浅谈内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉优化

2015-11-01付占虎中铁七局集团第一工程有限公司河南洛阳471000

建材与装饰 2015年6期

付占虎（中铁七局集团第一工程有限公司　河南洛阳　471000）

浅谈内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉优化

付占虎
（中铁七局集团第一工程有限公司河南洛阳471000）

斜拉悬吊组合体桥梁凭借其特点和优势越来越广泛地被应用于内河桥梁。在内河桥梁的建设施工过程中普遍应用到内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案。本文主要对内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案的设计及相应的优化措施进行分析，旨在促进内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案不断得到有效优化。

内河桥梁；悬吊斜拉；优化

斜拉悬吊组合体桥梁具有外观优美、造型新颖、整体刚性好等诸多优点，因此越来越广泛地被应用于内河桥梁中。但是该种桥梁的造桥结构较为新颖，在实际应用过程中的施工经验还相对较少，在工程建设过程中还存在较多问题需要进行解决。同时，斜拉悬吊组合体在结构上存在较大复杂性，其具体受力情况较难清晰进行标度。吊索张拉为一个非线性过程，对其进行直观描述的难度较大，大大增加了桥梁设计及施工的难度，因此加强对内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉的优化进行深入研究对工程施工质量及效率的提高具有重要意义[1]。

1　内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉的概述

悬吊斜拉桥梁自身特有的相关特点决定了该种桥梁在施工建设过程中的相关施工工序必须严格按照设计要求和标准实施相关施工，且施工工序必须严格按照相应的顺序进行。悬吊斜拉桥梁在施工过程中的操作顺序具体为塔梁施工、缆索施工，体系转换。在塔梁施工过程中，国内通过众多施工实践已经积累了较多成熟的施工技术、工艺和先进的管理方法。缆索施工在我国工程建设中的实际应用还较少，且该种施工在工艺上存在较大复杂性，因此在实际施工过程中还尚未能够积累其过多的经验，可进行借鉴的经验也较少[2]。所以缆索施工在实际应用过程中还存在较多的技术、工艺和管理难题。悬吊斜拉桥梁为一种具有典型性的桥梁类型。在施工过程中较常用的斜拉桥和混凝土桥梁通常是以挂篮施工作为主要的施工方式。在工程的实际施工过程中，可全面地对施工质量和施工方案进行系统评估，并根据评估结果实施具有针对性的调整。通过相关调整，可有效地将桥梁的最终线形、桥梁中各个部分所承受的实际内容控制在工程设计要求的合理范围内。在本次研究中，主要对自锚式悬索进行描述，自锚式悬索在结构上存在特殊性，主梁所承受内力状态和连续梁存在较大相似性，通过拉索索力可有效促进主梁的实际受力状态得到改善，而在施工阶段对主缆线形进行实时地跟踪调整存在较大难度。因此，在桥梁缆索施工完毕后，即使发现存在问题也无法在后面的施工过程中对相关问题进行解决，施工过程中存在的误差无法得到及时、有效的调整。按照这个角度进行分析，本次研究的内河吊斜拉桥梁的施工可归于开环系统。目前，内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉还未存在较为成熟的施工方法。施工过程中应用的较为先进的方法主要有两种，第一种为整体顶升加劲梁，第二种为先对吊索进行安装，再分阶段张拉。本次研究采用的方法为第二种。

2　内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉的具体方案及相应的优化措施

2.1悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案原则

本文主要以某地内河悬吊斜拉桥梁作为实例进行研究分析。在悬吊斜拉桥梁中同时存在斜吊杆、刚性吊杆两种吊杆。斜吊杆同时存在横向和纵向倾斜。因此，在实施体系转换的过程中必须要对其结构中存在的相关特点进行充分考虑，同时还要对工程项目的具体工期进行综合性考虑，因此在实际施工过程中必须严格遵循相关原则。悬吊斜拉桥梁吊索张拉方案需遵循的原则具体包含以下内容：①桥梁吊索施工及体系转换均已经完成后，必须保证桥梁中各个构件的实际受力情况、具体线形等均能完全符合工程设计，或者仅存在较小的偏差。②在对吊索实施逐步张拉的施工过程中，必须保证吊索上、下端连线不能存在过大的纵向偏差，偏差必须控制在允许范围内，避免吊索受损。④在桥梁中，加劲梁位置不能存在过大应力，必须保证其强度保持在合理的范围内。④在桥梁中，其主塔、副塔均不能存在过大的应力，必须保证其存在足够的压应力，防止过多拉应力出现。⑤必须合理将吊索张拉次数减少。

