简谈协作自锚式悬索—斜拉协作系统上部结构施工策略

论文导读：装换施工，完成全部上部结构施工。2.4对主缆架设及散索套受力、定位的分析在方案确定以后，考虑到自锚式悬索-斜拉协作体系安装施工中的难点、重点；以及空间散索套的临时固定受力以及成桥线形对散索套位移的影响，我们做了如下计算分析：主缆分索股张拉力计算与散索套受力平衡分析由于主缆架设过程中，主缆上的索
摘要：自锚式悬索-斜拉协作体系的新型桥型具有施工工艺复杂、施工技术难度大等特点。即要从理论上保证悬索体系与斜拉体系两边的受力平衡，同时在施工中要同步监控、动态调整施工方案。本文从此桥施工方案的选择以及上部结构的具体施工方法加以介绍，；为以后类似的自锚式悬索-斜拉协作体系的施工提供一些参考。
关键词：自锚式悬索-斜拉协作体系空间无约束散索套 控制 施工

1、工程概况

1.1 总体布置

大桥起点桩号为K0+27.5，终点桩号为K0+399.5，主线桥梁全长372米。根据桥位地形特点及航道条件，本桥总体布设由西至东可大致划分三个区段：市区侧引桥、主桥及九峰立交桥。市区侧引桥（K0+027.5～K0+066）布置一联2×19米预应力混凝土连续箱梁，全长38.5米。主桥（K0+066～K0+306）布置一联38+126+76米自锚式独塔悬索-斜拉协作体系桥，全长240米。

1.2 结构体系

（1）主桥钢主塔采用变截面拱形结构，桥面以上垂直高度为50.96米，顺桥向向边跨倾斜22°，塔墩梁固结。桥面以上30.42米处设置一道横系梁。
（2）主桥边跨斜拉索采用双层HDPE防护的低应力防腐拉索，每根斜拉索由121丝直径7mm的平行钢丝组成，主梁上索距为8.0m，全桥共10根；
（3）主桥主跨主缆采用高强镀锌平行钢丝索股（PPWS）组成，每束股由127根高强钢丝（？5.3mm）组成规格的正六边形截面，每根主缆共19股；全桥共设16对柔性吊杆。主缆为空间双索面，其主缆在体系转化前后需经过由平面向空间的转化过程。

2、锚式悬索-斜拉协作体系施工技术

2.1 施工流程

钢塔竖转：本桥钢塔在桥面上拼装、焊接完成。在塔为水平状态下安装三角拔杆和张拉横梁，通过油缸同步张拉横梁上钢铰线索将钢塔沿水平面转到预定位置安装就位 → 主缆安装：在钢塔安装就位牢固后，进行悬索部分38根主缆的挂设及线形调整 → 斜拉索安装：安装边跨10根斜拉索；并保持主缆与斜拉索受力平衡以及钢塔位置、角度的偏差在设计允许范围内 → 体系转化：吊杆与斜拉索按监控施工指令进行同步张拉。直至全桥及钢塔的受力情况、位置标高、偏转角度等技术数据达到设计标准和规范要求。

2.2 工程的主要特点

①桥梁结构型式较为新颖，造型美观，技术先进，为南平市标志建筑之一；
②工艺复杂，施工难度大；
③对悬索-斜拉协作体系，安装精度要求高；
④施工地段为南平市市中心，无法使用大型施工设备
⑤悬索部分：南平剑州大桥的空间散索套为空间无约束。本桥的悬索主缆为空间双索面，其主缆在体系转化前后需经过由平面向空间的转化过程。竖直方向桥面以上约35米，水平方向距离钢塔约7米处为主缆散索点。主缆索股在此发散，并分别锚固于钢塔上。而索股为空间线性，空间无约束散索套如何定位安装。

2.3 自锚式悬索-斜拉协作体系施工

由于工期紧、工艺复杂；现场施工难度较大，因此选择一种正确合理的施工方法显得格外重要。在综合国内外相类似桥梁；全面考虑到施工现场的安全、质量、成本和工期后，在预定的几种方案中，最终确立以猫道施工法进行：
大致施工步骤为：
①利用钢塔竖转体系继续保持住钢塔倾角的独特造型；
②搭设主缆架设空间工作通道——猫道；
③在靠近塔脚约5m×3m的范围内搭设钢管脚手架，用来作为空间散索套的临时固定平台；
④测量空间散索套预定坐标，安装空间散索套；
⑤逐一挂设主缆索股，调整索股线性，特别是在空间散索套散索段部分；
⑥安装边跨斜拉索，并微调索力，保持主边跨受力平衡；
⑦按照监控指令调整索力，体系装换施工，完成全部上部结构施工。

