獨塔自錨式懸索橋吊桿張拉監(jiān)控研究

馬志芳，范志強

(1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州　451460；2.中建交通建設(shè)集團有限公司，北京　100142)

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獨塔自錨式懸索橋吊桿張拉監(jiān)控研究

馬志芳1，范志強2

(1.鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州451460；2.中建交通建設(shè)集團有限公司，北京100142)

摘要：以哈爾濱發(fā)生渠FK2-3#公路自錨式懸索橋為工程背景，通過對該橋進行施工監(jiān)測分析和控制，確定其吊桿張拉方案，并對施工過程進行指導(dǎo)，使成橋后吊桿索力達到設(shè)計要求，吊桿張拉方案以及索力監(jiān)測方法可以為同類橋型施工提供參考。

關(guān)鍵詞：自錨式懸索橋；吊桿索力；施工監(jiān)控

1工程概況

發(fā)生渠FK2-3#采用獨塔兩跨雙索面混凝土自錨式懸索橋結(jié)構(gòu)，索塔與主梁固結(jié)，橋塔與橋墩分離。由于規(guī)劃橋下渠道與橋梁軸線斜交，考慮橋下景觀及維護渠道堤岸原有形式不變，本橋設(shè)計為斜交橋，斜交角度為69.09°。橋梁計算跨徑為51.5 m+51.5 m，橋?qū)挒?6 m。主梁在半徑2 500 m的豎曲線上，橫坡1.5%，縱坡1.1%。

橋型立面布置以及吊桿編號如圖1所示。沿橋梁前進方向，將吊桿分為左側(cè)吊桿和右側(cè)吊桿。

圖1　立面布置圖

施工方法及施工流程概況為：(1)基礎(chǔ)—(2)橋臺、橋墩—(3)采用臨時支架現(xiàn)澆主梁—(4)爬模施工索塔—(5)安裝索鞍和散索鞍—(6)安裝主纜并調(diào)整主纜線形—(7)緊纜—(8)安裝索夾吊桿—(9)安裝人行道板、橋面鋪裝、欄桿等附屬設(shè)施—(10)張拉吊桿—(11)實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換—(12)主纜纏絲防腐。

2吊桿張拉施工監(jiān)控

2.1吊桿張拉方案

懸索橋張拉階段，通常分為兩個大的輪次。第一輪次以主纜索夾節(jié)點位移控制為主，第二輪次以位移與吊桿力雙控。

本橋由于吊桿數(shù)量少，第一輪張拉以位移為主，6#~11#吊桿為位移與索力雙控，一次張拉到位；第二輪控制1#~5#、12#~16#吊桿力，張拉完畢后進行通測微調(diào)。

通過對該橋施工過程進行計算分析并借鑒在大連金灣橋、金華康濟橋的施工控制中的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)對所有直接錨固或通過接長桿錨固在加勁梁上的吊桿而言，在一次張拉吊桿的過程中，張拉點主纜的位移對其它點主纜的位移影響很小，可以忽略，稱之為主纜位移的弱相干性。根據(jù)這個特性確定了在第一輪張拉過程中以主纜的位移量作為控制量。這個觀點的科學(xué)性還在于，第一輪張拉時，部分吊桿尚未錨固到加勁梁上，處于懸空狀態(tài)，還有部分吊桿雖然已經(jīng)錨固在加勁梁上，但吊桿處于松弛或彎曲狀態(tài)，這時以張拉力作為控制目標(biāo)將產(chǎn)生較大誤差，而采用位移控制精度容易保證，并且新張拉的吊桿對已經(jīng)錨固的吊桿的位移幾乎沒有影響。

由于現(xiàn)場200 t千斤頂不足，大部分吊桿張拉由150 t千斤頂完成。如果直接張拉5#吊桿與6#吊桿，張拉力將超過150 t，因此在張拉過程中，采取了交替張拉的方案。即5#、6#與7#吊桿交替張拉，利用了張拉吊桿力強相干性原理，張拉完成后，達到了目標(biāo)張拉力，且各自張拉控制力又不超過千斤頂張拉極限。

2.2吊桿索力監(jiān)測

溫度是該橋施工控制中的重要參數(shù)之一，溫度監(jiān)測對主梁線形、主纜線形及吊桿索力等工序有十分重要的作用。溫度變化對主纜線形有較大影響，因此在確定基準(zhǔn)絲及第一輪張拉過程中觀測溫度對線形的影響就顯得尤為重要。

