摘要：大节段吊装的自锚式悬索桥吊索无应力下料长度对成桥状态十分敏感，且易受实测参数的影响，吊索的精确下料长度计算复杂。根据大节段吊装的特点，以某航道桥为工程实例，分析和总结了吊索精确下料长度的影响因素与解决办法，为类似工程提供参考。
关键词：大节段吊装；自锚式悬索桥；吊索无应力下料长度；影响因素
自锚式悬索桥以其优美的造型和对地形地质适应性强等多种优点越来越受到工程界的青睐,尤其是在城市中小跨径桥梁中更是一种极具竞争力的方案。与地锚式悬索桥不同，自锚式悬索桥结构体系受力复杂，施工过程受实测参数影响敏感，尤其是吊索的最终无应力下料长度往往直接影响着成桥状态受力的合理性，而采用大节段吊装施工的自锚式悬索桥在国内又尚属首次，有必要针对该类悬索桥吊索下料长度进行深入研究。本文以某航道桥桥为例，从吊索无应力长度的影响因素着手，分析与总结吊索精确下料长度计算方法。
1 工程概况
某航道桥桥为主跨260m的四跨连续独塔钢箱梁自锚式悬索桥，跨径布置为80+190+260+80m，总长为610m，其桥型布置见图1。该桥索塔为钢筋混凝土结构，采用爬升式模板逐段连续施工。加劲梁为分离式双箱断面，采用节段吊装法施工，全桥共分为24个节段，最大节段长度72m。吊索设置于边跨及主跨，从边跨侧向主跨侧依次编号为B1~B12（边跨吊索），Z1~Z17（主跨吊索），其名义水平间距均为12m。由于同一个索夹下有两根吊索，全桥两根主缆，每种编号实际有4根吊索，全桥共116根吊索。
3 吊索无应力下料长度影响因素分析
一般来说，地锚式悬索桥施工普遍采用“先缆后梁”的架设方法，通过吊索的安装逐步将主梁的重量转换到吊索承担，完成体系转换过程，整个过程受力相对明确简单。该种桥型吊索无应力下料长度计算时，首先按照上述方法明确该桥的设计成桥状态，确定吊索的理论无应力长度值，由于该种桥型受参数影响不显著，成桥状态实际下料时仅需考虑主缆架设质量进行相应修正。而自锚式悬索桥施工方法多采用“先梁后缆”，吊索通过分级或者分步骤张拉将其锚固到加劲梁上，吊索的精确安装长度对其成桥状态十分敏感，因此，自锚式悬索桥吊索安装前需要对其影响参数进行详细分析，确保吊索张拉完成后能够达到理想的状态。采用大节段吊装施工的自锚式悬索桥又有其自己的特点，加劲梁从满堂支架的无应力状态转化为架设到临时墩的简支状态，增加了体系转换过程，但受力又相对明确。下面结合大节段吊装的特点，对自锚式悬索桥吊索的无应力下料长度影响因素进行分析。
（1）加劲梁实际参数
吊索安装前，加劲梁的实际几何形态直接影响吊索的下料长度值。采用大节段吊装施工的自锚式悬索桥，加劲梁需要经过工厂拼装、桥位架设、节段间纵向连接等施工阶段，相应的主梁受力状态由无应力状态转化为形式连续的简支状态。作为吊索张拉前的初始状态，加劲梁的几何状态由工厂的拼装线形、桥位架设精度以及主梁本身的物理性质决定。尽管施工过程中严格按照各种程序进行控制，但施工中的误差仍然存在，尤其是部分误差具有累加作用，将直接影响到主梁的初始状态。加劲梁的实际重量是影响自锚式悬索桥吊索下料长度的又一敏感因素，经分析，该航道桥3%的梁重误差可能导致成桥主梁线形相差5cm左右，因此有必要掌握加劲梁的真实几何物理形态。
（2）主缆（包括索夹）几何参数
从主缆实际参数来讲，直接影响吊索无应力下料长度的就是索夹的实际安装位置，相应的这又取决于主缆架设质量和索夹的安装精度，由于主缆线形与索夹安装位置受到温度影响较大，架设的关键又在于温度的实时修正与调整。
