大跨度鋼斜拉橋施工精度控制目標(biāo)值的建議

1、大跨度鋼斜拉橋施工精度控制目標(biāo)值的建議史永吉 曾志斌 白玲（鐵道部科學(xué)研究院） 【摘要】斜拉橋為內(nèi)外高次超靜定結(jié)構(gòu)，在架設(shè)過程中其施工管理的復(fù)雜性是不言而喻的。據(jù)文獻報道，斜拉橋施工因產(chǎn)生較大誤差而影響結(jié)構(gòu)機能，甚至垮橋事故，已不鮮見；另一方面，因計算的假定、制造和組裝的誤差，施工荷載及位置的誤差，索、塔、梁的架設(shè)誤差等因素的影響，要想使斜拉橋在架設(shè)各階段的索力和主梁線形與設(shè)計值相同，幾乎是不可能的，這就需要設(shè)定一個合理的施工管理精度目標(biāo)控制值。本文概要介紹了通常的斜拉橋施工管理方法，并根據(jù)近年施工的大跨度鋼斜拉橋的施工實績，提出了鋼斜拉橋施工管理精度目標(biāo)控制值的建議，供今后大跨度鋼斜拉橋施工

2、參考?！娟P(guān)鍵詞】鋼斜拉橋 架設(shè) 施工精度控制目標(biāo)值一、前言作為索支撐結(jié)構(gòu)之一的斜拉橋，由斜拉索、主塔和主梁組成，為內(nèi)外高次超靜定結(jié)構(gòu)。斜拉橋一般采用平衡懸臂架設(shè)法施工，從架設(shè)開始到中跨合龍，其結(jié)構(gòu)體系在不斷變化，斜拉橋的施工是一個比較復(fù)雜的過程。由于設(shè)計的假定、制造和安裝的誤差，臨時施工荷載及其位置的不精確性，以及溫度差的影響，這些因素將導(dǎo)致從懸臂架設(shè)到合龍各架設(shè)階段的誤差和誤差的累積。所以，斜拉橋架設(shè)的施工精度管理是非常重要的，對其主要項點如幾何線形（主梁拱度、主塔垂直度）和索力、主梁應(yīng)力等應(yīng)施以有效控制。斜拉橋的架設(shè)精度管理方法是通過架設(shè)計算和測量，對兩者進行比較分析和判斷，調(diào)整至符合設(shè)計

3、要求的施工精度管理目標(biāo)控制值。成橋后再根據(jù)測量的實際幾何尺寸進行內(nèi)力和應(yīng)力修正。由此可見，事先設(shè)定合理的斜拉橋施工精度目標(biāo)控制值是十分必要的。既可避免架設(shè)階段無止境的調(diào)整索力和線形，又可避免過大的施工誤差累積而影響斜拉橋的耐久性和安全性。本文概要介紹了斜拉橋施工管理方法，依據(jù)近年來大跨度鋼斜拉橋的施工實績，提出了鋼斜拉橋施工管理精度控制目標(biāo)值的建議，供今后大跨度鋼斜拉橋施工參考。二、斜拉橋架設(shè)及施工管理1.架設(shè)步驟以三跨連續(xù)雙塔鋼斜拉橋為例，通常的架設(shè)步驟如圖1所示。2.施工管理概要斜拉橋架設(shè)過程施工管理的重點是架設(shè)計算和線形、索力、主梁應(yīng)力等的施工測量，并適時地對計算值和測量結(jié)果進行分析比較

4、，判斷是否需要對索力和線形進行調(diào)整。如需調(diào)整，則通過調(diào)整索長即調(diào)節(jié)承壓螺母或加墊片的方法使線形和索力的誤差控制在設(shè)定的合理目標(biāo)值以內(nèi)。圖2為斜拉橋施工管理流程。三、架設(shè)計算1.影響架設(shè)精度的因索斜拉橋技術(shù)設(shè)計時，要想準(zhǔn)確掌握架設(shè)各階段的臨時施工荷載及其位置，以及索、塔、梁等預(yù)制構(gòu)件的狀態(tài)等是非常困難的。所以，需在現(xiàn)場按圖1和圖2所給框圖建立能及時提高誤差分析結(jié)果的計算機分析系統(tǒng)。（1）影響斜拉橋架設(shè)誤差的因素作為斜拉橋架設(shè)計算的計算機誤差分析系統(tǒng)，在各架設(shè)階段需要考慮的因素很多，主要有：斜拉索矢度的影響；施工中臨時增設(shè)的支點、絞、支承排架、構(gòu)件和節(jié)點，及其拆除后等引起結(jié)構(gòu)形式的變化；相應(yīng)于斜拉

