雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索張拉方法
2023-12-02 16:48:41
專利名稱：雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索張拉方法
技術領域：
本發明涉及一種懸索橋的施工方法，特別涉及一種雙塔單跨大橫向傾角空間主 纜自錨式懸索橋吊索張拉方法。
背景技術：
自錨式懸索橋不需修建體積龐大的錨碇，對地質條件要求低，跨徑布置靈活， 且景觀效應好。而空間主纜自錨式懸索橋，由於橫橋向傾斜的吊索將主纜拉開到一定程 度，吊索和主纜均具有保向力，因此其抗風能力強，動力性能優，越來越受到重視。迄 今為止，已建或在建的空間主纜自錨式懸索橋有十餘座，如韓國永宗大橋、美國舊金山 新奧克蘭海灣大橋、廣州獵德大橋、杭州江東大橋、天津富民橋、青島海灣大橋大沽河 航道橋等。迄今為止，空間主纜自錨式懸索橋按主塔的數量可以將其分為獨塔和雙塔； 而根據邊跨有無吊索又可以將獨塔單跨(僅主跨有吊索)、獨塔雙跨(主、邊跨均有吊 索)，雙塔單跨(僅主跨有吊索)、雙塔三跨(主、邊跨均有吊索)；按主纜在成橋時的 橫橋向傾斜程度可分為大橫向傾角和小橫向傾角，如杭州江東大橋主跨主纜在成橋時橫 橋向傾角較大(達19° )，而廣州獵德大橋主纜在成橋時橫橋向傾角較小(約7。)， 主纜成橋時的橫橋向傾角大小與主塔高度、橋梁跨度及橋面寬度相關。由於受主梁穩定 性的限制，自錨式懸索橋的跨度一般不太大，所以對相同主跨的跨度，雙塔單跨空間主 纜自錨式懸索橋的主纜成橋橫橋向傾角較獨塔雙跨(或單跨)大。無論是平面主纜自錨式懸索橋，還是空間主纜自錨式懸索橋，其施工方法一般 為下部結構施工一主塔、加勁梁施工一主纜安裝一吊索安裝一體系轉換，其中體系轉 換的功能是將由臨時墩承受的加勁梁自重轉換到吊索上，繼而由吊索傳遞給主纜，主纜 傳遞給主塔。因此，體系轉換為自錨式懸索橋建造過程的關鍵技術環節。目前，自錨式懸索橋體系轉換方法有兩種第一種稱為頂升法，即先整體頂升 加勁梁，然後在無應力狀態下安裝吊索，精確調整吊索長度後，解除加勁梁的臨時墩支 承，使加勁梁懸吊於主纜上；第二種稱為吊索張拉法，即先安裝吊索，再分批分階段張 拉吊索，將加勁梁由臨時墩支承轉化為主纜懸吊。第一種方法進行體系轉換的優點是一 般不需要對吊索進行張拉的設備，缺點是吊索需要調整時難度較大，同時需要較多的起 頂設備、材料。第二種方法則具有較好的適應性，自錨式懸索橋的體系轉換絕大部分採 用該方法。第二種方法一般是直接張拉永久吊索來完成體系轉換，如果大橫向傾角的 空間主纜自錨式懸索橋也採用這種方法，則由於空纜與成橋時的上吊點橫橋向坐標相差 較大，但吊索錨固導管的橫橋向傾角為成橋時的傾角固定不變，所以在永久吊索橫向拉 開主纜，將主梁提起的過程中，極可能引起永久吊索在其鋼箱梁上的錨固導管口橫向彎 折，影響永久吊索的耐久性，嚴重時會折斷永久吊索，出現安全事故。針對雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋，為了解決體系轉換的吊索張 拉法存在的問題，現有的方法有兩種第一種是採用相對較柔的鋼絲繩製作永久吊索， 並在鋼箱梁上的錨固導管口設置一定半徑的滾輪作為轉向裝置，讓鋼絲繩吊索沿圓弧逐步轉向後錨固到梁底，如韓國的永宗大橋採用了該法；第二種是採用平行鋼絲製作剛性 較大的永久吊索，但在張拉永久吊索前，先張拉幾對錨固在梁頂的鋼絲繩臨時吊索將主 纜沿橫橋向拉開到一定的程度，然後張拉永久吊索。但是，對於採用臨時吊索將主纜先 行拉開的方法，在永久吊索張拉過程中，臨時吊索的索力會被動地變化，有可能超過臨 時吊索的控制張拉力。針對該問題，顯然可以採用在張拉永久吊索過程中，當臨時索索 力較小時將其張緊到一定程度，當臨時索索力較大時將其放鬆到一定程度的方法來完成 體系轉換。但是，這種方法存在兩個問題一是放鬆臨時索較困難且非常不安全；二是 調整臨時索索力需耗費大量的時間，影響工期。
