悬索桥张拉锚跨索股施工控制技术

李福如 王延忠

【摘要】结果表明：施工过程中应将各索股之间的应力差操控在150MPa以内，塔顶相对偏位操控在5cm以内，经由轮回张拉后，成桥期间各索股实测索力与理论索力差值的最大值占理论索力的5%，索力均匀。施工过程中断定的锚跨索股预留量为53cm，该预留量的计算方法俭朴、准确。

【关键词】悬索桥；张拉锚跨索股；施工技术；分析

引言：悬索桥张拉锚跨索股施工是指主缆架起期间，即基准索股和通常索股的线形调整、加劲梁吊装及桥面系铺装施工期间都在锚跨设置千斤顶分期间分批张拉锚跨索股，代替索鞍预偏分期间顶推索鞍施工，以纠偏施工中的索塔偏位。张拉锚跨索股悬索桥施工工艺与主缆、锚跨索股、主索鞍、散索鞍以及暂时散索设置等构造有关，也与主缆线形、主缆张力、索股张力、主塔内力等要素有关，并相互影响，构造受力杂乱。若与常规索鞍预偏分期间顶推索鞍悬索桥施工比拟，其施工难度加大、构造受力不确定要素多，施工操控技能杂乱。为此，这篇文章以某悬索桥为工程背景，使用悬索桥主缆无应力长度不变准则和施工操控理论，研究张拉锚跨索股悬索桥施工工艺和操控技能。

1.悬索桥张拉锚跨索股施工工艺

悬索桥张拉锚跨索股为主缆架起期间，基准索股和通常索股的线形调整；第二是不断的加强梁吊装期间，纠偏主塔偏位。张拉锚跨索股是经过张拉主缆索股锚头的衔接拉杆，即主缆索股锚头经过两根拉杆衔接于锚固衔接器，使用穿心式千斤顶穿入衔接拉杆，张拉索股衔接拉杆以到达张拉索股的作用。索股锚头和锚固衔接器与锚旋中预应力钢绞线的锚具相连。为保证锚跨索股张拉施工安全，江两岸四个锚跨索股必需一起同步对称张拉。

2.关于锚跨索股张拉控制

2.1关于张拉预留量计算

为确保主缆架起时索股不在鞍座内滑移，主塔构造无过大的应力，确保索股锚头在张拉过程中有足够的径向行程，以及成桥的线形和内力与规划状况相一致，主缆架起时必需核算锚跨索股张拉预留量以及断定锚跨索股锚头初始装置方位。

由于桥塔与索鞍是持久固接，主缆在空缆和成桥状况下的中跨和边跨相对跨径坚持不变，依据无应力索长度不变准则，可核算其空缆状况边跨的相对跨径，断定锚跨索股张拉预留量，即锚头的初始装置方位，以此来确保工程的质量可以满足有关标准的需求。

2.2关于锚跨索股张拉时机以及张拉值

张拉锚跨索股悬索桥施工时，锚跨索股张拉机遇和张拉值是张拉操控的枢纽要素。张拉机遇是指构造在特定的受力前提下，为确保构造安全，塔顶偏位达到限值进行张拉。张拉机遇由塔顶容许偏位值操控。塔顶容许偏位的确定由以下因素归纳操控：第一是施工过程中索塔最晦气截面的拉应力不超限，且必需有必定的压应力安全储备，索塔一直处于弹性作业状况。第二是施工过程中必需确保索塔的不乱性，且有必定的安全系数。第三是索鞍倾角不能超过必定的限值，主缆和主索鞍一直处于弹性作业状况。第四是纠偏及其他施工过程中，必需确保索鞍内主缆索股不发生滑移。

张拉值是张拉锚跨索股以纠偏主塔位移量的锚跨索股位移量，它由索塔纠偏量操控，与构造受力、线外形状有关。由于悬索桥构造为柔性构造，具有几何非线性、应力刚度凸起的力学特色，索塔纠偏量与主缆张拉值之间长短线性联系，并与当时构造力学情况严密密切有关，所以要进行当时全部构造的核算剖析才能断定。核算方法是，将全部构造当时的构造情况和加载情况输入核算模型，并对猜想模型进行批改，进而可得出塔顶纠偏量与锚旋主缆张拉位移量之间的对应联系。

