1、    中小跨徑懸索橋的施工與控制    唐映摘要：以一座小跨徑懸索橋為例，在介紹其設計特點之后，重點對其采用張拉邊跨主纜來調整索塔內力的施工方法進行了介紹，并給出了最后施工控制結果和效果。關鍵詞：懸索橋，小跨徑，索塔，張拉中圖分類號：u442.5文獻標識碼： a 文章編號：construction control of medium-span suspension bridgetang yingabstract：a suspension bridge with medium span for pedestrians is taken as an exa

2、mple. its design characteristics are firstly introduced and then their construction feature, in which the internal force of tower is adjusted by the tension of cable of side span, is introduced in detail. finally the results are showed.key words：suspension, medium span, tower, tension大跨徑懸索橋在施工過程中，根據

3、加勁梁吊裝的節段數不斷增加，需要適時地頂推主索鞍以保證索塔受力處在一個合理的范圍內。但對于中小跨徑懸索橋結構體系、特別是一些景觀懸索橋橋而言，由于索塔和主索鞍的尺寸較小，無法實施主索鞍頂推，而必須選擇其它可靠的施工方案中是一個值得考慮的問題。本文以一座中小跨徑懸索橋為例，介紹其在景觀橋中的施工應用情況。1 工程概述湖南省醴陵市淥江河人行橋是一座主跨跨徑為80m的地錨式懸索橋，全橋總長136.2m(包括兩端錨碇)，加勁梁跨徑組成為16.55+80.00+16.55m113.10m；梁體寬度：8.00m（包括風嘴構件寬度），橋面寬度: 7.00m；橋面人行道凈寬5.68m。路面（橋面）中線縱坡4.

4、0；豎曲線半徑1002.4m；橋梁兩端設置樓梯踏步，并設置無障礙通道。立面圖布置如圖1所示。設計荷載：人群荷載3.5kn/m2。圖1 大橋總體布置（單位：cm）2 設計情況2.1 上部結構主纜采用塑料護套半平形鋼絲索pes7-139成品索，主纜矢跨比為1：7.27，懸索矢高11.00m。吊桿采用pes5-13成品索，吊桿縱橋向間距為3.75m，橫橋向間距為6.40m。采用正交異性鋼箱梁作為加勁梁，單箱單室截面，寬8.00m、梁高1.30m；分段在工廠預制（焊接），標準節段長3.75m。頂板厚10mm，底板厚8mm，設兩道豎直腹板，厚度為10mm。縱向每隔1.875m設置一道橫隔板，板厚8mm,

5、 并設置過人孔。2.2 下部構造橋塔采用雙柱式，每柱縱、橫橋向尺寸為1.40m和0.90m塔高16.298m。考慮塔頂設置鞍座的需要，塔頂2.68m范圍縱橋向加寬為1.60m。兩塔之間設置橫梁，其頂面距離塔頂1.0m。橋墩采用實體板式墩身，縱、橫橋向尺寸為1.40m和8.859m。1#橋墩和2橋墩的墩高分別為13.802m和16.802m。2.4 東錨碇、西錨碇結構重力式錨碇采用沉井，埋深為18.7819.35m。3 大橋施工及控制3.1 施工程序對于地錨式懸索橋，常規的施工程序是：樁基、索塔施工掛主纜安裝索夾、掛吊桿分段吊裝鋼箱梁根據索塔受力適時頂推主索鞍鋼箱梁焊接合攏施工橋面系運營。但本橋

6、屬于景觀懸索橋，跨徑不大，其施工方法顯然不能和常規懸索橋一致，其原因是本橋索塔尺寸較小、沒有設置主索鞍。因此，區別于常規地錨式懸索橋，本橋在完成索塔施工后，掛纜、并同時將其與索塔固定，之后吊裝加勁梁，此時索塔將隨著梁段的不斷吊裝，索塔將朝主跨偏移，為了保證主塔在施工中的受力，根據主塔的受力情況，適時地在錨碇內對主纜進行張拉，這樣保證索塔受力保證要求。具體施工過程如下：（1）在完成索塔施工、掛纜（并在索塔位置對其進行固定）、安裝索夾及吊桿之后，對兩側邊跨主纜進行張拉，每根主纜張拉力為103kn，使索塔產生預偏位；（2）然后依次吊裝跨中5段加勁梁（對應d01s03吊桿）；（3）再次對對邊跨主纜進行

7、張拉，每根主纜張拉力為430kn；（4）然后吊裝d04d06吊桿所對應的梁段；（5）對邊跨主纜進行第三次張拉，每根主纜張拉力為840kn；（6）吊裝跨中2段鋼梁（對應d07d10吊桿）以及索塔位置的鋼梁（7）完成邊跨鋼箱梁的吊裝（在支架上）（8）對邊跨主纜進行最后一次張拉，每根主纜張拉力為1200kn；（9）橋面系施工、鋼箱梁焊接，投入運營。3.2 施工控制的必要性淥江河人行橋屬于懸索橋結構，施工過程比較復雜，進行施工控制是非常有必要的，其原因主要有兩個：其一，幾何非線性特性非常明顯。從掛空纜到全橋竣工完成，主纜下沉量將達到40cm左右，施工控制中必須對空纜架設和吊裝加勁梁的過程中對主纜線形和