為了盡量減小溫度對測量結(jié)果的影響，除特殊情況下，施工監(jiān)測一般要求在早晨日出之前溫度穩(wěn)定時測量。通過對氣溫進行連續(xù)觀測，紀(jì)錄結(jié)果表明，早7點~8點氣溫變化較小，在不氣溫突降的情況下，可以作為基準(zhǔn)索股定位、吊桿索力以及橋梁標(biāo)高測量的時間。

在張拉過程中，隨時監(jiān)測張拉前后吊桿橫梁的標(biāo)高變化情況。由于本橋主梁自重較大，設(shè)計吊桿力為自重的50%，因此主梁在單根吊桿張拉時的變化量小，整個張拉過程跨中累計標(biāo)高變化量為3mm。控制過程中，通過張拉前后標(biāo)高對比以及對跨中梁底土模脫空情況進行觀測，理論計算中第二輪張拉完畢跨中向上3mm，實測標(biāo)高變化2mm，并考慮溫度修正，梁底土模松動，并伴有混凝土墊層與主梁分離掉落。因此可以判斷主梁重量與理論值相差不大，整個結(jié)構(gòu)體系較為理想。

第二輪張拉采用以吊桿力控制為主的控制方法，目標(biāo)是吊桿力均勻，保證主梁受力合理。

2.3成橋通測

張拉完畢后，通測各吊桿索力。千斤頂張拉復(fù)測的方法是，在千斤頂不斷增加油壓的過程中，隨著觀測下螺母。但螺母松動所對應(yīng)的油壓表讀數(shù)換算的拉力，即為該吊桿的索力。同時在復(fù)測過程中，觀測油壓表。開始階段油壓表指針上升很快，當(dāng)上升到一定程度出現(xiàn)指針穩(wěn)定不動階段，此時讀數(shù)所換算的拉力即為吊桿力，此方法準(zhǔn)確度較高。

各吊桿實測索力和設(shè)計索力如圖2所示。

圖2　吊桿索力值

各吊桿處實測標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高如圖3所示。

圖3　吊桿處標(biāo)高值

從通測結(jié)果看，實測吊桿力與理論計算基本一致，誤差在5%以內(nèi)，滿足規(guī)范要求。主梁土模挖除前后標(biāo)高變化情況與理論計算基本一致，因此可以判定理論計算索力即為實際索力。

3結(jié)論

利用主纜位移的弱相干性和張拉吊桿力強相干性原理結(jié)合已有工程經(jīng)驗對該獨塔自錨式懸索橋進行吊桿張拉施工監(jiān)控。使竣工后的發(fā)生渠FK2-3#橋結(jié)構(gòu)受力良好，主纜線形、主梁線形與主纜、吊桿成橋索力均滿足設(shè)計要求，符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》要求滿足設(shè)計要求。

參考文獻：

[1]張哲, 竇鵬, 石磊, 劉春城. 混凝土自錨式懸索橋的發(fā)展綜述[J]. 世界橋梁, 2003.(1):1-4.

[2]邱文亮. 自錨式懸索橋非線性分析與試驗研究[J].大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文, 2004.

[3]檀永剛, 張哲, 嚴(yán)偉飛. 自錨式懸索橋施工控制的力學(xué)特性[J].公路交通科技, 2006, (6):92-94.

The research of self-anchored suspension bridge with single-tower suspender stressing supervision

MA Zhi-fang1, FAN Zhi-qiang2

(1. Zhengzhou Railway Vocational and Technical College,Zhengzhou，Henan 451460,China；2. In the Construction of Transportation Construction Group Co.,Ltd.,Beijing 100142,China)

Abstract:As the Harbin canal FK#2-3 highway self-anchored suspension bridge with single-tower being engineering background, through the construction monitoring analysis and control of the bridge, the suspender stressing supervision can be ensured, and the process of construction should be guided, which can make the suspender cable tension reach to the demand of design after the bridge completed, the suspender stressing scheme and cable tension monitoring method can provide reference for the type of bridge construction.

Keywords:self-anchored suspension bridge with single-tower; suspender cable tension; construction monitoring

中圖分類號：U448.25

文獻標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0101-02

作者簡介：馬志芳(1987-)，女，河南許昌人，助教，研究方向：現(xiàn)代橋梁設(shè)計與結(jié)構(gòu)分析。

收稿日期：2015-03-11