發明內容
為了解決平行鋼絲吊索雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋體系轉換中 存在的臨時索放鬆較困難、不安全且耗費時間、影響工期的問題，本發明提供一種無需 在永久吊索張拉過程中調整臨時索索力，且安全係數高、快捷方便的雙塔單跨大橫向傾 角空間主纜自錨式懸索橋吊索張拉方法。本發明解決上述技術問題的技術方案包括以下步驟
1)主塔、加勁梁施工，主纜安裝；
2)空纜上安裝索夾，並將貓道改吊於主纜上；
3)將各臨時吊索按照由主塔向跨中的順序張拉，使主纜沿橫橋向拉開到能讓一部分 永久吊索能夠張拉而不在其錨固導管口彎折。臨時吊索的索力及後續的永久吊索張拉索 力由施工控制有限元程序仿真優化計算確定；
4)按照由長吊索向短吊索張拉的順序安裝並張拉永久吊索，但在此過程中，當各臨 時吊索旁邊的永久吊索滿足張拉構造要求時，立即將臨時索附近的永久吊索張拉到較大 索力或成橋時的無應力索長，利用永久吊索比臨時吊索容許索力大得多的有利條件，使 臨時吊索部分或全部退出工作，從而確保臨時吊索索力不超過規定值。5)當所有臨時吊索的索力均被其旁邊的永久吊索控制住後，按照由長吊索向短 吊索的順序將未張拉或未張拉到成橋無應力索長的永久吊索張拉到位；
6)拆除臨時墩和臨時吊索，完成體系轉換。本發明的技術效果在於本發明首先將各臨時吊索張拉到合適的索力，主纜 張開到一定程度，使某些永久吊索能夠張拉而不在其錨固導管口彎折，繼而在永久吊索 張拉過程中，當臨時吊索旁邊的永久吊索滿足張拉構造要求時，將臨時索附近的永久吊 索張拉到一定噸位或張拉到成橋時的無應力索長，利用永久吊索比臨時吊索容許索力大 得多的有利條件，使臨時吊索部分或全部退出工作，從而確保臨時吊索索力不超過規定 值。整個體系轉換過程中無需主動放鬆或張緊臨時吊索，避免了臨時索放鬆較困難、不 安全且耗費時間、影響工期的問題，使得整個體系轉換安全、快捷。以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
圖1是本發明中的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋橋型布置圖。圖 1(a)、1(b)分別是立面布置和平面布置圖。
圖2是本發明的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索錨固定體系構 造圖。圖3是本發明的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋體系轉換的吊索張 拉步驟示意圖。
具體實施例方式參見圖1、2、3，圖1是本發明中的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋 橋型布置圖。圖2是本發明的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索錨固定體 系構造圖。圖3是本發明的雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋體系轉換的吊索 張拉步驟示意圖。圖中1是主塔；2是主纜；3是永久吊索；4是散索套；5是主索鞍；6是主 跨；7是邊跨；8是臨時墩；9是鋼箱梁；10是吊索錨固導管；11是吊索錨固墊板；12 是吊索錨固螺母，13是臨時吊索。本發明的具體實施步驟如下
1)主塔1、加勁梁9施工，主纜2安裝；
