自锚式悬索桥关键技术的设计构思
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自锚式悬索桥关键技术的设计构思
黄铁生!!万田保’
!!+中铁工程设计咨询集团公司"北京!"""’"#’+中铁大桥勘测设计院有限公司"湖北武汉%#""("
$摘!要!自锚式悬索桥在国内发展迅猛!该桥式有其特定的适应条件"由于锚固方式的不同!自锚式悬索桥的结构行为也与地锚式悬索桥有明显差异!结构设计#构造处理更有其特殊性"在设计构思中充分注意到这些结构特点极为必要"简述自锚式悬索桥的结构特点#设计构思!重在说明其与地锚式悬索桥的不同"
关键词!悬索桥$自锚体系$桥梁设计中图分类号!-%%.+’(
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B!总体设计构思 地锚式悬索桥矢跨比一般取!(Q!!(!’!以满足全桥竖向刚度要求并与节省造价方面取舍’自锚式悬索桥一般跨度不大!加劲梁高跨比较大!竖向刚度往往不成为控制性因素!在此前提下采用较大的矢跨比!一则最大限度减少主缆用钢量!二则减小主缆恒#活载拉力以方便锚固#减少主缆锚固的构造尺寸"对于城市桥梁!当桥梁较宽时!还需要借助较大的矢跨比以获得较高的主塔高度!进而取得加劲梁与主塔尺寸上的协调!故此!主缆矢跨比通常选用!((!!()" 边#中跨主缆跨度比值是自锚式悬索桥总体设计构思的重要因素!需兼顾主缆近主鞍处的切线角#全桥比例协调#主缆锚固点处切线角对锚固构造尺寸的要求#主梁端部压重实施可行性综合考虑"当边跨不是悬吊跨时!锚固位置主缆切线角较大!锚固构造的竖向尺寸较之主梁梁高大得多!主缆向上的分力也极为可观’边跨是悬吊跨时!因锚固点附近主缆切线角小!让短吊索保持合适的长度显得尤其重要" 选用稍密的吊索间距有助于突出悬索外形的根本特征!因为自锚式悬索桥本身跨度不大!吊索过于稀疏与粗壮的主塔塔柱形成对比’吊索间距适度减小!单根吊索拉力则相应减小!由于采用较大的主缆矢跨比#主缆最大切线角常在#.!#Q k之间!因而减小吊索拉力可为索夹设计带来便利"C!结构体系 对自锚式悬索桥而言!无论边跨是否为悬吊跨!主缆锚固点之间的主梁必然为三跨连续"在主梁梁端!如梁段本身重量不足以抵消主缆向上的拉力#或活载负反力显著#或为抗震设防需要!梁端上#下游设拉压支座!以约束梁端竖向活动和扭角"在主塔处!一般也设置上下游拉压支座!借以减小主梁受压区支点间梁长!改善受压稳定性’为避免主塔下塔柱承受纵向水平力!不宜采用塔梁固接"受地震荷载时!纵向惯性力不能像地锚式悬索桥那样通过主缆传递至锚碇!如果主梁纵向采用全漂体系!纵向惯性力势必经由主缆交给主塔塔顶"在主梁端部或主塔处!一般设阻尼支座!一则按要求分配地震纵向力!还兼起抗震消能作用" 全桥体系升温时!主梁纵向伸长!由于与主缆共用梁端锚固点!主缆的纵向位移与地锚式悬索桥截然不同!对一定的跨度布置!体系升温时主塔塔顶向岸侧位移"地锚式悬索桥由于锚碇处主缆固定不动!体系升温时!由于主缆伸长!塔顶向跨中移动" D!主梁选型 自锚式悬索桥当跨度不大!比如说在!("5以内或更小一些!又具有满堂支架施工主梁的条件!选用预应力混凝土主梁作加劲梁有一定的比较优势!主缆导入的压力成为主梁的预应力!主梁本身造价得以降低#维护工作量减小"大多数情况下!采用带正交异性板桥面#具有合理刚度的钢加劲梁作主梁!可最大限度减小主梁自重!从而减小主缆#主塔#吊索的负载!降低其工程造价和施工难度!尤其是可简化主缆锚固构造!降低主缆锚固设计对总体设计的制约程度"对自锚式悬索桥而言!通常由于跨度不大!抗风颤振稳定性不会控制主梁选型!但主梁全长范围受压!主梁当具备合适的竖向抗弯与抗扭刚度" J!钢加劲主梁设计构思 以主梁受力#运输条件#主缆锚固方案#施工方法为构思依据"就受力而言!自锚式悬索桥主梁全长范围受压!汽车与温度荷载作用时主梁出现截面弯矩!显然与地锚式悬索桥不同"通常!地锚式悬索桥主梁恒载仅产生很小的弯矩#无轴向压力!主梁主要作为桥面系!往往不设置通长的直腹板#或仅设上下斜腹板"施工过程中!无论采用顶推法或是支架拼装!自锚式悬索桥主梁内力不可勿视!结构的整体稳定与主梁截面形式#结构刚度习习相关!主梁的局 万方数据 部受压稳定也应予以充分重视!主梁全宽范围内至少设置’道直腹板!除桥面板以外各板件的加劲按满足局部稳定要求设计"如采用顶推法施工主梁!下缘全长范围设置连续支承构造!以满足节段通过支点时受力需求" 选取主梁高度!以结构整体稳定和横桥向强度检算为基本依据"为减小主梁受压的自由长度!在主塔处常设置拉压支座" O!主缆设计构思 自锚式悬索桥主缆锚固于主梁!锚固构造尺寸 受限制!主缆每根束股的钢丝数不宜过少#另一方面!当跨度不大$如绍兴滨海桥%&主缆束股数很少!尽量选用规则的正六边形!以利主缆截面成型"主缆外表面越接近圆形!索夹安装越方便&索夹与主缆钢丝之间的摩擦面更容易得到保证"为使主缆各束股受力均匀!束股长度的少量调整不可避免!束股端部锚头应保留调整长度的可能性" Y!主塔设计构思 主塔高耸于江面!是自锚式悬索桥景观控制元素!除满足受力要求外!结构选型以景观为基本考量"主塔塔顶承载主鞍座!受集中压力#因主梁通长受压!需从主塔处连续通过!主塔设计限制因素较多!尤其当主跨跨度相对不大&桥面又较宽时!为获得主塔外形与全桥结构的协调一致困难较多"以绍兴滨海大桥为例!该桥自锚式悬索桥桥面总宽#. 5!中跨跨度!..5!主塔高)&5"该桥具有桥宽&桥下净空不足&主塔相对不高的特点!设计中采用以下措施优化主塔外观’"选用!((的主缆矢跨比以增加主塔高度##人行道从塔柱外侧绕行&以减小塔柱间净距#$塔柱直立&鞍座置于塔柱正上方#-在塔柱稳定和横向受力安全的前提下!取消塔顶横梁!见图!" 长沙三汊矶湘江大桥自锚式悬索桥主跨#’. 5&分跨为$&"R!#’R#’.R!#’R&"%5!桥面净宽为双向各#5宽人行道&双向)车道’#5&总计’Q 5"设计中为方便主缆锚固!主梁于上下游设封闭箱!桥面顶板总宽##5!主缆中心线间距’(5"为方便主梁全断面从主塔中间穿过和主鞍座置于塔柱中间!主塔横桥向设斜坡!主梁高程以下向内侧收拢!见图’" 主塔受力方面!因主缆锚固于主梁!地震力不像地锚式悬索桥那样经主缆传给地锚!设计中须采取 图A!绍兴滨海大桥主塔 图B!长沙三汊矶湘江大桥主塔 措施防止主缆将地震力传到塔顶"全桥结构稳定分析也以主塔稳定作为重点!尤其当塔顶不设横梁时" G!索夹与吊索 自锚式悬索桥索夹的最大特点是下滑力大!以主缆矢跨比!((为例!顶部主缆切线角可达#.k&其正弦值"+)!(!即下滑力是吊索拉力的)!+(["由此!索夹高强螺杆数量多!索夹长度必然不小#另一方面!主缆矢跨比大曲率半径必然小&主缆切线角变化快!直的索夹夹紧曲的主缆!客观上要求对索夹长度作出限制!以保障索夹与主缆钢丝间摩擦力!并使索夹处主缆的二次应力得到控制"鉴于自锚式悬索桥跨度通常不大&主缆外径较小!设计构思中常采取措施减小吊索拉力!以降低主缆局部弯折程度&方便索夹设计" 吊索的选型应考虑近主缆锚固处短吊索的实际长度!端部压重对吊索拉力的影响程度"当采用张拉吊索方法实现主梁由支架承载向主缆承载转移时!吊索应从构造上予以适应" 万方数据 X!