大跨度斜拉橋斜拉索無應(yīng)力長度計算方法

(重慶萬橋交通科技發(fā)展有限公司， 重慶 401336)

大跨度斜拉橋斜拉索無應(yīng)力長度計算方法

唐 妮

(重慶萬橋交通科技發(fā)展有限公司， 重慶 401336)

文章對大跨度斜拉橋在施工階段中所出現(xiàn)的各種問題因素進(jìn)行了合理的分析和探索，從而來確定影響應(yīng)力長度的因素；將上述的因素和問題都納入考慮范圍之后，從而發(fā)現(xiàn)出斜拉索無應(yīng)力長度的精確計算方法。發(fā)現(xiàn)：主塔的預(yù)偏位、主梁預(yù)拱度、主梁動態(tài)變位、溫差以及所選用的載荷等都是會對無應(yīng)力的長度計算產(chǎn)生較大影響的；文章給出了幾點可以精確地計算斜拉索的無應(yīng)力長度的方式方法，有效的解決了實際施工和使用中的一些問題。

大跨度；斜拉；拉索；無應(yīng)力；長度；計算方法

前言

斜拉橋的主要結(jié)構(gòu)是高次超靜定結(jié)構(gòu), 由于其特殊的力學(xué)結(jié)構(gòu)特性和載荷能力,這就導(dǎo)致了拉索是斜拉橋中的受力最多的結(jié)構(gòu)。在對斜拉橋進(jìn)行設(shè)計的時候,拉索無應(yīng)力長度主要是通過成橋線形來確定的,錨頭構(gòu)造也是其中的一個考慮范圍,最后設(shè)計時給出一定的富足, 最后來確定結(jié)構(gòu)構(gòu)件的長度。如果長度不夠的話，有效錨固長度就無法得到合理的保障,嚴(yán)重時固錨困難，如過偏長,拉伸量不足，那么橋的承載能力也會受到影響。

1 影響斜拉索無應(yīng)力長度的施工因素分析

使用應(yīng)力計算拉鎖長度的精度，彈性延伸電纜，除了考慮凹陷矯正，和固錨段的長度外，還需要考慮多種因素的影響，包括有主塔施工階段結(jié)構(gòu)的因素，如變形中產(chǎn)生的動力學(xué)因素，偏轉(zhuǎn)的主塔、梁的預(yù)拱度抬高，動態(tài)位移、溫度差、電纜和計算誤差參數(shù)和材料彈性的伸長量、豎向荷載的更正效果等等。以臨邑大橋為背景，對該項目中的每一個靈敏度因子進(jìn)行了分析，對各參數(shù)進(jìn)行了分析，得出了對該參數(shù)的分析方法。斜拉索的長度為以下幾類，包括短索Z1索、中長索Z8索、長索Z14索。

2.1 主塔位置

2.1.1 主塔縱橋向動態(tài)變位

在實際施工時，主塔當(dāng)存在不平衡的載荷時，就會產(chǎn)生縱橋方向的位移。在就會使得在實際操作的過程中，主塔在縱向就會產(chǎn)生位移，即我們所說的動態(tài)變位。主塔動態(tài)變位對于我們所研究的因變量應(yīng)力長度有一定影響。根據(jù)已有學(xué)者的材料以及我們的實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，兩者之間的影響較大。所以，斜拉索無應(yīng)力長度在除此進(jìn)行計算時，必須要考慮到主塔橋縱向動態(tài)位移所帶來的影響。

2.1.3 主塔縱橋向預(yù)偏位

在斜塔斜拉橋的施工過程中，為了使得在施工結(jié)束后，主塔的高度和外觀達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在前期的施工過程中就需要在主塔上設(shè)置縱橋向預(yù)偏位，這一般是按照幾何原則設(shè)計的；在直塔斜拉橋的施工過程中，主塔縱橋向預(yù)偏位一般是不會出現(xiàn)和存在的問題，所以就可以忽略這一因素的影響。

2.2 主梁位置

2.2.1 主梁預(yù)拱度

斜拉橋的整體剛度往往不會太高，主梁的撓度要比直塔斜拉橋要高。根據(jù)《公路斜拉橋設(shè)計細(xì)則》（JTG／TD65－01—2007）和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62—2004）的相關(guān)規(guī)定，在施工過程中需要對主梁進(jìn)行幾何原則的。在設(shè)計的過程中已經(jīng)考慮了主梁的預(yù)拱度，就可以忽略此因素影響。

2.3 主梁動態(tài)變位

懸臂吊重的施工階段，臨時施工荷載、荷載臨時布置和荷載作用下附加荷載作用下的扣件共同產(chǎn)生較大的豎向位移。在主梁的中會產(chǎn)生垂直位移，這是因為在此過程中的施工階段，位于的垂直方向的運動是由主梁縱向動力學(xué)所需長度，以及所消耗的位移距離所決定的?？紤]到對橋梁的整體設(shè)計成果，安裝梁施工和預(yù)準(zhǔn)備過程中的必要性就不言而喻。設(shè)計時的張力和幾何位置的確定也顯得尤為重要。

