淺談內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉優(yōu)化

付占虎（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司　河南洛陽　471000）

淺談內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉優(yōu)化

付占虎
（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司河南洛陽471000）

斜拉懸吊組合體橋梁憑借其特點和優(yōu)勢越來越廣泛地被應(yīng)用于內(nèi)河橋梁。在內(nèi)河橋梁的建設(shè)施工過程中普遍應(yīng)用到內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案。本文主要對內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案的設(shè)計及相應(yīng)的優(yōu)化措施進(jìn)行分析，旨在促進(jìn)內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案不斷得到有效優(yōu)化。

內(nèi)河橋梁；懸吊斜拉；優(yōu)化

斜拉懸吊組合體橋梁具有外觀優(yōu)美、造型新穎、整體剛性好等諸多優(yōu)點，因此越來越廣泛地被應(yīng)用于內(nèi)河橋梁中。但是該種橋梁的造橋結(jié)構(gòu)較為新穎，在實際應(yīng)用過程中的施工經(jīng)驗還相對較少，在工程建設(shè)過程中還存在較多問題需要進(jìn)行解決。同時，斜拉懸吊組合體在結(jié)構(gòu)上存在較大復(fù)雜性，其具體受力情況較難清晰進(jìn)行標(biāo)度。吊索張拉為一個非線性過程，對其進(jìn)行直觀描述的難度較大，大大增加了橋梁設(shè)計及施工的難度，因此加強(qiáng)對內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉的優(yōu)化進(jìn)行深入研究對工程施工質(zhì)量及效率的提高具有重要意義[1]。

1　內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉的概述

懸吊斜拉橋梁自身特有的相關(guān)特點決定了該種橋梁在施工建設(shè)過程中的相關(guān)施工工序必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求和標(biāo)準(zhǔn)實施相關(guān)施工，且施工工序必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的順序進(jìn)行。懸吊斜拉橋梁在施工過程中的操作順序具體為塔梁施工、纜索施工，體系轉(zhuǎn)換。在塔梁施工過程中，國內(nèi)通過眾多施工實踐已經(jīng)積累了較多成熟的施工技術(shù)、工藝和先進(jìn)的管理方法。纜索施工在我國工程建設(shè)中的實際應(yīng)用還較少，且該種施工在工藝上存在較大復(fù)雜性，因此在實際施工過程中還尚未能夠積累其過多的經(jīng)驗，可進(jìn)行借鑒的經(jīng)驗也較少[2]。所以纜索施工在實際應(yīng)用過程中還存在較多的技術(shù)、工藝和管理難題。懸吊斜拉橋梁為一種具有典型性的橋梁類型。在施工過程中較常用的斜拉橋和混凝土橋梁通常是以掛籃施工作為主要的施工方式。在工程的實際施工過程中，可全面地對施工質(zhì)量和施工方案進(jìn)行系統(tǒng)評估，并根據(jù)評估結(jié)果實施具有針對性的調(diào)整。通過相關(guān)調(diào)整，可有效地將橋梁的最終線形、橋梁中各個部分所承受的實際內(nèi)容控制在工程設(shè)計要求的合理范圍內(nèi)。在本次研究中，主要對自錨式懸索進(jìn)行描述，自錨式懸索在結(jié)構(gòu)上存在特殊性，主梁所承受內(nèi)力狀態(tài)和連續(xù)梁存在較大相似性，通過拉索索力可有效促進(jìn)主梁的實際受力狀態(tài)得到改善，而在施工階段對主纜線形進(jìn)行實時地跟蹤調(diào)整存在較大難度。因此，在橋梁纜索施工完畢后，即使發(fā)現(xiàn)存在問題也無法在后面的施工過程中對相關(guān)問題進(jìn)行解決，施工過程中存在的誤差無法得到及時、有效的調(diào)整。按照這個角度進(jìn)行分析，本次研究的內(nèi)河吊斜拉橋梁的施工可歸于開環(huán)系統(tǒng)。目前，內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉還未存在較為成熟的施工方法。施工過程中應(yīng)用的較為先進(jìn)的方法主要有兩種，第一種為整體頂升加勁梁，第二種為先對吊索進(jìn)行安裝，再分階段張拉。本次研究采用的方法為第二種。