主缆锚固构造 主缆锚固设计乃是自锚式悬索桥设计构思的重中之重!甚至一定程度上决定了总体设计布局"巨大的主缆拉力集中作用于主梁梁端#主缆要在有限的空间内实现分束锚固"围绕保障主缆#主梁传力顺畅!主缆锚固可靠!主缆束股架设张拉方便易行!各桥设计构思各有特色"广东平胜大桥主梁采用混合梁!主梁除端部以外为钢箱梁!主缆锚固在端节段预应力箱梁上!束股锚固传力得以改善!锚固净空要求容易得到满足!端节段预应力梁巨大的自重平衡了主缆拉力的竖向分力"长沙三汊矶湘江大桥在主梁对应主缆锚固位置设’道纵腹板!形成箱形截面!消除了主缆拉力对箱梁腹板的偏心弯矩"绍兴滨海大桥主缆拉力相对较小!在箱梁纵腹板外侧设置主缆锚箱实现主缆分束锚固!钢梁锚固节段内腔灌注混凝土集中压重"奥克兰新海湾桥空间索面主缆通过多个转向鞍座实现主缆转向!到达箱梁内部锚固!改善了箱梁锚固段的受力条件" A M!鞍座与散束套 作为悬索桥鞍座所要求的承缆槽#竖向与侧向受力要求#纵向预偏功能仍然是必须的"自锚式悬索桥鞍座的显著特点是由于主缆切线角大!相对于同等主缆直径而言!鞍座的长度与高度更大一些!自然竖向反力对主缆水平拉力的比值也更大"一般认为!自锚式悬索桥选用散束套散开主缆更合适一些!若采用散束鞍!需要为支承散束鞍提供支点!锚固附近的局部受力也更复杂"与索夹相似!散束套由两半构成!散束点以上为直段#散束点以下呈漏斗状"主缆架设前!在散束套前端附近安放主缆成型器!临时固定主缆各束股的相对位置"束股架设完毕!安 装散束套!因这时各束股拉力并不大!散束套左右两半安装对合并不困难!之后张拉高强螺杆!并于架设梁段前撤除主缆成型器$#%" A A!关于计算分析 采用非线性有限元法作全桥静力分析#全面计入恒载内力对结构的影响!与地锚式悬索桥没有太大差别"安装计算需根据施工方案而定!或是张拉吊索或是落梁!不像地锚式悬索桥那样具有独段吊装的条件!并且架梁时主缆已锚固在主梁端部#是结构的组成部分"此外!考虑到自锚式悬索桥跨度一般不会很大!当主跨全跨范围的吊索总数并不多时!计算主缆线形#吊索长度应以集中力模拟吊索恒载拉力"与地锚式悬索桥稳定分析主要针对主塔相比!自锚式悬索桥全桥稳定分析至关重要!尤其像绍兴滨海桥主塔不设塔顶横梁更是如此" A B!结!语 随国内自锚式悬索桥的发展!其与地锚式悬索桥的区别得以更深的认识"自锚式悬索桥在总体布置#结构体系#结构选型与构造处理等方面颇具特色" 参!考!文!献! $!%!张!哲!窦!鹏!石!磊!等+自锚式悬索桥的发展综述$G%+世界桥梁!’""#!&!’(($Q+ $’%!张元凯!肖汝诚!金成棣+自锚式悬索桥的设计概念$,%+第十五届全国桥梁学术会议论文集$A%+上海( 同济大学出版社!’""’+!##$!#&+ $#%!钱冬生!陈仁福+大跨悬索桥的设计与施工&修订版’$V%+四川(西南交通大学出版社! ################################################# !Q Q Q+ !上接第!%页" Y!结!语 桥梁远程智能监测实时评价体系是一国际桥梁研究难题"本文将可靠度理论引入桥梁实时评价体系中!旨在通过研究!获取实时#量化#可达到预警预报目的的评价体系!具有积极的意义" 参!考!文!献! $!%!周建庭!冉仕平!田金昌!等+截面转换加固增强布江孜 大桥研究$G%+公路!’""#!&!’’(!)$!.+ $’%!袁万城!崔飞!张启伟+桥梁健康监测与状态评估的研究现状与发展$G%+同济大学学报!!Q Q Q!’&&’’(!.%$ !..+ $#%!李杨海!鲍卫刚!郭修武!等+公路桥梁结构可靠度与概率极限状态$V%+北京(人民交通出版社!!Q Q&+ $%%!G/^])"$’""%+公路桥涵设计通用规范$=%+ 万方数据 目录 1、工程概况 (1) 1.1工程概述 (1) 1.2主要技术标准 (1) 1.3、主桥结构 (2) 2、重难点分析 (2) 3、主梁施工工艺流程 (3) 3.1先梁后拱施工工艺 (3) 3.2 先缆后梁施工工艺流程 (5) 4、方案对比分析表 (6) 5、主要工程项目的施工方案 (7) 5.1、总体施工方案 (7) 5.1.1下部结构 (7) 5.1.2上部结构 (7) 5.1.3猫道、承重索、主缆架设 (8) 5.2各分部施工方案 (8) 5.2.1栈桥施工方案 (8) 5.2.2桥塔基础施工方案 (9) 5.2.3桥塔 (11) 5.2.4 主梁施工 (12) 3.2.5 缆索施工 (15) 5、施工机械设备计划 (20) 1、工程概况 1.1工程概述 东莞江南支流港湾大桥工程位于广东省东莞市，跨越江南支流，连接沙田阇西村与坭洲岛，为东南-西北走向。项目起点与港口大道平交，起点K0+000，沿西北方向穿越江南支流后，终点与坭洲岛疏港大道相交，终点桩号K2+922，路线全长2.922Km，设置桥跨为60+130+320+130+65=705m，见下图。 桥跨布置图（m） 1.2主要技术标准 (1)道路等级：一级公路兼顾城市主干道功能； (2)设计速度：主线60km/h； (3)设计荷载：公路-Ⅰ级； (4)主桥标准段桥宽：1.25m 风嘴+2.5m 人行道+2m 吊杆锚固区+0.75m 硬路肩+11.25m 行车道+0.5m 路缘带+1m 中央隔离带+0.5m 路缘带+11.25m 行车道+0.75m 硬路肩+2m 吊杆锚固区+2.5m 人行道+1.25m 风嘴，全宽37.5m； (5)设计洪水频率：1/300； (6)通航等级：现状河道为拟建桥梁所在河段坭尾至杨公洲中8km河段航道为Ⅳ级航道，通航500吨级船舶，航道尺寸为2.5m×50m×330m（水深×底宽×弯曲半径）。近期规划为Ⅲ级航道，通航1000吨级船舶，航道尺寸为2.5m×60m×480m（水深×底宽×弯曲半径）。远期规划为Ⅰ级航道，海轮5000 吨级，垂直航迹线方向通航孔尺寸为（270×34）m，本桥桥址处通航孔净宽须不小于294m，净高不小于34m； 悬索桥的计算方法及其发展 悬索桥是一种古老的桥梁结构形式，也是目前大跨度桥梁的主 要结构型式之一。悬索桥主要是由缆索、吊杆、加劲梁、主塔、锚 碇等构成。从结构形式上看，它是一种由索和梁所构成的组合体系，在受力本质上它是一种以柔性索为主要承重构件的悬挂结构。悬索 桥随着跨度的增大，柔性加大，在荷载作用下会呈现出较强的非线性，所以悬索桥宜采用非线性方法来进行结构分析。 考虑悬索桥非线性因素的结构分析方法主要有挠度理论和有限 位移理论。挠度理论考虑了悬索桥几何非线性的主要因素，可用比 较简便的数值方法来分析，又有影响线可资利用，故很适用于初步 设计阶段的结构设计计算。有限位移理论则全面地考虑了悬索桥几 何非线性因素，计算结果较挠度理论精确，但计算过程复杂，直接 用于设计计算有诸多不便和困难。 悬索桥挠度理论是一种古典的悬索桥结构分析理论。这种理论 主要考虑悬索和加劲梁变形对结构内力的影响，在中小跨度范围内 其计算结果比较接近结构的实际受力情况，具有较好的精度。悬索 桥挠度理论主要分为多塔悬索桥挠度理论和自锚式悬索桥挠度理论。 最初的悬索桥分析理论是弹性理论。弹性理论认为缆索完全柔性，缆索曲线形状及坐标取决于满跨均布荷载而不随外荷载的加载 而变化，吊杆受力后也不伸长，加劲梁在无活载时处于无应力状态。