自锚式悬索桥施工控制技术研究

自锚式悬索桥施工控制技术研究

钟建彬

中国葛洲坝集团三峡建设工程有限公司湖北省宜昌市443002

摘要：文章介绍自锚式悬索桥的组成和特点，基于自锚式悬索桥施工控制原则和方法，对其施工的控制要点和监测内容等进行研究，以供参考。

关键词：自锚式悬索桥；施工控制；监测

1引言

我国改革开发40年来经济得到了飞速的发展，同时我国的建筑行业也取得了较大的进步和发展。在目前的工程建设中，桥梁建设的数量在不断增多，而且建设环境更加复杂，建设质量和安全要求也在不断提高。尤其是针对其中的自锚式悬索桥来说，工期短，投入效率快，但自平衡体系比较复杂，需要通过复杂的施工和结构体系来进行转化，满足成桥线形以及受力状态的设计要求。因此就需要针对自锚式悬索桥的施工控制原则和要点，采取合理的施工控制方法来进行监测以及施工控制，确保自锚式悬索桥各个施工阶段的结构状态以及最终的成桥线形和受力状态都满足要求。

2自锚式悬索桥施工控制概述

自锚式悬索桥的上部结构主要由主要包括横梁、连接调整器、固定件、桥面钢护板等钢构件及木桥板等部分组成，在成桥之后其中的主缆和横梁主要起到对桥梁的自重进行承受的作用。此种桥梁是传统的地锚式桥梁，不仅可以不受到地质条件的影响，而且大大降低了工程造价，并表现出优美的外形，满足现代化桥梁结构以及景观设计等要求。尤其是在目前我国的桥梁建设施工技术不断发展以及分析手段不断完善的今天，设计人员也更加重视桥梁的外形，这就使得自锚式悬索桥成为目前桥梁建设中的重点之一。但是由于目前我国针对自锚式悬索桥的建设经验较少，而且由于自锚式悬索桥自身结构以及受力状态比较复杂，因此导致自锚式悬索桥的施工控制要求以及难度较大。

3施工控制必要性、原则与方法

针对自锚式悬索桥来说，其结构中的固定件是在横梁的梁端进行锚固来对桥面重量、车辆荷载等进行承担的主要部分，上述荷载通过横梁来向主缆进行传递，而且通过端头索鞍和梁端锚固区分别将竖向力和水平力向主索和横梁进行传递。在主缆承受拉力的同时也会将水平力向横梁进行传递，如果出现横梁纵向受压而且上述拉力比较大并导致主梁的内力超出其可以承受的极限时，就会导致梁体的局部失稳甚至是坍塌等问题。这就需要针对上述问题对主索顶部的水平力进行控制，确保边跨主缆内的水平力与主跨主缆产生的水平力处于平衡的状态。但是由于主索鞍座存在较大的偏心问题，容易导致出现主索弯曲而造成拉应力过大的问题，而且在施工中也需要对全桥的锚索进行多次逐步张拉才能满足设计要求。这就需要在施工中在满足全桥吊索索力达到设计要求的前提下尽量减少反复进行张拉的次数。因此为了避免以上问题，就需要加强对自锚式悬索桥施工中的监控。

自锚式悬索桥施工控制的原则就是在进行横梁和主缆的施工过程中需要按照线形控制的要求进行操作；在进行锚固件初张拉的过程中，需要重点对主缆线形进行控制，并且辅助进行结构内力的控制；在进行锚索的二次张拉以及调整的过程中，需要重点控制索塔塔柱和主梁应力、位移以及锚索索力、主缆线形等指标。

目前在自锚式悬索桥施工控制中针对上述问题和原则进行施工控制的方法主要有以下几种：开环控制、反馈控制以及自适应控制。而且目前自锚式悬索桥进行施工时比较常用支架法来施工，也就不存在循环施工以及自适应的过程中，因此比较常用的施工控制方法就是反馈控制法。此种方法就是对实际测量的数值与理论数值进行对比，然后对锚索索力以及顶推索鞍进行调整来满足桥梁结构内力和线形处于最佳状态的控制要求。

4监测内容和施工控制要点

4.1确定主缆索股无应力索长

此控制参数主要会对主缆架设线形以及结构受力的安全造成直接影响，这就需要对此参数进行精确计算和复核，计算的方法比较常用的就是循环搜索法，并且对非线性有限元程度来进行计算。这主要是由于此种方法在实际应用中具有比较高的精度以及比较多的应用成功案例。

4.2确定锚索下料长度

此控制参数主要是对成桥状态主缆的线形控制具有重要作用，为了对此参数进行准确计算，需要对主缆设计线形、横梁架设线形、锚固件张拉力、索夹的尺寸和角度等数据来进行综合计算，而且针对锚固件张拉过程中的计算结果来对所需要的锚固件张拉连接数量和长度进行统计。

4.3确定索夹安装位置

为了对索夹的空缆安装位置进行确定，需要在空缆线性的基础上对各个锚固件之间的无应力索段长度在主缆上进行放样，这样就可以确定索夹的安装位置就是放样点的位置。但是在上述放样的过程中，为了避免曲线长度放样所导致的误差，就需要使用两种量测方法来进行相互校核，主要的方法就是在主缆上按照索段长度来进行量测，另一种方法就是在对索夹点所对应的里程标高进行确定之后，使用全站仪来进行复核。

4.4索夹滑移观测

针对索夹滑移的问题，在对其进行观测时需要在锚索张拉的过程中，在主缆内力不断增加而导致索股之间的间隙和缆径不断变小时，对索夹进行反复紧固来避免索夹与主缆之间出现滑移的问题。

4.5主梁应力和索塔应力监测

由于在主缆安装和锚固件张拉的过程中会导致出现主缆张力变化的情况，这就会对主梁的应力造成比较大的影响，而且会导致出现主缆边、中跨拉力不平衡的问题，表现在索塔根部出现比较大的拉应力的问题。这就需要在主梁和索塔的控制截面位置进行测点的布置来对上述过程中的截面应力变化和分布情况进行监测。

4.6主梁标高监测

对横梁标高的监测不仅需要在横梁架设过程中对计入支架和基础沉降变形的设计标高为主要监测对象，而且对张拉过程中的桥面产生的向上的位移进行监测。此外，还要对锚固件张拉过程中的主梁线性和扰度变形进行监测。

4.7塔顶位移监测

塔顶位移监测的目的就是针对桥塔塔顶边中跨主缆的不平衡水平力导致出现弯矩较大的问题，也就是为了确保施工安全，就需要对主索根部的弯矩进行监测，重点需要在锚固件张拉过程中进行监测，并将塔顶位移控制在设计和规范允许的范围之内。

5结语

自锚式悬索桥由于其自身结构的特点导致其对施工控制提出了较高的要求，尤其是在目前我国加大了对自锚式悬索桥的应用和研究的同时，基于成功的施工经验，需要坚持一定的施工控制原则和方法，明确施工控制和监测内容，为提高自锚式悬索桥施工质量和安全提供技术和数据支持。

参考文献：

[1]赖苍林.主索鞍固结的双塔三跨自锚式悬索桥施工控制关键技术研究[J].福建建设科技，2018（3）.

[2]魏家乐.自锚式悬索桥施工控制全过程分析[J].公路交通技术，2016，32（4）：86-91.