2)空纜上安裝索夾，並將貓道改吊於主纜上；
3)如圖3(1)所示，按照由主塔向跨中的順序將各臨時吊索13對稱張拉到合適的 索力，使主纜2沿橫橋向拉開到一定程度，讓一部分永久吊索3能夠張拉而不在其錨固導 管10 口彎折。臨時吊索13的索力由施工控制有限元程序仿真優化計算確定，其索力合 適與否的判斷標準是既要能使得主纜2儘量拉開，又要保證在所有臨時吊索13旁的永久 吊索3張拉到能使臨時吊索13部分或永久退出工作之前，臨時吊索索力增量較小，索力 總量不超過臨時吊索索力控制值；
4)如圖3(2)、圖3 (3)所示，按照由長吊索向短吊索張拉的順序安裝並張拉 永久吊索3，但在此過程中，當臨時吊索13旁邊的永久吊索3滿足張拉構造要求時，立即 將臨時索13附近的永久吊索3安裝並張拉到一定噸位或張拉到成橋時的無應力索長，如 圖3 (4)、圖3 (5)所示，利用永久吊索3比臨時吊索13容許索力大得多的有利條 件，使臨時吊索13部分或全部退出工作，從而確保臨時吊索13索力不超過規定值，臨時 吊索13旁的永久吊索3張拉力由有限元仿真計算確定。5)如圖3 (6)、圖3 (7)所示，當所有臨時吊索13的索力均被其旁邊已張 拉到一定噸位或張拉到成橋時無應力索長的永久吊索3控制住後，按照由長吊索向短吊 索的順序將未張拉或未張拉到成橋無應力索長的永久吊索3張拉到位；
6)如圖3 (8)，拆除臨時墩8和臨時吊索13，完成體系轉換。在整個過程中，張拉吊索的索力值及鞍座頂推時機均需通過有限元程序仿真優 化計算確定，但對於平行鋼絲吊索雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋，解決其 體系轉換過程中臨時吊索放鬆較困難、不安全且耗費時間、影響工期等問題的關鍵方法 如上所述。
權利要求
1. 一種雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索張拉方法，包括以下步驟1)主塔、加勁梁施工，主纜安裝；2)空纜上安裝索夾，並將貓道改吊於主纜上；3)將各臨時吊索按照由主塔向跨中的順序張拉，使主纜沿橫橋向拉開到能讓一部分 永久吊索能夠張拉而不在其錨固導管口彎折，臨時吊索的索力及後續的永久吊索張拉索 力由施工控制有限元程序仿真優化計算確定；4)按照由長吊索向短吊索張拉的順序安裝並張拉永久吊索，在此過程中，當各臨時 吊索旁邊的永久吊索滿足張拉構造要求時，立即將臨時索附近的永久吊索張拉到較大索 力或成橋時的無應力索長，利用永久吊索比臨時吊索容許索力大得多的有利條件，使臨 時吊索部分或全部退出工作，從而確保臨時吊索索力不超過規定值；5)當所有臨時吊索的索力均被其旁邊的永久吊索控制住後，按照由長吊索向短吊索 的順序將未張拉或未張拉到成橋無應力索長的永久吊索張拉到位；6)拆除臨時墩和臨時吊索，完成體系轉換。
全文摘要
本發明公開了一種雙塔單跨大橫向傾角空間主纜自錨式懸索橋吊索張拉方法。它包括以下步驟先用臨時吊索將主纜拉開到一定程度，然後在張拉永久吊索過程中將臨時索附近的永久吊索張拉到一定噸位或張拉到成橋時的無應力索長，利用永久吊索比臨時吊索容許索力大得多的有利條件，使臨時吊索部分或全部退出工作，從而確保臨時吊索索力不超過規定值。過程中若塔頂偏位超限則頂推主索鞍。本方法充分利用了臨時吊索旁邊的永久吊索控制索力較大的特點。本發明有以下優點1)不需在體系轉換過程中主動調整臨時吊索索力，保證了施工過程的安全；2)快捷方便，縮短工期，節約成本。
文檔編號E01D11/02GK102021887SQ201010283308
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者張玉平, 李傳習, 柯紅軍, 董創文 申請人:長沙理工大學