弹性理论用普通结构力学方法即可求解，计算简便，至今仍在跨径 小于200米的悬索桥设计中应用[1]。但弹性理论假定缆索形状在加 载前后不发生变化，显然与悬索桥的可挠性不符，因此发展出计入 变形影响的悬索桥挠度理论。 古典的挠度理论称为“膜理论”。它是将悬索桥的全部近视看成是一种连续的不变形的膜，当缆索产生挠度时，加劲梁也随之产生相同的挠度。由于根据作用于缆索单元上吊杆力与缆索拉力的垂直分力平衡以及作用于加劲梁单元上的外荷载及吊杆力与加劲梁弹性抗力平衡的条件建立力的平衡微分方程而求解。挠度理论和弹性理论的最大区别是摒弃了弹性理论中关于缆索形状不因外荷载介入而改变的假设，相应建立缆索在恒载下取得平衡的几何形状将因外荷载介入而改变及同时计入缆索因外荷载所增索力引起的伸长量的假设，极大的接近悬索桥主索的实际工作状态，对悬索桥的发展起到了很大的推动作用。 悬索桥的挠度理论也是一种非线性的分析方法，至今仍不失为分析悬索桥的较简单实用的手段。但挠度理论在基本假设中忽略了吊杆的变位影响及加劲梁的剪切变形影响等，使分析结果的精度受到限制。随着计算方法、计算手段的发展，悬索桥的计算理论也发展到将悬索桥作为大位移构架来分析的有限位移理论。有限位移理论将整个悬索桥包括缆索、吊杆、索塔、加劲梁全部考虑在内，分析时可以将各种二次影响包括进去，从而使悬索桥的分析精度达到新的水平。 有限位移理论是20世纪60年代提出的计算理论。它是一种精确的理论，不需挠度理论所作的那些假定。其计算值一般要小于挠度理论[3]。根据参考文献，主跨为380m时，用有限位移理论计算的内力、挠度值，比挠度理论小10﹪；主跨768m时，在半跨加均 发展中的自锚式悬索桥 孙立刚 (辽宁省交通勘测设计院,沈阳110005) 摘 要 自锚式悬索桥因其优美的造型受到人们越来越多的关注,近年来已有多座自锚式悬索桥建成。本文总结了自锚式悬索桥的特点,并介绍了自锚式悬索桥的建造历史、结构形 式、理论研究、设计和施工等方面的发展状况。 关键词 自锚式悬索桥 发展 综述 悬索桥根据主缆锚固方式的不同可以分为两种:一种是锚固在基础上,主缆的水平分力和竖向分 力通过锚固体传递给地基,这是地锚式悬索桥;另外一种是将主缆锚固于加劲梁的梁端锚固体上,主缆的水平力由加劲梁承受,竖向分力由桥墩和配重抵消,这种悬索桥称为自锚式悬索桥。由于取消了庞大的锚碇,自锚式悬索桥不仅造型精致美观,满足城市空间小、对景观效果要求高的特点,而且也避开了在不良地质处修筑锚碇的技术难题。1自锚式悬索桥的发展历程 从建造历史来说,自锚式悬索桥并不是一种新桥型。19世纪后半叶,奥地利工程师约瑟夫?朗金和美国工程师查理斯?本德提出了自锚式悬索桥的造型。朗金于1870年在波兰建造了世界上首座小型铁路自锚式悬索桥。20世纪初,自锚式悬索桥首先在德国兴起,自1915年在莱茵河上建造的第一座大型自锚式悬索桥—科隆-迪兹桥起,到1929年共修建了5座自锚式悬索桥,其中1929年建成的科隆-米尔海姆桥主跨跨径达到315m ,保持自锚式悬索桥跨径记录70余年。在这期间美国和日本也建造了几座自锚式悬索桥 。 图1日本此花大桥立面图 40年代塔科马桥风毁事故后,悬索桥的建造步 入了低谷阶段。1954年德国工程师在杜伊斯堡完 成了跨径230m 的自锚式悬索桥后,世界上没有再建造这种桥。上世纪90年代,日本和韩国重新推出了这种桥型,并且注入了新的元素。1990年建成的日本此花大桥为单索面自锚式公路悬索桥,跨径布置为120m +300m +120m ,主缆垂跨比1:6,采用倾斜吊杆,加劲梁为钢箱梁,主塔为花瓶型;1999年建成的韩国永宗大桥为双索面公铁两用自锚式悬索桥,跨径布置125m +300m +125m ,垂跨比1:5,采用竖直吊杆,索面倾斜,花瓶型主塔,加劲梁是桁架梁与钢箱梁的双层组合结构,上层通行汽车,下层铺设铁路。这两座桥成为现代自锚式悬索桥的典型代表。美国奥克兰海湾新桥重建计划中包括一座单塔2跨自锚式悬索桥和一座3跨双塔自锚式悬索桥, 其中单塔悬索桥跨径达到385m 。这几座桥的设计和建成拉开了新世纪自锚式悬索桥研究和建造的序幕。2自锚式悬索桥在国内的迅速推广和发展2.1 国内自锚式悬索桥的建造概况 国内所建造的自锚式悬索桥的结构形式丰富多 样,材料选择不拘一格。从加劲梁的构造上来说,有钢混叠合梁、桁架梁、钢箱梁、混凝土箱梁、混凝土边主梁;有漂浮式体系,也有在桥塔处设置支座的支承体系;从造型上来说,多数采用了双塔多跨式结构,佛山平胜大桥为独塔单跨式结构,还建成了独塔双跨式的人行自锚式悬索桥;在加劲梁的材料使用方面,我国桥梁设计者首次提出了混凝土自锚式悬索桥的概念,即以钢筋混凝土代替钢作为加劲梁材料, 并且成功地建成了几座这种类型的悬索桥。2002年在金石滩金湾桥的建造中加劲梁首次使用了钢筋混凝土,随后建成的抚顺万新大桥和江山市北关大 ? 13?第11期 北方交通 自锚式悬索桥的综述 2005-8-5【大中小】【打印】 摘要：介绍自锚式悬索桥的特点、历史及国内外发展情况。重点分析了钢筋混凝土桥的设计和发展，并对其施工工艺做了简单介绍。总结展望了自锚式悬索桥的发展空间及其需进一步研究的问题。 关键词：悬索桥；自锚式体系；施工；实例 一、前言 一般索桥的主要承重构件主缆都锚固在锚碇上，在少数情况下，为满足特殊的设计要求，也可将主缆直接锚固在加劲梁上，从而取消了庞大的锚碇，变成了自锚式悬索桥。 过去建造的自锚式悬索桥加劲梁大多采用钢结构，如1990 年通车的日本此花大桥，韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰海湾新桥、爱沙尼亚穆胡岛桥墩等。2002年7月在大连建成了世界上第一座钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥——金石滩金湾桥墩，为该类桥墩型的研究提供了宝贵的经验。此后在吉林、河北、辽宁又有4座钢筋混凝土自锚式悬索桥正在设计和设计和建造中。 自锚式悬索桥有以下的优点：①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。 ②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，了可做成单塔双跨的悬索桥。 ③对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高，节省了大量预应力构造及装置，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。 ④采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。 ⑤保留了传统悬索桥的外形，在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。 ⑥由于采用钢筋混凝土材料造价较低，结构合理，桥梁外形美观，所以不公局限于在地基很差、锚碇修建军困难的地区采用。 自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：①由于主缆直接锚固在加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。 ②施工步骤受到了限制，必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊 自锚式悬索桥施工质量控制要点 发表时间：2018-06-01T11:02:36.360Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：刘瑞婷[导读] 摘要：自锚式悬索桥被运用的越来越广泛，而对于施工的控制还没有完全的统一，还需要经过不断地实践和总结。 南京市政公用工程质量检测中心站江苏省南京市 210000 摘要：自锚式悬索桥被运用的越来越广泛，而对于施工的控制还没有完全的统一，还需要经过不断地实践和总结。本文作了一些定性的分析，对施工而言有一定的指导意义，但还需要通过定量分析才能最终确定每种因素的影响程度和控制措施。 关键词：自锚式；悬索桥施工；施工控制 1引言 自锚式悬索桥是将主缆直接锚固在加劲梁上，靠主梁来承担主缆的水平分力，从而取消庞大的锚碇，同时主缆又对主梁施加了强大的免费预应力。本文主要阐述了桥梁施工控制及其必要性，分析了自锚式悬索桥施工控制的方法，并对自锚式悬索桥的施工控制进行了探讨。 2自锚式悬索桥施工技术 2.1主塔施工 悬索桥一般主塔较高, 塔身大多采用翻模法分段浇筑, 在主塔连结板的部位要注意预留钢筋及模板支撑预埋件。对于索鞍孔道顶部的混凝土要在主缆架设完成后浇筑, 以方便索鞍及缆索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度监控, 每段混凝土施工完毕后, 在第二天早晨8: 00至9: 00 间温度相对稳定时, 利用全站仪对塔身垂直度进行监控, 以便调整塔身混凝土施工, 应避免在温度变化剧烈时段进行测试,同时随时观测混凝土质量, 及时对混凝土配比进行调整。 2.2鞍部施工 检查钢板顶面标高, 符合设计要求后清理表面和四周的销孔, 吊装就位, 对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理, 安装索鞍主体。索鞍由索座、底板、索盖部分组成, 索鞍整体吊装和就位困难，可用吊车或卷扬设备分块吊运组装。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm 标,高误差最大值3mm。吊装入座后, 穿入销钉定位, 要求鞍体底面与底座密贴, 四周缝隙用黄油填实。 2.3主梁浇筑 主梁混凝土的浇筑同普通桥一样, 首先梁体标高的控制必须准确, 要通过精确的计算预留支架的沉降变形；其次, 梁体预埋件的预埋要求有较高的精度, 特别是拉杆的预留孔道要有准确的位置及良好的垂直度, 以保证在正常的张拉过程中拉杆始终位于孔道的正中心。主梁浇筑顺序应从两端对称向中间施工, 防止偏载产生的支架偏移, 施工时以水准仪观测支架沉降值, 并详细记录。待成型后立即复测梁体线型, 将实际线型与设计线型进行比较, 及时反馈信息, 以调整下一步施工。 另一方面，作为自锚式现浇混凝土悬索桥，箱梁支架的使用时间较长，一般在主缆、吊索施工完成、受力体系转换之后才可拆除，因此对支架的稳定性及防撞要求较高，所以在编制《现浇预应力混凝土箱梁专项施工方案》时应予以考虑。 2.4猫道施工 猫道施工工艺流程：承重绳下料→承重绳预张拉→承重绳线型调整→猫道面层、衡量、扶手绳安装→猫道吊装→猫道高度调整→抗风缆架设→形成猫道体系。 猫道施工中需要注意的是：猫道索两端的锚固设施要事先预埋在塔顶和锚梁中；猫道必须要设置可靠的抗风索体系；猫道的线型应始终保持与悬索桥钢缆的自由悬挂线型保持一致，为此，猫道索要设置能收紧、放松的装置，以便在施工过程中调整主缆受载后的线型。 2.5索部施工 1) 主缆架设 根据结构特点, 主缆架设可以采取在便桥或已浇筑桥面外侧直接展开, 用卷扬机配合长臂汽车吊从主梁的侧面起吊、安装就位。缆索的支撑: 为避免形成绞, 将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m, 设置索托辊( 或敷设草包等柔性材料) , 以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大, 在牵引过程中采用小车承载索锚端。 缆索的牵引: 牵引采用卷扬机, 为避免牵钢丝绳过长, 索的纵向移动可分段进行, 索的移动分三段, 分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。 缆索的起吊: 在塔的两侧设置导向滑车, 卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近, 卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。主要用吊车起吊, 提升时避免索与桥塔侧面相摩擦。当索提升到塔尖时将索吊入索鞍。在主索安装时, 在桥侧配置了3 台吊机, 即锚固区提升吊机、主索塔顶就位吊机和提升倒链。 当拉索锚固端牵引到位时, 用锚固区提升吊机安装主索锚具, 并一次锚固到设计位置, 吊机起重力在5t 以上；主索塔顶就位吊机是在两座塔的二侧安置提升高度大于25m 时起重力大于45t 的汽车吊, 用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位, 在吊装过程中为避免索的损伤, 索上吊点采用专用索夹保护；主索在提升到塔顶时, 由于主跨的索段比较长, 为确保吊机稳定, 可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。 2) 主缆调整 在制作过程中要在缆上进行准确标记。标记点包括锚固点、索夹、索鞍及跨中位置等。安装前按设计要求核对各项控制值, 经设计单位同意后进行调整, 按照调整后的控制值进行安装, 调整一般在夜间温度比较稳定的时间进行。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度, 然后计算出各控制点标高。 主缆的调整采用75t 千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高, 完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后, 边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。 3) 索夹安装 为避免索夹的扭转, 索夹在主索安装完成后进行。首先复核工厂所标示的索夹安装位置, 确认后将该处的PE 护套剥除。索夹安装采用工作篮作为工作平台, 将工作篮安装在主缆上(或同普通悬索桥一样搭设猫道) , 承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊, 索夹安装的关键是螺栓的坚固, 要分二次进行。索夹安装就位时用扳手预紧, 然后用扭力扳手第一次紧固, 吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行, 边跨从锚固点附近向塔顶进行。 