5、索制作的無應(yīng)力長度、主梁、主塔制作的無應(yīng)力形狀；索、塔、梁的溫度、重量、斷面等的變化。2.斜拉橋架設(shè)誤差分析概念斜拉橋架設(shè)計算與設(shè)計計算的不同點是誤差分析。近期斜拉橋架設(shè)的誤差分析通常是模擬分析法和基于模糊理論的分析法。模擬分析法是把結(jié)構(gòu)誤差、形狀誤差、架設(shè)誤差等誤差因素作為概率變量，借用蒙特卡羅法（Monte-Carlo Methed）和模擬分析而求出斜拉橋建成后的殘留誤差，從而對架設(shè)的管理精度及其對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響作出評價。這一架設(shè)管理精度就是本文所指的斜拉橋施工管理精度目標(biāo)控制值?；谀：碚摳拍畹恼`差分析法是把主梁、塔、索的制造誤差視為變量，并作為制約條件給出上、下限值和設(shè)計者希望的中間

6、值，應(yīng)用非對稱元函數(shù)法求出設(shè)計者滿意的最小值。就斜拉橋而言，是在架設(shè)各階段（包括中跨合龍后），求得對梁、塔線形和主梁斷面力影響最小的最合適的斜拉索預(yù)拉力調(diào)整量。四、斜拉橋施工測量1.測量項目及方法斜拉橋架設(shè)各階段施工測量的主要項目及其內(nèi)容如表1所示。測量方法及設(shè)備如表2所示。2.測量的注意事項（1）測量時間為避免日照變化引起結(jié)構(gòu)線形及應(yīng)力的變化，線形和應(yīng)力的測量應(yīng)在溫度相對穩(wěn)定的日出前短時間內(nèi)完成。因此要求建立自動檢測和輸出系統(tǒng)。 （2）重點測量的工況懸臂架設(shè)時（斜拉索張拉完成以后）；線形調(diào)整前后；邊跨合龍前后；中跨合龍前后。（3）線形測量中應(yīng)適時地進行兩岸通測，以使校核。調(diào)整索力時，應(yīng)考慮對

7、未調(diào)索的影響。主梁應(yīng)力測量時，在架設(shè)全過程中，應(yīng)力測試設(shè)備應(yīng)有長時間累加測試性能。五、斜拉橋施工管理精度目標(biāo)控制值1.近期建造橋梁的施工管理精度控制實績（1）主梁拱度表3表示近期建設(shè)的斜拉橋主梁拱度架設(shè)精度控制實例。（2）塔頂變位控制精度表4表示近期施工的斜拉橋塔頂變位控制精度。（3）索力斜拉索索力施工精度目標(biāo)控制值為0.1To（To恒載時的計算拉力）。2.大跨度鋼斜拉橋施工管理精度控制目標(biāo)值的建議為了縮短大跨度鋼斜拉橋的架設(shè)工期，并使架設(shè)誤差控制在合理范圍內(nèi)，根據(jù)過去斜拉橋施工實績及其模擬分析，特提出鋼斜拉橋施工精度控制目標(biāo)值的建議，供今后斜拉橋施工精度管理參考。（1）主梁拱度Sg=25+0

8、.5（X-25）（l）式中Sg主梁拱度控制誤差（mm）；X距最近支點的距離（m）。（2）上梁塔頂變位St=H/2000（H100m時）St=H/1000（H100m時）（2）式中 St-主梁塔頂沿橋軸向控制變位（mm）；H塔高（自支承橫梁頂計算，mm）。（3）斜拉索頂拉力Sc=0.1To（H100m時）（3）式中Sc-斜拉索拉力控制誤差；To-恒載情況下斜拉索計算拉力。六、結(jié)束語斜拉橋建成以后的施工誤差控制不僅影響結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)力的變化，也對施工工期產(chǎn)生很大影響。我國已建成百余座斜拉橋，至今仍沒有建立合理的施工精度控制標(biāo)準(zhǔn)。本文建議的大跨度鋼斜拉橋施工精度控制目標(biāo)值也可適用于PC梁斜拉橋的施工管

9、理。參考文獻1星野正明.斜拉橋構(gòu)造系設(shè)計一般.橋梁基礎(chǔ)，1985.82野中幸治.鋼斜拉橋架設(shè).橋梁基礎(chǔ)，1985.83前四研一斜拉橋施工管理.橋梁基礎(chǔ)，1986.14龜田正博.Accuracy control for erection of steel cable-stayed bridge by simulation,橋梁基礎(chǔ)，1995.25谷川和夫.Trial calculation of construction accuracy of cable-stayed bridge by simulation, 橫河橋梁技報，1988.16錢廣幸壯.巖黑島斜拉橋架設(shè)精度管理.橫河橋梁技報， 1988.17加地健一.斜張橋架設(shè)精