2　內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉的具體方案及相應(yīng)的優(yōu)化措施

2.1懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案原則

本文主要以某地內(nèi)河懸吊斜拉橋梁作為實例進(jìn)行研究分析。在懸吊斜拉橋梁中同時存在斜吊桿、剛性吊桿兩種吊桿。斜吊桿同時存在橫向和縱向傾斜。因此，在實施體系轉(zhuǎn)換的過程中必須要對其結(jié)構(gòu)中存在的相關(guān)特點進(jìn)行充分考慮，同時還要對工程項目的具體工期進(jìn)行綜合性考慮，因此在實際施工過程中必須嚴(yán)格遵循相關(guān)原則。懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案需遵循的原則具體包含以下內(nèi)容：①橋梁吊索施工及體系轉(zhuǎn)換均已經(jīng)完成后，必須保證橋梁中各個構(gòu)件的實際受力情況、具體線形等均能完全符合工程設(shè)計，或者僅存在較小的偏差。②在對吊索實施逐步張拉的施工過程中，必須保證吊索上、下端連線不能存在過大的縱向偏差，偏差必須控制在允許范圍內(nèi)，避免吊索受損。④在橋梁中，加勁梁位置不能存在過大應(yīng)力，必須保證其強(qiáng)度保持在合理的范圍內(nèi)。④在橋梁中，其主塔、副塔均不能存在過大的應(yīng)力，必須保證其存在足夠的壓應(yīng)力，防止過多拉應(yīng)力出現(xiàn)。⑤必須合理將吊索張拉次數(shù)減少。

2.2施工方案選擇及的具體優(yōu)化措施

本次研究所選用的內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉實例，其具體施工圖如圖1所示。

結(jié)合橋梁吊索張拉施工過程中需遵循的相關(guān)原則，結(jié)合工程施工過程中涉及的實際情況，本次研究主要選擇三種施工方案。①第一種施工方案所應(yīng)用的操作步驟主要表現(xiàn)如下：a.進(jìn)行橋梁主纜安裝，有序地對分錨索力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使主纜逐漸形成線形。b.進(jìn)行背索安裝，同時對背索實施第一次張拉。c.對背索進(jìn)行第二次、第三次、第四次張拉。②第二種施工方案在施工過程中的步驟表現(xiàn)為：a.進(jìn)行橋梁主纜安裝，有序地對分錨索力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使主纜逐漸形成線形。b.在實施橋梁背索安裝的同時使背索保持在無應(yīng)力索長。c.安裝圖1中所示的斜吊桿，并實施張拉操作。④第三種施工方案在應(yīng)用過程的施工步驟主要表現(xiàn)如下：a.對橋梁主纜進(jìn)行安裝，有序地對分錨索力進(jìn)行調(diào)整，使橋梁主纜逐步形成線形。b.安裝背索的同時保證背索保持在無應(yīng)力索長。c.安裝斜吊桿，并實施張拉操作，安裝剩余的相關(guān)鋼吊桿，并實施張拉操作。