2.2施工方案选择及的具体优化措施

本次研究所选用的内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉实例，其具体施工图如图1所示。

结合桥梁吊索张拉施工过程中需遵循的相关原则，结合工程施工过程中涉及的实际情况，本次研究主要选择三种施工方案。①第一种施工方案所应用的操作步骤主要表现如下：a.进行桥梁主缆安装，有序地对分锚索力进行适当调整，使主缆逐渐形成线形。b.进行背索安装，同时对背索实施第一次张拉。c.对背索进行第二次、第三次、第四次张拉。②第二种施工方案在施工过程中的步骤表现为：a.进行桥梁主缆安装，有序地对分锚索力进行适当调整，使主缆逐渐形成线形。b.在实施桥梁背索安装的同时使背索保持在无应力索长。c.安装图1中所示的斜吊杆，并实施张拉操作。④第三种施工方案在应用过程的施工步骤主要表现如下：a.对桥梁主缆进行安装，有序地对分锚索力进行调整，使桥梁主缆逐步形成线形。b.安装背索的同时保证背索保持在无应力索长。c.安装斜吊杆，并实施张拉操作，安装剩余的相关钢吊杆，并实施张拉操作。

图1　内河悬吊斜拉桥梁吊索张拉案例施工图

2.3实施张拉操作需遵循的原则和监测

在悬吊斜拉桥梁的施工过程中，施工控制的主要目标为使最终成形的桥梁与工程设计的方案相互符合。自锚式悬索施工为存在典型性的开环控制体系，所以悬吊斜拉桥梁成型时，其状态应严格根据施工实际来确定。同时，桥梁结构的施工质量与桥梁成型后的状态存在密切联系。因此在实施桥梁体系转换的过程中必须要充分结合桥梁存在具有的结构特点制定出详细的施工控制目标。在桥梁具体施工过程中，实施悬索初张拉操作时，应高度重视对悬索主缆的位移情况进行监控；在力控阶段，应高度重视对吊索力进行严密监控；在桥梁成形后对局部进行调整的阶段，应高度重视对主梁的线形进行严密监控。在受力性质上，桥梁属于体系受力，而悬吊斜拉桥梁在受力上具有一个较为明显的优势即为具有自动调整受力的能力，因此必须保证对桥梁副塔的实际受力进行密切监测和控制。

2.4加强对吊索张拉进行控制

在桥梁施工初期，主要的施工内容为对桥梁吊索进行张拉。因为桥梁吊索索力通常均较小，在对其张拉实施控制的过程中，可使吊索应力长度。在这个施工过程中，桥梁吊索仅存在较小的受力，所以在对其具体受力实施测量的过程中，较易出现误差，无应力长度则可进行较为准确地测量，因此较容易进行有效控制。在这个施工阶段中，桥梁主缆还未拥有较强的刚度，吊点位置也较容易会出现移动。因为桥梁主缆的线形较容易受到周围相关因素的影响发生变化，温度的影响也必须要高度重视，因此在控制原则上，应该首先索力控制方式。

2.5加强对吊索张拉进行监测

在本次研究所选用的实例中，在桥梁中存在的所有刚性吊杆上均设置有液压传感单元，在所有柔性吊索上均设置有磁通量传感单元。因此，施工单位在实际施工过程中必须充分结合相关传感单元所传递出来的实时数据进行综合性地考虑，从而全面、准确的了解和掌握背索所承受的拉力情况。在对张拉力实施检测和控制的过程中，必须充分结合相关实践经验，可应用频率检测法、油表检测法等检测，然后的对所有检测结果进行综合性分析再对最终的检测结果进行确定[3]。这样的一个检测过程中可大大提高吊索张拉的监测效果，保证吊索张拉控制的精度。在检测过程中，当发现监控数值与理论数值存在较大偏差并超过阈值时，须立即将主要工序停止，全面、仔细地查找原因，并立即采取有效措施进行相应调整，及时对偏差进行纠正和控制。