2.4 对主缆架设及散索套受力、定位的分析

在方案确定以后，考虑到自锚式悬索-斜拉协作体系安装施工中的难点、重点；以及空间散索套的临时固定受力以及成桥线形对散索套位移的影响，我们做了如下计算分析：
主缆分索股张拉力计算与散索套受力平衡分析
由于主缆架设过程中，主缆上的索夹及其它荷载均未施加，可以将主缆在散索鞍至散索套之间视为只承受主缆自重作用下的柔性索结构，因此完全适用于传统的抛物线理论进行线形计算。
根据对柔性索结构的计算示意图，在传统抛物线理论假设中，认为主缆在跨内承受的荷载沿跨度分布是均匀的，设此均布荷载为 ，通过索的基本平衡微分方程，可以得到主缆张力的水平分量表达式为： ，由此可以得到另外一个重要结论：主缆的水平分力为常量，即主缆中的水平分力处处相等。
根据南平跨江大桥主缆索股的相关参数，可以得到索股的水平分力H的数值，再根据散索套处各个索股的空间角度，因此可以得到散索套处各个索股的体内张拉力。通过分析表明：散索套受力基本平衡，也为散索套的安装施工过程提供了有效的依据。通过现场施工，拆除散索套约束后，散索套的位移量很小，达到了空缆状态要求，也为后续的缆索施工提供了可靠的保证。

2.5 空间散索套及主缆发散段的施工方法

①在钢塔脚手架顶端布置施工平台，在平台上搭设空间散索套临时固定支座。根据监控测量空缆状态时的空间散索套坐标，调整散索套位置并固定，并随时复测。
②依次开始架设主缆。此时，因为主缆在通过空间散索套后为发散段，发散的主缆索股分别锚固于钢塔。由于索股的发散，利用手拉葫芦将最下一排索股与施工平台的临时支座固定。
③第二排的索股固定则利用柔性吊带与下一排分别牵制连接，将第二排索股按照倾角定位。就这样利用索股之间相互的牵制力，将散索套发散段的索股定位固定，既减少了临时固定支座的承载受力，又很好的将全部主缆索股集合安装。依次类推，直至全部主缆索股架设安装完成。
④在主缆吊杆安装完毕，体系装换前。需将空间散索套临时支座的限位解除。根据上述计算分析，散索套向外位移的所产生的内力不大。于是在施工中，我们利用了两个10吨手拉葫芦，将两根主缆利用吊带相互牵制住，同时拆除临时限位，慢慢放松手拉葫芦，直至空间散索套约束解除，呈无约束状态；悬浮于空中。
⑤在主缆架设完毕、空间散索套接触约束后论文导读：TJ041-2000公路桥涵施工技术规范.人民交通出版社，2000上一页12
，安装钢塔背侧斜拉索，并考虑到此时钢塔倾角、平衡受力情况等方面因素，对斜拉索进行张拉施工，同时随时观测钢塔偏位情况以及对主跨悬索与边跨斜拉之间的平衡受力进行仔细的监测。
3、结语
自锚式悬索-斜拉协摘自：硕士论文开题报告www.7ctime.com
作体系桥除了造型美观独特以外，作为一种高次超静定结构体系，具有一般缆索承重桥梁的力学特性的几何非线性特点。与普通的悬索体系桥梁相比，此类桥型在主缆的架设、空间散索套的安装、主缆发散段的线形控制以及体系转换的施工中增加了不小的难度。针对这些难题提出了多种解决方案，并最终采用了“猫道施工法”的方案解决了困难。该方案既降低了成本又缩短了施工时间，是一个可行的方案。本桥自锚式悬索-斜拉体系的成功安装可为以后同类型的桥梁施工积累经验和提供参考。■
参考文献
谢小飞——谢官模等，南平跨江大桥成桥状态与施工关键技术研究[D]. 武汉理工大学，2009
JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2000