圖1　內(nèi)河懸吊斜拉橋梁吊索張拉案例施工圖

2.3實施張拉操作需遵循的原則和監(jiān)測

在懸吊斜拉橋梁的施工過程中，施工控制的主要目標(biāo)為使最終成形的橋梁與工程設(shè)計的方案相互符合。自錨式懸索施工為存在典型性的開環(huán)控制體系，所以懸吊斜拉橋梁成型時，其狀態(tài)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)施工實際來確定。同時，橋梁結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與橋梁成型后的狀態(tài)存在密切聯(lián)系。因此在實施橋梁體系轉(zhuǎn)換的過程中必須要充分結(jié)合橋梁存在具有的結(jié)構(gòu)特點制定出詳細(xì)的施工控制目標(biāo)。在橋梁具體施工過程中，實施懸索初張拉操作時，應(yīng)高度重視對懸索主纜的位移情況進(jìn)行監(jiān)控；在力控階段，應(yīng)高度重視對吊索力進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控；在橋梁成形后對局部進(jìn)行調(diào)整的階段，應(yīng)高度重視對主梁的線形進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。在受力性質(zhì)上，橋梁屬于體系受力，而懸吊斜拉橋梁在受力上具有一個較為明顯的優(yōu)勢即為具有自動調(diào)整受力的能力，因此必須保證對橋梁副塔的實際受力進(jìn)行密切監(jiān)測和控制。

2.4加強(qiáng)對吊索張拉進(jìn)行控制

在橋梁施工初期，主要的施工內(nèi)容為對橋梁吊索進(jìn)行張拉。因為橋梁吊索索力通常均較小，在對其張拉實施控制的過程中，可使吊索應(yīng)力長度。在這個施工過程中，橋梁吊索僅存在較小的受力，所以在對其具體受力實施測量的過程中，較易出現(xiàn)誤差，無應(yīng)力長度則可進(jìn)行較為準(zhǔn)確地測量，因此較容易進(jìn)行有效控制。在這個施工階段中，橋梁主纜還未擁有較強(qiáng)的剛度，吊點位置也較容易會出現(xiàn)移動。因為橋梁主纜的線形較容易受到周圍相關(guān)因素的影響發(fā)生變化，溫度的影響也必須要高度重視，因此在控制原則上，應(yīng)該首先索力控制方式。

2.5加強(qiáng)對吊索張拉進(jìn)行監(jiān)測

在本次研究所選用的實例中，在橋梁中存在的所有剛性吊桿上均設(shè)置有液壓傳感單元，在所有柔性吊索上均設(shè)置有磁通量傳感單元。因此，施工單位在實際施工過程中必須充分結(jié)合相關(guān)傳感單元所傳遞出來的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性地考慮，從而全面、準(zhǔn)確的了解和掌握背索所承受的拉力情況。在對張拉力實施檢測和控制的過程中，必須充分結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，可應(yīng)用頻率檢測法、油表檢測法等檢測，然后的對所有檢測結(jié)果進(jìn)行綜合性分析再對最終的檢測結(jié)果進(jìn)行確定[3]。這樣的一個檢測過程中可大大提高吊索張拉的監(jiān)測效果，保證吊索張拉控制的精度。在檢測過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控數(shù)值與理論數(shù)值存在較大偏差并超過閾值時，須立即將主要工序停止，全面、仔細(xì)地查找原因，并立即采取有效措施進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，及時對偏差進(jìn)行糾正和控制。

3　結(jié)束語

斜拉橋在國內(nèi)的應(yīng)用速度不斷加快，其上部結(jié)構(gòu)主要由梁、索、塔構(gòu)件組成。充分結(jié)合內(nèi)河斜拉懸吊組合體橋梁在結(jié)構(gòu)上存在的特征及受力狀況，對具體的內(nèi)河大橋施工作為實例對河懸吊斜拉橋梁吊索張拉方案的優(yōu)化措施進(jìn)行分析，可為內(nèi)河橋梁的設(shè)計及施工提高可靠參考依據(jù)，對設(shè)計及施工質(zhì)量的提高具有重要意義。

[1]戴公連，楊銀慶.三汊磯自錨式懸索橋非線性地震反應(yīng)分析[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013，5（10）：1131～1132.

[2]卜一之，李喬，張清華.基于幾何控制的全過程自適應(yīng)施工控制系統(tǒng)研究[J].土木工程學(xué)報，2011，12（7）：485～486.

[3]俞亞南，王戰(zhàn)國，肖海波，等.自錨式懸索橋吊桿索力優(yōu)化的影響矩陣法[J].中國市政工程，2013，9（1）：624～625.

U448.27

A

1673-0038（2015）06-0168-02

2015-1-22

付占虎（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事現(xiàn)場技術(shù)管理工作。