2.4 溫差影響

目前斜拉橋的斜拉索一般都是成品，斜拉索的制作一般都是在室內(nèi)進(jìn)行的，工廠的溫度和實際施工的溫度之間存在著一定的差異。而且此工程對于斜拉橋施工而言，周期是比較久的，而且斜拉索在工地施工的過程中還會有一年四季的變化，所以溫度對于其影響還是需要考慮的。從目前已經(jīng)有的數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)的規(guī)律來看：三十?dāng)z氏度時，溫差對短索的影響是最小的，這一點可以被省去；溫差對于其他兩種鎖鏈的影響是比較大的。所以當(dāng)溫差比較大的時候，對于中長索道的計算需要將溫度納入考慮的范圍之內(nèi)。

2.5 施工控制計算

由于這兩種設(shè)計和計算的過程在橋梁施工中有著不同和相同的部分，而且計算時所采用的計算機模型也是不盡相同的。所以第一個要做的就是檢測施工階段控制的成效，只有在兩個數(shù)據(jù)保持基本一致的情況下才可以開始施工，不然的話，需要兩名以上的計算人員同時驗算檢測，從而保障該工程的順利進(jìn)行。施工控制的階段一般來說可大體分為以下兩個:首先是計劃工作的階段，這一階段主要考慮了實際的過程、方法、臨時以及可能出現(xiàn)的荷載等等，做了較為真實的仿真，并進(jìn)行了合理的調(diào)整，根據(jù)拱肋的結(jié)果和梁的安裝位置預(yù)測等。其次就是現(xiàn)場當(dāng)天的現(xiàn)場計算，這個工作是要以前面的計算工作為基礎(chǔ)的，要時刻根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的反饋來進(jìn)行及時的調(diào)整和重新計算，從而最大程度的保障現(xiàn)場施工的質(zhì)量要求。

3 斜拉索無應(yīng)力長度計算

3.1 定長扣索控制索力和預(yù)抬高量計算

計算拱肋節(jié)段的預(yù)抬高量目前而言，比較普遍的是采用基于傳統(tǒng)的迭代數(shù)據(jù)分析的方式，一般來說是在一個模擬的模型空間內(nèi)進(jìn)行牙酸，將外力以索力的形式施加在桁架上，在自重、臨時荷載、臨時索力、索力作用下，計算索力增量和節(jié)段位移值（量）、索力增量值和索力，作為下段下完成時的電纜總值，最后可計算各索力值的時效性。拱肋采用結(jié)構(gòu)力學(xué)所獲得的彈性變形而引起的較高的值，起升段控制點垂直位移的預(yù)起拱高度的最終。固定長度的鋼絲繩施工，在整個安裝過程中臨時鉸鏈轉(zhuǎn)動，不分段狀態(tài)，彼此之間的關(guān)系是不改變的，這可以控制拱肋使得它保持在一個較為合適的范圍之內(nèi)。

3.2 斜拉索無應(yīng)力長度計算

在實際計算中，對對斜拉橋的Z1～Z14這些斜拉索橋段進(jìn)行算計和分析，使用的方法為斜拉索無應(yīng)力長度精確計算方法以及現(xiàn)在已經(jīng)有的國家標(biāo)準(zhǔn)計算方法。對于自重、臨時荷載、臨時索力、索力作用下，計算索力增量和節(jié)段位移值（量）、索力增量值和索力，可以使用有限元的計算和分析方法。溫度差的影響則需要考慮到施工的實際情況再做決定。由于斜拉索的加工一般是在兩次中進(jìn)行的，也就是分冬季和夏季兩個季節(jié)，對Z1～Z6的斜拉索在十?dāng)z氏度時需要進(jìn)行矯正，對Z7～Z14斜拉索在三十?dāng)z氏度時需要進(jìn)行矯正。這兩種矯正的方式對于其都有一些具體的影響。2種方法在計算斜拉索無應(yīng)力的長度、以及各類因素的影響過程中，由已經(jīng)有的數(shù)據(jù)可發(fā)現(xiàn)。斜拉索的長度越長，各種施工階段因素引起的索長修正值越大；當(dāng)斜拉索的長度超過八十米時，錨具調(diào)節(jié)長度將小于各種施工階段因素引起的修正長度，因此《規(guī)范》推薦的計算長度對于Z7～Z14斜拉索存在長度過短的現(xiàn)象。綜上所述，對于大跨度斜拉橋的斜拉索，精確計算方法計算的索長更接近實際工程所需的真正長度。

4 結(jié)束語

斜拉橋的主要結(jié)構(gòu)是高次超靜定結(jié)構(gòu), 由于其特殊的力學(xué)結(jié)構(gòu)特性和載荷能力,這就導(dǎo)致了拉索是斜拉橋中的受力最多的結(jié)構(gòu)。在對斜拉橋進(jìn)行設(shè)計的時候,拉索無應(yīng)力長度主要是通過成橋線形來確定的。文章對大跨度斜拉橋在施工階段中所出現(xiàn)的各種問題因素進(jìn)行了合理的分析和探索，從而來確定影響應(yīng)力長度的因素的，希望給廣大同行一個參考。

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TU75

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