2.3关于锚跨索股分批分次的张拉情况进行控制

依据索塔偏位断定本次张拉量，在张拉过程中，为防止索股之间滑移和散索套前后索股滑移以及施工时期构造安全，必需对全桥索股进行一起同步张拉。为保证施工时期构造安全及成桥状况下内力和线形与规划抱负状况相一致，必需对锚跨索股分批分次张拉进行严格控制。

断定索股间最大容许应力差。悬索桥锚跨主缆一般是通过散索鞍或散索套对主缆索股发散并锚固于锚旋，选用张拉锚跨索股，是选用散索套发散索股，散索套对索股的紧箍力为必定值。主缆选用的高强平行钢丝摩擦系数很小，索股间摩擦力也为必定值。当单批张拉到必定值，索股间应力差大于摩擦力时，索股间将泛起滑移，致使索股间的受力不一致，泛起滑丝、鼓丝或一部门索股受力等表象，影响成桥内力，使线形与规划状况不相符。

2.4对锚跨索股张拉控制有限元的分析

悬索桥主缆和吊杆是大变形构造，分阶段张拉机遇、张拉量与塔顶偏位有一定的联络联系，归于几许非线性。使用大型非线性有限元程序对全桥施工全过程进行仿真分析，预测塔顶偏位、加劲梁吊装主缆内力和线形，断定主缆张拉机遇、张拉次数、总张拉值和锚跨索股每次分批次张拉量。有限元核算中主缆和锚跨索股选用只计受拉索单元模仿，桥塔选用混凝土梁单元模仿，加劲梁选用板单元或自定义实截面的梁板组合单元模仿，主索鞍处主缆和主索鞍与桥塔的束缚联系选用主从束缚模仿主缆、主索鞍与桥塔固接，模型中要思考主缆在主索鞍的触摸疑问。

锚跨张拉技术的悬索桥锚跨主缆是发散的，在散索鞍处以不一样的角度发散索股。一起锚跨张拉技术为，在主缆架起期间设置暂时散索鞍，在张拉过程中散索鞍处设置暂时径向支持，锚跨索股张拉完毕后，散索鞍处于自由状况。锚跨索股、索股锚头、散索鞍和暂时径向支持构成锚跨张拉系统，使用有限元程序对张拉系统空间模仿，进行分批轮回张拉仿真剖析。索股锚头和散索鞍处单元节点坐标转换成部分坐标系，使用模型中锚头节点非零径向位移束缚和零位移切向束缚模仿锚跨索股张拉，散索鞍IP点设径向单向束缚模仿暂时支持。

在一定程度上利用有限元非线性程序中的生死单元功能以及相关的荷载步功能和重启动求解功能，在一定程度上进行有效模拟分阶段吊梁、分次张拉以及分批次循环张拉过程。针对悬索桥结构来说，其整体刚度在一定程度上是由结构弹性刚度和几何刚度（主缆重力刚度）组成的，其刚度会在一定程度上随着加劲梁的吊装主缆张力增大而进行不断的增大。所以，在有限元求解的过程中，必须设置几何大变形和计入主缆应力效应的应力刚化等主要参数，模拟悬索桥施工过程由于荷载增加会在一定程度上导致整体刚度增加的非线性求解。

结语：首先该悬索桥张拉锚跨索股施工技术在我国初次选用，其施工技术和施工操控比索鞍预偏技术杂乱，对施工全过程锚跨索股位移和索力、主缆内力和线形、主塔偏位和应力丈量操控需求严格。其次使用主缆无应力长度不变原则，核算主缆张拉预留量，办法俭朴，核算正确。最终张拉锚跨索股施工对千斤顶等设备需求较多，张拉投入较大，张拉工序较多，技术杂乱，在规划实施中，应对张拉锚跨索股施工技术与顶推索鞍施工技术进行全部对比，择优挑选，以此来保证其工程的质量可以满意有关标准的需求。

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