空间半漂浮体系自锚式悬索桥施工关键技术研究 摘要：宝鸡市联盟路渭河大桥主桥为（50+95+200+95+50） m 的空间半漂浮体系 双索面自锚式悬索桥。主梁采用混合梁结构，钢梁部分采用边主梁断面，锚固跨 混凝土梁部分采用 PC 箱梁。桥塔采用欧式风格混凝土桥塔，主塔外表面及塔顶 设置欧式建筑景观造型，造型新颖，形态优美。该桥是宝鸡独有特色的桥型，建 成后将是宝鸡市新地标。 关键词：悬索桥；边主梁；主缆；体系转换 1、工程概况 宝鸡联盟路渭河特大桥为空间双索面自锚式悬索桥，桥跨布置为 （50+95+200+95+50）m，主桥全长490m，桥面总宽29m，其中200m为主跨， 95m为边悬吊跨，50m为锚固跨，主跨和悬吊跨采用钢边主梁断面形式，锚固跨 混凝土梁部分采用PC箱梁。桥塔采用欧式风格混凝土桥塔，主塔外表面及塔顶 设置欧式建筑景观造型，造型新颖，形态优美。 主桥采用半漂浮体系，竖向支座采用KZQZ双曲面球型摩擦摆减隔震支座， 横向限位支座采用GPZ（KZ）抗震盆式橡胶支座，阻尼器采用液体粘滞阻尼器。 桥梁立面布置示意图见图1。 图1 桥梁立面布置示意图 2、施工特点 自锚式悬索桥是将主缆直接锚固于边跨加劲梁体上，主缆的水平拉力由加劲 梁提供轴压力自相平衡，不需另外设置锚碇结构，由于结构设计原理不同，其施 工步骤与地锚式悬索桥不然不同，自锚式悬索桥施工特点是加劲梁要先于主缆安 装施工，即“先梁后缆”施工工艺。自锚式悬索桥相对常规悬索桥而言，不仅具有 造价低的特点，同时具有常规悬索桥的造型优美、线条流畅的特点。在城市空间 受到限制或者考虑经济性等因素时，自锚式悬索桥都极具竞争力。 3、加劲梁施工 主梁采用混合梁结构，钢梁部分采用支架滑移法施工，混凝土两部分采用支 架现浇法施工，钢梁部分采用边主梁断面，锚固垮混凝土两部分采用预应力混凝 土箱梁，钢边主梁由两侧箱型边主梁、中间横梁、主梁外侧悬臂及整体桥面结构 组成。 图2 加劲梁断面示意图 主桥钢箱梁采用边主梁、挑臂及桥面板单元工厂制造，汽车运输至桥位现场，桥面块体在北侧95米跨进行总拼，并和边主梁连接成一个整体节段，使用80+80 吨龙门吊吊装至北岸主塔北侧的滑移支架上，使用电动滑移小车滑移至安装位置，并进行环缝焊接的方案进行安装。 4、缆索系统施工 （1）主索鞍 第1题 施工监测一般要求什么时间进行 A.早晨日出之前 B.晚上太阳落山之后 C.没有要求随时都可以测 D.根据施工的进度确定 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第2题 关于自锚式悬索桥的施工，说法错误的是？ A.自锚式悬索桥是先施工加劲梁再施工主缆 B.鞍座施工时要先预偏，然后再顶推 C.自锚式悬索桥的吊杆在施工中无需张拉 D.施工应进行施工过程控制，应使成桥线形和内力符合设计要求。答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 自锚式悬索桥的施工中鞍座一般顶推几次？ A.一次 B.两次 C.根据设计图纸上的要求确定 D.根据施工监控的计算分析确定 E.三次 答案:D 您的答案：D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 主缆的无应力索长如何确定？ A.设计单位给定 B.监控单位给定 C.监控单位计算出无应力索长后请设计单位确认后给定 D.监控单位和施工单位共同商定 答案:C 您的答案：C 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第5题 监控单位的施工监控指令下发给谁？ A.业主单位 B.监理单位 C.设计单位 D.施工单位 答案:B 您的答案：B 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第6题 桥梁施工监控工作开展过程中需要和哪些单位联系 A.建设单位 B.设计单位 C.监理单位 D.施工单位 E.质监站 答案:A,B,C,D 您的答案：A,B,C,D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第7题 自锚式悬索桥施工监测的内容有哪些？ A.加劲梁、索塔和主缆的线形 B.吊杆、主缆的索力 C.加劲梁、索塔的应力 D.索夹的紧固力 E.温度监测 答案:A,B,C,E 大跨度悬索桥主缆控制 大跨度悬索桥主缆的受力图式可简化为受沿索长分布的均布荷载和吊索处的集中荷载作用的柔性索，主缆的计算即可转化为求理想索结构的线形和内力问题。主缆线形是以吊点为分段点的分段悬链线，通过分段悬链线解析计算理论可以求得主缆在荷载作用下的线形和内力。 在对设计成桥状态精确计算的前提下，为了使竣工后的主缆线形符合设计要求，还需要在施工过程中对主缆的线形进行控制。其方法是事先计算出各施工阶段的超前控制值，并在施工过程中不断进行跟踪分析和调整。大跨度悬索桥的结构线形主要受主缆线形和吊索长度的控制，主缆一旦架设完成，其线形将不能进行调整;吊索长度根据主缆完成线形提出，一般也不预留太大的调整长度。因此主缆施工阶段的控制是整个施工过程中最重要的部分。精确计算出主缆初始安装位置和吊索制作长度等超前控制值非常关键，是保证悬索桥成桥后几何线形满足设计的必要条件。 5.1主缆系统施工控制计算的基本原理 5.1.1成桥主缆线形计算原理 悬索桥的成桥主缆线形是主缆设计的目标和基础，主缆索股下料长度计算、索股架设线形计算、索鞍的预偏量计算、空缆索夹安装位置计算、吊索的下料长度计算等均与成桥主缆线形有关，因此精确地计算成桥主缆线形是完成施工控制的前提。 悬索桥的成桥理想设计状态为: ①恒载状态下中跨的线形满足设计矢跨比; ②索塔塔顶在恒载状态下没有偏位，塔根不存在弯矩; ③恒载由主缆承担，加劲梁在恒载状态下不产生弯矩。 其中，状态③通常不易达到，跟主梁施工方法、顺序有关。对于大跨度悬索桥，事先只知道设计成桥状态结构的控制性几何形状参数，如主缆理论顶点、垂度、主缆跨径中点位置、桥面竖曲线、索夹水平位置、鞍座中心位置等，而主缆的精确线形和结构内力都是未知的，无法通过倒拆法精确计算架设参数。 根据设计给定的控制性几何形状参数，如给定主缆理论顶点和锚固点，则相当于悬索的几何约束边界条件已知。通过下列条件可确定主缆的成桥线形:①主缆上吊点的水平位置已知;②索夹上作用的集中荷载已知(吊索内力可以通过基于有限位移理论的非线性有限元法求得):③主缆通过给定点，如跨中的标高己知;④相邻两跨主缆在塔顶或索鞍处的平衡条件已知。根据3.2节所述的分段悬链线理论，对于具有给定的几何边界条件、分段点几何相容条件、分段点力学平衡条件及①、③两个已知条件，可确定主跨主缆的线形及内力。对于锚跨，由于缺少条件③，可通过已计算出的边跨主缆的内力按条件④确定该跨主缆的某端水平分力或张力，从而确定锚跨的主缆线形及内力。 5.1.2空缆线形及预偏量计算原理 空缆线形是主缆架设的依据，而且也是施工控制中唯一能控制的缆形，一旦主缆架设完成，就无法对主缆线形进行调整。因此，精确计算空缆线形十分重要。空缆状态下，主缆仅承受沿索长方向均布的自重荷载，几何线形可视为悬链线。依据无应力长度不变的原理，利用本文第三章的解析计算方法，可精确计算空缆线形。 