（3）二期铺装容重
二期铺装直接施加到主梁上，其容重影响吊索下料长度和主梁重量影响吊索下料长度类似，参数影响均较为敏感。
（4）主缆与吊索的弹性模量
一般情况下，主缆全长一般达到了数百米，吊索长度最长的也接近一百米，弹性模量偏差引起的伸长量就相对较大，也将不同程度的影响着吊索的精确下料长度。
（5）温度影响
对自锚式悬索桥而言，无论是加劲梁还是吊索本身，温度对其吊索长度的影响都不可忽视。对该大桥而言，加劲梁从索塔锚固点到自由端，长度多达三百余米，每升高10℃将引起纵向偏差接近四厘米，吊索锚固点实测数据受温度影响不可忽视。
（6）其它相关构造要求
为了保证施工过程及运营过程中的安全和准确的测量吊索的实时索力值，监控单位及健康监测单位均需要在部分吊索上安装锚索计，吊索的下料长度应计入锚索计的安装长度。
4 采取对策及实施结果
某航道桥桥吊索精确下料长度前，综合分析了各参数对成桥状态的影响程度，采取了如下应对措施。
（1）针对加劲梁线形及重量对吊索长度影响十分敏感，采取了工厂无应力拼装线形的检测、实际重量的统计和架设桥位后简支状态的实测等方法，从多个角度把握加劲梁的实际几何物理性质，提取准确数据修正相应的计算模型。
（2）主缆索夹实际位置通过在夜晚稳定温度下多次实测几何坐标，修正温度后对比理论计算值，找出相应误差。
（3）二期铺装容重考虑当地岩石特性和试验指标，确定最终取值。
（4）主缆及吊索模量按照产品供应商提供的统计弹性模量进行修正。
（5）针对温度影响这一情况，每次实测数据均按照线膨胀系数修正到设计温度；吊索的下料长度亦提供为设计温度下的取值。因此，将所有数据均集中统一到设计温度，相应的避免了温度时刻变化带来的影响。
（6）其它相关构造影响按照实际情况作相应的长度修正即可。
完成上述影响因素修正后，各吊索无应力下料长度（因篇幅关系，表中仅列出其中一根主缆下的吊索）如下表所示：
注：1. 表中“Q”表示同一索夹下双吊索的北侧吊索，“H”表示南侧吊索。
2. B1-H、B6-H、B12-H、Z1-Q、Z9-Q、Z17-Q吊索安装有锚索计。
考虑到吊索在锚固端的实际可调长度为-5~+3cm，所以即使上述存在一定范围内的统计误差仍然可以满足要求。实践证明，按照上述方法计算和修正的吊索下料长度安装完成后，主梁线形、主缆线形，吊索索力均接近目标值，实施效果较好。
5 结语
大节段吊装的自锚式悬索桥吊索精确下料长度除了进行理论计算外，更关键在于相关实际参数的修正，包括加劲梁实际参数、主缆（索夹）几何参数、二期铺装容重、主缆与吊索弹性模量、温度影响及其它构造要求等，只有这样才能确保最终的吊索下料长度能够有效的应用于实际。
参考文献
[1]胡建华. 现代自锚式悬索桥理论与应用[M]. 北京: 人民交通出版社, 2008.
[2]魏家乐. 大节段吊装施工的自锚式悬索桥施工控制仿真分析及关键技术[D]. 西安：长安大学. 2010:26—27.
[3]张哲. 混凝土自锚式悬索桥[M]. 北京: 人民交通出版社, 2005.
[4]周孟波. 悬索桥手册[M]. 北京: 人民交通出版社, 2003.
论文作者:杨继承
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：吊索论文; 悬索桥论文; 长度论文; 应力论文; 大节论文; 状态论文; 温度论文; 《基层建设》2017年1期论文;