张拉顺序和塔顶位移；节段施工完毕的标高、索力值及张拉顺序和塔顶偏位，中间调索时的标高、索力值及张拉顺序和塔顶偏位。计算假定是对全桥竖向恒载和温度变化采用平面有限元分析法，即建立平面杆系计算模型，主缆、吊索为索单位，其它为梁单元，主缆与吊索的抗弯刚度不计，进行非线性结构分析。 4 施工监控实施 自锚式悬索桥施工监控的主要内容有索塔偏位、梁体线形、索力测量、温度测试、应力测试等。（1）主塔塔偏测量由于主塔在施工和成桥状态均通过吊杆和主缆承担相当部分的荷载，在不平衡荷载和大气温差及照射下均会使主塔产生不同程度的变形，为了不影响索力调整，须掌握主塔在自然条件下的变化规律以及在索力影响下偏离位置的程度。主塔塔偏测量主要采用测距法，使用全自动安平水准仪和全站仪等仪器设备，对顺桥向和横桥向两个方向变位值进行测量。测站点一般布置在桥梁轴线上适当位置，观测点的布置可随测试阶段作相应的适时调整，一般设置在塔桩侧壁或顶端部位。主塔塔偏测量可以提供塔柱在索力调整过程中塔柱的变位以及在日照下随温度变化发生纵横桥向偏移的曲线。 （2）加劲钢桁梁线形控制- 钢桁梁线形控制包括高程控制、位置控制和中线控制。由于钢桁

www.67jzw.com梁拼装时各构件拼装时极易造成梁体产生倾斜、扭曲、偏离轴心位置，为保证梁预拱度符合设计要求，保证中跨跨中合拢，必须控制主梁中线测量和位置测量。位置控制和中线控制是将全站仪安置在桥梁轴线和主纵梁轴线上，以桥轴线上某一点为后视点，采用视准线法直接利用小钢尺测量每一片横梁的偏离值以及用小垂球测量钢桁梁的垂直度。高程控制采用水准测量法，测出每一片钢桁梁的安装的标高，与设计值比较并调整至误差范围内为止。（3）索力测量拉索索力的准确与否直接关系到主梁线形、主缆线形，乃至施工安全。因此，在施工中必须确保索力测试结果正确可靠。索力测量主要是提供各测试阶段的索力值以及关键索力随温度变化的曲线。然后根据上部结构施工工况对吊索在不同工况下的索力进行调整。索力测量一般采用附着在拉索下的高灵敏度传感器拾取拉索在环境振动激励下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，根据频谱图来确定拉索的自振频率，然后根据自振频率与索力的关系确定索力。考虑到拉索弯曲刚度的影响，应进行测量前的标定工作，并在测量中加以修正。（4）温度测试温度的影响总体上可分为两种，一是昼夜温差，二是季节温差。前者是指太阳每日的起落对桥梁各部位的日照变化对钢桁梁结构产牛伸缩变形影响，后者则是由于长期的昼夜变化，使钢桁梁结构产生基本均匀的伸长、缩短等。温度变化，特别是日照温差的变化，对于自锚式悬索钢桁梁桥结构内力和变形影响是复杂的。在施工阶段，日照温差对主梁挠度和塔柱水平位移的影响尤为显著。温度测量可以提供索、塔、梁各测度断面温度短期变化曲线和季节性温差曲线。温度测量一般选用性能优良的热敏电阻。将热敏电阻埋入索塔，用数字式万用表进行测量，根据电阻与温度的标定曲线，由测定的电阻值推算温度值。（5）应力测试应力监控测量主要是监测各施工状态下监测截面的应力值，塔柱监测截面的应力值以及成桥状态下各监测截面的恒载应力值，能够更准确地了解塔控制截面的应力状况，并对施工过程中工况施工荷载变化情况进行判断，确保结构施工安全。施工应力测试是一项长期的现场观测。在钢梁的安装应力测试中采用手持应变计测量，可以满足施工监控的要求。 5 结论 随着城市经济的发展，自锚式悬索桥必将在城市和旅游区的桥梁建设中大放异彩。由于自锚式柔性悬索钢桁梁桥在桥梁施工中尚属新型结构，无经验可循，其施工监控研究为此类桥梁的建造施工提供了技术上的保证。参考文献 :[1] 张元凯, 肖汝诚, 金成棣.自锚式悬索桥的设计[J].桥梁建设, 2002(5)[2] 张哲, 窦鹏等.自锚式悬索桥的发展综述[J].世界桥梁, 2003(1) <IMG height=1 src

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