索鞍预偏量是指以满足成桥状态的各跨主缆无应力索长空挂于索鞍上，使左右空索水平拉力相等时的鞍座移动量。索鞍预偏量设置的目的是为了在加劲梁吊装过程中，分阶段将主索鞍由边跨向跨中顶推，以平衡两侧主缆对索塔的水平分力，减小塔身弯曲，确保塔身应力不超过容许值，最终使塔身恢复到竖直状态。空缆线形是指具有初始索鞍预偏量下的线形，空缆线形和索鞍位置计算密切相关，索鞍预偏量计算是空缆状态计算中的一个内容。空缆线形和索鞍预偏量的计算采用以下变形相容条件及受力平衡条件: 八、自锚式悬索桥的特点与计算 吴清明伍佳玉 一、悬索桥计算原理 1、恒载内力： 柔性的悬索在均布荷载作用下，为抛物线形。悬索的承载原理，功能等价于同等跨径的简支梁。简支梁的跨中弯矩 M=QL2/8 悬索拉力作功 M=H*F 悬索水平拉力 H= QL2/(8*F) 悬索座标 Y=4*(F/ L2)*X*(L-X) 悬索垂度 F 悬索斜率 tg α=4*(F/L)*(L-X) 悬索最大拉力 Tmax=H/COS α=H*SEC α 2、活载内力： 在集中荷载作用时，悬索的变形很大，为满足行车需要，需要通过桥面加劲梁来分布荷载，弯矩由桥面加劲梁来承担，悬索的变形与桥面加劲梁相同。桥面加劲梁为弹性支承连续梁，它不便手工计算，采用有限单元法计算则方便。 （1）弹性理论： 不考虑在恒载和活载的共同作用下产生的竖向变形和悬索水平拉力的增加。加劲梁的弯矩：弹性理论 M=M-h*y 式中：简支梁的活载弯矩M，悬索座标y，活载引起的水平拉力h。 （2）变位理论： 考虑在恒载和活载的共同作用下产生的竖向变形和悬索水平拉力的增加，这种竖向变位与悬索的水平拉力所作的功，将减小桥面加劲梁的弯矩。加劲梁的弯矩： 变位理论 M=M-h*y-(H-h)*v 式中：活载产生的撓度v 二、自锚式悬索桥计算原理 自锚式悬索桥的内力计算复杂，应采用非线性有限单元法来计算。对于几何可变的缆索单元，需作加大弹性模量的应力刚化处理。悬索作为几何可变体系，活载作用的变形影响很大，是非线性变形影响的主要因素。本文采用线性有限单元法作简化计算的方法，是先按线性程序计算出活载撓度，修正活载撓度的座标以后，再用线性有限单元法作迭代计算。即采 自锚式悬索桥抗震理论及减振措施 1．自锚式悬索桥简介 1.1 悬索桥的适用范围 自锚式悬索桥作为一种独特的柔性悬吊组合体系，有其自身的受力特点，其优 点为： (1)不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件较差的地区； (2)受地形限制小，可结合地形灵活布置； (3)保留悬索桥美观，错落有致的线性，特别适合景观要求较高的城市桥梁； (4)钢筋混凝土的加劲梁在轴向压力下刚度有很大的提高，且后期养护较钢梁有很大的优势。 自锚式悬索桥也有其不足之处： (1)在较大轴压作用下，梁需要加大截面，会引起自重增大，限制了跨度； (2)施工步骤受到影响。必须先制造主塔、加劲梁在安装主缆和吊杆，需要搭建大量的临时支架来建造加劲梁； (3)锚固区局部受力复杂； (4)受到主缆非线性影响，吊杆的张拉时施工控制困难； (5)加劲梁属于压弯构件，需提高刚度来保证稳定。 1.2 自锚式悬索桥的分类 自锚式悬索桥的结构形式主要有三种：美式自锚式悬索桥、英式自锚式悬索桥及其他类型自锚式悬索桥。 (1)美式自锚式悬索桥 美式自锚式悬索桥的基本特征为采用竖直吊杆。采用钢桁架的自锚式悬索桥的加劲梁是连续的，以承受主缆传递的压力。加劲梁可做成双层公铁两用。可以调整钢桁架的高度来提高加劲梁的刚度以保证桥梁有足够的刚度。此类自锚悬索桥的典型代表为韩国的永宗大桥。 (2)英式自锚式悬索桥 此类悬索桥的基本特征是采用三角形的斜吊杆和刚度较小的流线形扁平翼状钢箱梁作为加劲梁，用钢筋混凝土塔代替钢塔，有的还将主缆和加劲梁在跨中固结。其优点是钢箱梁可减轻恒荷载，因而减小了主缆截面，降低了用钢量。钢箱梁抗扭刚度大，受到横向的风力较小，有利于抗风，并大大减小了桥塔所承受的横向力，缺点是三角形斜吊杆在吊点处的结构复杂。此类自锚式悬索桥的典型代表为日本的此花大桥。 (3)其他类型的自锚式悬索桥 其他类型的自锚式悬索桥采用了竖直吊杆和流线形钢箱梁作为加劲梁，加劲梁的材料可采用钢材或钢筋混凝土材料。现在的钢筋混凝土自锚式悬索桥都采用此种形式，典型代表为抚顺万新大桥等。钢结构的自锚式悬索桥除有双层通车要求的外大部分都采用此类形式，如美国的旧金山一奥克兰海湾大桥。钢筋混凝土加劲梁桥与钢箱形加劲梁桥相比优点为主缆的轴力可为混凝土提供预应力，混凝土比钢材抗压性能更强。钢筋混凝土自锚式悬索桥在中小跨度桥梁中造价要比钢自锚式悬索桥低，特别适用于中小跨径公路桥梁及人行桥。 1.3 悬索桥的受力性能 自锚式悬索桥是由主缆、吊杆、加劲梁、主塔、鞍座和锚固构造等构成的柔性悬吊体系。成桥时，主要由主缆、加劲梁和主塔共同承担结构的自重和外荷载。主缆是结构体系中的主要承重构件，是几何可变体，主要承受拉力作用。主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其它桥梁结构的重要特征之一。主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构 地锚式钢结构悬索桥施工技术总结 1?工程概况 悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，根据神华宁煤400万吨/年间接液化项目澄清文件平面图等相关资料，两座悬索桥分别跨铁路悬索桥、过经四路悬索桥。跨度范围几十米到两百米左右，横跨铁路悬索桥主跨要在100米以上。 悬索桥又分为自锚式与地锚式两大类，本工程的悬索桥主要用于管道的敷设，对于桥面的路面要求不高，但是对钢性有一定要求。地锚式钢结构悬索桥的施工工艺与自锚式混凝土悬索桥及重力式悬索桥有很大区别，其施工重点在于钢结构梁的曲线挠度控制，及各种预埋件、构件的精度控制，难点是悬索桥张拉过程中的索力调整及主缆、索鞍的防腐处理，地锚式钢结构悬索桥具有造价高，跨度小，但外型曲线优美结构线条透明，适用景观工程等特点，本方案为地锚式钢结构悬索桥安装。 图1结构示意图 2.编制依据 1.《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001 2.《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1-2004, 3.《公路桥涵施工技术规范》JTT041-2000 4.《简易架空缆索吊》北京 3施工要点： 悬索桥的主梁由吊杆支撑，主梁弯矩与跨度关系不大。钢梁组成平面梁格和后期铺 设的混凝土桥面板构成。2道纵梁的横向位置与吊杆的横向位置相同，吊杆直接锚固在 纵梁上。 自锚式悬索桥采用先缆后梁施工方案的施工顺序如下： (1) 在桥墩上架设第一段主梁，与桥墩临时链接，该链接可传递较大的水平力; (2) 把猫道主缆锚固在墩顶主梁上； (3) 分步架设主梁：先吊装边上的压力之前，主缆和临时连接系梁，形成能够承受轴 力的钢骨架，然后在钢骨架上施工主梁的其他部分。纵梁承受压力之前，主缆和猫道承 重索的水平力由桥墩承受，大缆水平力从桥墩转移到纵梁，可用图 2所示的临时固结装 置解决。