8、索塔進行詳細控制，這一點對結構受力和線形影響顯著；其二，索塔的受力非常復雜。由于本橋主跨較小，因此，主索鞍采用的是非常規作法：空纜就位后，固定主索鞍，之后再將邊跨主纜再次進行張拉，使索塔朝邊跨側傾斜。以后隨著加勁梁的逐段吊裝就位，索塔將朝主跨側復位。這樣大大減少了施工的難度，但同時也對施工控制增添了很大的難度。如何準確的控制索塔傾斜量的大小，保證索塔在傾斜過程中和成橋狀態的受力安全性，均存在很大的技術難度，必須予以詳細考慮。另外，施工過程對成橋狀態的受力和線形影響巨大。為確保橋梁結構在施工過程中結構的受力和變形始終處在安全范圍內、成橋后主梁的線形符合設計要求、結構恒載受力狀態接近設計期望值，使

9、得對主橋的施工過程實施嚴格的施工控制成為必要。同時，為保證大橋建成后結構長期健康監控的順利進行，也有必要在施工階段為此建立與結構成橋狀態相應的初始條件、技術資料。3.3施工階段主纜線形懸索橋施工狀態是指從掛主纜開始到成橋各階段懸索橋的幾何線形和受力狀態。確定施工階段主纜線形理想控制目標主要解決三方面問題：（1）主纜各索段無應索長；（2）掛索初始狀態；（3）吊梁階段結構狀態。圖2主纜簡化力學模型（1）主纜各索段無應力索長無應力索長的計算必須從成橋狀態理想控制目標的有應力索長反算而得，也即分段懸鏈線。圖2為其計算模式。對固定于a（0，0），b（1，h）兩點的自由索，易得其方程為：（1）這是一個經典

10、計算公式，由該公式計算主纜的無應力長度，對于三跨懸索橋，主纜與各吊桿的理論交點均已知，可分段將各吊索間的索段作為懸鏈線，計算出各段的有應力索長和無應力索長，累加得到該索段的總索長和無應力索長。根據橋面標高、鞍座壓力等參數，就可以確定塔高、吊索無應力索長等重要構件尺寸，從而完全得到了掛索初態所必需的基本參數。（2）空索理想控制目標對于本橋而言，這里主要定義邊跨和主跨的無應力長度在掛纜時的定位問題，指以滿足成橋狀態理想控制目標的各跨主纜無應力索長空掛于索鞍上，使左、右邊空索水平拉力相等時對應的主纜形狀與受力狀態。（3）加勁梁安裝階段理想控制目標加勁梁的安裝步驟是由施工設計確定的。要確定梁體上各塊件

11、在每次施工中的確切位置是十分困難的，為此，可以從成橋狀態理想控制目標開始，逆施工過程進行非線性倒退分析，計算每一施工階段剩余結構的狀態。根據上述討論可知，只要結構材料參數、幾何參數是合理的、施工過程中不出現人為誤差，從空索理想控制目標開始吊梁，則全橋加勁梁安裝完畢，各塊件將相互獨立，然后作用二期恒載，就可以達到成橋狀態的理想控制目標。3.4 主纜無應力長度對于懸索橋結構而言，其成橋狀態的獲得與主纜的無應力長度關系很大。一旦主纜的設計線形和加勁梁的重量確定，那么中跨和邊跨主纜的無應力長度是唯一的，這個長度大小對成橋后的線形影響很大；因為主纜在索塔頂是固定的，則主纜的無應力長度同時也是影響到索塔受

12、力的一個主要影響因素。考慮到本橋的特殊結構布置，在計算主纜無應力長度時，分別采用拋物線法、懸鏈線法和有限元法對其進行了計算，結果列于下表中。表1 主纜無應力長度計算對比結果表中結果表明：有限元結果正好處在拋物線法和懸鏈線法之間、更靠近懸鏈線結果。考慮到有限元分析完全模擬了施工過程，具有更好的可靠性，因此，最終采用了有限元結果作為最終的結果。按照主纜制作溫度20度進行考慮，在扣除了每側塔頂索鞍處的修正長度0.218m，最終采用有限元計算值150.094m。在此基礎上，同時完成吊桿的無應力長度計算和索夾的定位計算。并按照以上施工過程進行了詳細的施工控制。3.5 主要監測參數（1）主纜線形、索力控制；（2）吊桿位置、索力控制；（3）橋塔位移及應力控制。3.6 施工控制結果大橋施工完成后，中跨跨中主纜的實際標高與理論標高只相差不到2cm，線型完成滿足要求，施工過程中，索塔出現的最大拉應力僅為1.0mpa，也完全滿足要求，沒有出現開裂的現象。大橋竣工之后的實景如圖3所示，該橋的建成為當地增添了一道亮麗的風景