图2所示为广州鹤洞大桥斜拉桥临时固结装置，可方便进行系统转化 施工过程中，边墩最不利的受力工况为吊装最后阶段纵梁：纵梁不能承受压力，主缆 受自重、吊杆拉力(承受纵梁及连接系的重力)和猫道自重作用，其水平力全部由边墩 承受 次方法实施需要着重考虑的问题包括桥墩的设计尺寸、 工字型主梁的稳定性和大缆与 桥墩的临时固结等，需要进行计算制定详细的施工方案。 3.1桩基施工 由于没有设计相关内容，根据现场地质条件桥塔桩基设计采用钻孔桩基础，桩基类 型均为摩L 30.0 m || 1 Hi r 1」 I 1 -* ?刀 ■ 桃删m 盛眾戟曲 图1 Fig. 1 主蝶示It Main prdei 主SL 桥强示盍 Fi 曲 2 The of nuin cable ffld pier 自锚式悬索桥计算 自锚式悬索桥计算可采用有限单元程序解决，而施工矛盾很突出，需要寻求合理的施工办法。采用复合钢管砼、钢管砼、加劲钢管作加劲梁，配合钢筋砼或正交异性板钢桥面，能够解决自锚式悬索桥存在的问题。按照一般桥梁的常用形式，城市桥梁可以加设悬挑人行道，作了系列跨径的探索计算，以探求自锚式悬索桥大、中、小跨径的内力变化和变形规律。 1、计算指标： ⑴、跨径：L=80、100、120、150、180、200、250、300、350、400、450、480 M ⑵垂跨比：F/L=1/6 ⑶加劲梁形式： ①、T形梁（钢筋砼桥面）：L=80、100、120、150、180 M ②、4 m板桁梁（钢筋砼桥面）：L=200、250、300 M ③、5 m板桁梁（钢筋砼桥面）：L=300、350、400、450、480 M ④、3.5 m空腹板桁梁（正交异性板钢桥面）：L=180、200、250、300 M ⑤、5.5 m板桁梁（正交异性板钢桥面）：L=300、350、400、450、480 M 2、吊杆距离： ⑴、L=8 M ：L=80、100、120、150、180、200、250、300 M ⑵、L=10 M ：L=300、350、400、450、480 M 3、计算程序： 线性平面杆系程序。 计算材料弹性模量：复合钢管砼Ec=43000 Mpa 碳素钢丝Ey=200000 Mpa 温度：升温T=30C 4、计算成果： 为了摸索自锚式悬索桥的内力变化规律和特点，作了较多跨径指标的计算。为了简化计算工作，便于对内力变化规律的认识，加劲梁的刚度未作变化，故对少数跨径指标并不适合。计算的成果也反映出了自锚式悬索桥的内力变化规律，证明了它独具的特点。对不同桥宽的计算结果， 目录 4.2.4.1.结构总体静力计算分析 (1) （1）主要构件材料及性能 (1) ①混凝土 (1) ②结构钢材 (1) ③主缆用钢材 (1) ④吊索用钢材 (1) （2）全桥成桥状态计算 (2) ①计算方法及模型 (2) ②计算荷载及组合 (3) ③刚度计算结果 (3) ④强度计算结果 (4) 4.2.4.2.结构稳定计算分析 (6) （1）计算模型及方法 (6) （2）荷载及组合 (6) （3）计算结果 (6) 4.2.4.3.结构动力特性计算分析 (7) （1）计算模型及方法 (7) （2）计算结果 (7) 4.2.4.4.结构抗震计算分析 (8) （1）结构抗震设防标准 (8) （2）计算参数选取 (8) ①下水平向地震动参数 (8) ②竖向地震动参数 (8) ③结构阻尼比的取值 (9) （3）地震组合 (9) （4）计算模型 (9) （5）计算结果 (9) 4.2.4.5.结构抗风计算分析 (9) （1）设计风速确定 (9) （2）颤振稳定性计算分析 (10) ①颤振临界风速确定 (10) ②颤振稳定性分析 (11) （3）静风稳定性计算分析 (11) ①二维静风扭转发散分析 (11) ②二维横向屈曲发散分析 (12) （4）静风荷载计算分析 (13) 4.2.4 自锚式悬索桥结构计算分析 4.2.4.1.结构总体静力计算分析 （1）主要构件材料及性能 ①混凝土 索塔采用C50混凝土，边墩采用C40混凝土，承台及桩基采用C30混凝土，各种标号混凝土主要力学性能见下表。 主梁及桥塔横梁采用Q345qD 钢材。其主要力学性能见下表。 主缆材料采用φ5.2mm 高强平行钢丝，其主要力学性能见下表。 吊索材料采用φ7.0mm 高强平行钢丝，其主要力学性能见下表。 自锚式悬索桥的受力原理及优缺点 自锚式悬索桥的上部结构包括：主梁、主缆、吊杆、主塔四部分。传力路径为：桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小，一般来讲，跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁内的压力，跨度较小时，可以适当减小其矢跨比，使混凝土主梁内的预压力适当提高。由于主缆在塔顶锚固，为了尽量减少主塔承受的水平力，必须保证边跨主缆内的水平力与中跨主缆产生的水平力基本相等，这可以通过合理的跨径比来调节，也可以通过改变主缆的线形来调节。另外，自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受，而活载还需要由主梁来承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。 自锚式悬索桥有以下的优点： ①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。 ②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥。 ③对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高，节省了大量预应力构造及装置，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。 ④采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。 ⑤保留了传统悬索桥的外形，在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。 ⑥由于采用钢筋混凝土材料造价较低，结构合理，桥梁外形美观，所以不公局限于在地基很差、锚碇修建军困难的地区采用。 自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点： 自锚式悬索桥的计算 北京迈达斯技术有限公司 2004.12 目 录 1.使用精确分析方法确定自锚式悬索桥三维形状 2.三维悬索桥建模助手(索体系平衡状态) 2.1简化的索体系平衡状态分析方法(Ohtsuki方法) 2.1.1竖向平面内分析 2.1.2水平面内分析 2.2精确的索体系平衡状态分析方法 3.悬索桥分析控制(整体结构体系平衡状态) 1. 使用精确分析方法确定自锚式悬索桥三维形状 决定自锚式悬索桥形状的精确分析一般分为两个阶段。如下列流程图所示，第一个阶段确定整体结构形成前状态(无应力索长状态)，第二个阶段确定包含加劲梁、索塔墩等全部结构体系形成后的状态。 2. 三维悬索桥建模助手(索体系平衡状态) 图1. 悬索桥建模助手 MIDAS/Civil的悬索桥建模助手用于前面所述的确定整体结构形成前状态(无应力索长状态)的程序，建模助手内部又经历了两个步骤的分析过程。第一个步骤使用Ohtsuki博士的简化计算方法进行简化的初始平衡分析，在此阶段通过输入的加劲梁的均布荷载和Y、Z方向的垂度确定主缆的水平力和其三维坐标。第二个步骤为精确的初始平衡分析阶段，是使用前一步骤得到的主缆坐标和水平张力，通过非线性分析计算准确的索无应力长状态。 图2. 悬索桥建模助手 2.1 简化的索体系平衡状态分析方法(Ohtsuki方法) 下面介绍悬索桥建模助手的第一个步骤中使用的Ohtsuki方法。 该方法采用了日本Ohtsuki博士使用的计算索平衡状态方程式，其基本假定如下： (1) 吊杆仅在横桥向倾斜，始终垂直于顺桥向。 (2) 主缆张力沿顺桥向分量在全跨相同。 (3) 主缆与吊杆的连接节点之间的索呈直线形状，而非抛物线形状。 (4) 主缆两端坐标、跨中垂度、吊杆在加劲梁上的吊点位置、加劲梁的恒荷载等为已 知量。 吊杆间主缆的张力分布如下图所示。 图3. 主缆张力 一般来说将索分别投影在竖向和水平面上，利用在各自平面上张力和恒荷载的平衡关系进行分析，下面分别介绍竖向和水平面的分析过程。 第1题施工监测一般要求什么时间进行 A.早晨日岀之前 B.晚上太阳落山之后 C.没有要求随时都可以测 D.根据施工的进度确定答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第2题关于自锚式悬索桥的施工，说法错误的是？ A.自锚式悬索桥是先施工加劲梁再施工主缆 B.鞍座施工时要先预偏，然后再顶推 C.自锚式悬索桥的吊杆在施工中无需张拉 D.施工应进行施工过程控制，应使成桥线形和内力符合设计要求。答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 自锚式悬索桥的施工中鞍座一般顶推几次？ A.一次 B.两次 C.根据设计图纸上的要求确定 D.根据施工监控的计算分析确定 E.三次答案:D 您的答案：D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 主缆的无应力索长如何确定？ A.设计单位给定 B.监控单位给定 C.监控单位计算出无应力索长后请设计单位确认后给定 D.监控单位和施工单位共同商定答案:C 您的答案：C 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第5题 监控单位的施工监控指令下发给谁？ A.业主单位 B.监理单位 C.设计单位 D.施工单位 答案:B 您的答案：B 题目分数：7 批注： 第6题 桥梁施工监控工作开展过程中需要和哪些单位联系 A.建设单位 B.设计单位 C.监理单位 D.施工单位 E.质监站 答案:A,B,C,D 您的答案：A,B,C,D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第7题 自锚式悬索桥施工监测的内容有哪些？ A.加劲梁、索塔和主缆的线形 B.吊杆、主缆的索力 C.加劲梁、索塔的应力 D.索夹的紧固力 E.温度监测 答案:A,B,C,E 您的答案：B,D 题目分数：7 自锚式悬索桥缆索安装施工技术 发表时间：2018-11-08T12:02:24.880Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第17期作者：刘浩 [导读] 赵家沟航道整治工程金高路桥主桥为双塔自锚式悬索桥，主桥宽24m，跨径25+65+25m。 上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 摘要：自锚式悬索桥目前在国内桥梁建设领域越来越被广泛采用，文章以笔者全过程参与的上海市赵家沟航道整治工程金高路桥为例，介绍了自锚式悬索桥缆索安装的施工技术措施以及需要注意的要点，对同类型桥梁施工有一定的借鉴作用。 关键词：自锚式悬索桥；缆索安装；施工技术 1、工程概况 赵家沟航道整治工程金高路桥主桥为双塔自锚式悬索桥，主桥宽24m，跨径25+65+25m。主缆计算垂跨比为1/1.7，f＝9.18m。双塔柱，无风撑，主缆直接锚于边跨主梁端部。主缆横向间距18m，主缆采用19根61Ф7mm平行钢丝成品索编制排列而成，用冷铸锚锚固体系锚固在主梁两端。吊杆共有19对，其中柔性吊杆14对，采用平行钢丝成品索，规格为φ7mm×73。刚性吊杆5对，上下端均采用冷铸锚锚固体系。吊杆间距采用4.5米和5.0米两种，与横梁一一对应。主桥采用先梁后索的施工工艺，在满堂支架上浇注主梁混凝土后，通过安装主缆并张拉吊杆悬挂桥面成型。 图1 主桥桥型布置示意图 2、缆索安装施工工艺流程 主塔浇注时塔顶主索鞍底座锚固板预埋→主梁浇注时锚箱、散索套底板及吊杆张拉孔道预埋→主索鞍及散索鞍安装→塔顶提升支架及顶推支架安装→主缆单元索股架设→紧缆→索夹安装→吊杆安装及张拉→缆索系统防护施工。 3、缆索安装施工技术要点 3.1主索鞍底座锚固板预埋 主塔混凝土浇筑前需在塔顶安装主索鞍的底座锚固板，本桥主索鞍底座锚固板设计顺桥向尺寸2.5m，横桥向尺寸1m，厚度5cm，材料采用Q345钢，平板中央预留30cm×80cm椭圆形浇捣孔。需要注意的是，由于预埋板本身厚度较大，焊接锚固钢筋时必然会在预埋板的上下平面产生温差，极易造成预埋板发生翘曲。因此在焊接锚固钢筋时必须采取间断分批、由四周向中央的方法，切不可进行连续的焊接作业，以确保底座锚固板的平整度。在浇注塔顶混凝土时，必须充分利用浇捣孔确保预埋板下的混凝土振捣密实，同时对螺栓预留孔采取有效的保护以避免混凝土封堵螺栓孔。 3.2主梁内锚箱、散索套底板及吊杆张拉孔道预埋 主梁浇注前需在端横梁的主缆锚固区预埋散索套预埋板以及索导管，并需在主纵梁内预埋吊杆张拉的预留孔道。对于索导管的预埋，原设计是在每个主缆锚固端单独安装19根索导管，但由于单根索导管现场施工定位难度较大，经协商设计同意采取整体钢锚箱，工厂内制作整体支架用于索导管定位，现场定位时只需定位钢锚箱的上下两个控制点即可完成所有索导管的定位，大大降低了索导管定位的难度同时提高了定位的精度。定位完成后应保证定位的强度，避免混凝土浇注过程中锚箱的移动。 3.3主索鞍及散索鞍安装 索鞍主要由基座预埋钢板、上平板、鞍槽、盖板等部分组成。吊装前检查预埋钢板顶面标高，符合设计要求后清理表面及螺栓孔，吊装就位，对齐螺栓孔使索鞍与底座销接，要求鞍体与底座密贴。散索鞍调整到位后直接穿入螺栓定位，而对于主索鞍则需要向边跨偏移一定距离，以避免在空缆线形条件下主缆由边跨向主跨方向移动，安装时的偏移量根据设计与监控的指令进行测定就位。自锚式悬索桥施工方案
悬索桥的计算方法及其历程1
发展中的自锚式悬索桥
自锚式悬索桥
自锚式悬索桥施工质量控制要点
空间半漂浮体系自锚式悬索桥施工关键技术研究
继续教育-自锚式悬索桥的施工监控
自锚式悬索桥施工控制
自锚式悬索桥的特点与计算
自锚式悬索桥抗震计算及减隔振措施
悬索桥施工方案..
自锚式悬索桥计算
自锚式悬索桥计算报告完整版
自锚式悬索桥的受力原理及优缺点
自锚式悬索桥的计算
自锚式悬索桥的施工监控
自锚式悬索桥缆索安装施工技术