[PPT]懸索橋的受力分析與施工控制（64頁(yè) 圖文豐富）_ppt

1、懸索橋的受力分析與施工控制懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的受力分析懸索橋施工控制懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的類型（地錨式懸索橋）傳統(tǒng)的地錨式懸索橋指的是以通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸錨錠的纜索作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。主纜是懸索橋結(jié)構(gòu)體系中的最重要的承重構(gòu)件，為受拉的柔性索；索塔是主纜的重要支承構(gòu)件（承受橋梁豎向荷載），以受壓為主；加勁梁是保證車輛行駛、提供結(jié)構(gòu)豎向剛度的梁結(jié)構(gòu)，為受彎為主；吊索是將豎向荷載傳遞到主纜的構(gòu)件，是連系加勁梁與主纜的紐帶，以受拉為主；錨碇是錨固主纜的結(jié)構(gòu)，它將主纜中的拉力傳遞給地基。懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的類型（自錨式懸索橋）自錨式懸索橋在上部橋跨結(jié)構(gòu)的構(gòu)成（主纜

2、、索塔、吊桿、加勁梁）方面與地錨式懸索橋相同，其根本區(qū)別在于自錨式懸索橋主纜是錨固于兩側(cè)的加勁梁梁體中。因此，自錨式懸索橋不需要建造錨錠，但其加勁梁除承受豎向彎曲外，還要承受較大的軸向壓力。自錨式懸索橋的主纜矢跨比一般取1/51/6，而地錨式懸索橋的主纜矢跨比一般取1/91/11。三汊磯大橋橋型圖懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（地錨式懸索橋）地錨式懸索橋一般采用先纜后梁的施工工序。其特征性的施工工序如下：錨錠、索塔施工主纜架設(shè)、吊桿安裝加勁梁架設(shè)橋面板架設(shè)、二期恒載施工加勁梁架設(shè)方法跨纜吊機(jī)吊裝（適用跨江河橋）如國(guó)內(nèi)江陰長(zhǎng)江大橋、武漢陽(yáng)邏大橋纜索吊機(jī)吊裝（適用山區(qū)橋梁）如國(guó)內(nèi)滬瑞北盤江橋

3、、湖北四渡河大橋橋面吊機(jī)吊裝（適用各類橋梁）如國(guó)內(nèi)滬瑞壩凌河大橋軌索運(yùn)梁（適用山區(qū)橋梁）如國(guó)內(nèi)湖南矮寨大橋懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（地錨式懸索橋）陽(yáng)邏橋跨纜吊機(jī)起吊鋼箱梁節(jié)段北盤江橋纜索吊機(jī)吊運(yùn)鋼桁梁節(jié)段跨纜吊機(jī)騎跨在主纜上。目前跨纜吊機(jī)無(wú)負(fù)載行走能力，因此要求加勁梁節(jié)段運(yùn)輸?shù)綐蛭幌路?，由跨纜吊機(jī)垂直起吊。纜索吊機(jī)騎需單獨(dú)設(shè)置。跨纜吊機(jī)可實(shí)現(xiàn)負(fù)載行走和垂直提升，是山區(qū)大跨懸索橋常用加勁梁架設(shè)方式。懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（地錨式懸索橋）壩凌河橋橋面吊機(jī)起吊鋼桁梁片矮寨橋軌索滑移法運(yùn)梁足尺試驗(yàn)橋面吊機(jī)安裝在加勁梁上。橋面吊機(jī)廣泛用于大跨橋梁施工，在山區(qū)懸索橋中，通過(guò)橋面運(yùn)

4、送桁片到吊裝位置，由橋面吊機(jī)吊裝就位。軌索運(yùn)梁突破了傳統(tǒng)山區(qū)懸索橋加勁梁施工技術(shù)，創(chuàng)新性利用纜索系統(tǒng)形成加勁梁運(yùn)送纜索通道，由運(yùn)梁小車完成加勁梁的運(yùn)送工作。懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（自錨式懸索橋）自錨式懸索橋一般采用先梁后纜的施工工序。其特征性的施工工序如下：索塔、橋墩施工加勁梁架設(shè)主纜架設(shè)、吊桿張拉二期恒載施工加勁梁架設(shè)方法支架法施工（適用通航要求低）如國(guó)內(nèi)撫順天湖大橋、浙江北關(guān)大橋頂推法施工（適用通航要求高）如國(guó)內(nèi)長(zhǎng)沙三汊磯橋、佛山平勝大橋體系轉(zhuǎn)換方法吊桿張拉法如國(guó)內(nèi)佛山平勝大橋頂升加勁梁法如國(guó)內(nèi)長(zhǎng)沙三汊磯橋懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（自錨式懸索橋）北關(guān)大橋支架法施工

5、混凝土加勁梁三汊磯大橋頂推法施工鋼箱梁支架法施工是自錨式懸索橋加勁梁架設(shè)施工中常用的方法，費(fèi)用低，便于加勁梁的線形控制；但會(huì)對(duì)通航產(chǎn)生影響。頂推法施工是大跨度自錨式懸索橋加勁梁架設(shè)中常用的方法。施工速度快，不影響通航；但加勁梁線形控制難度較大。懸索橋類型及施工特點(diǎn)懸索橋的施工特點(diǎn)（自錨式懸索橋）平勝大橋吊桿張拉法體系轉(zhuǎn)換三汊磯大橋頂升加勁梁法體系轉(zhuǎn)換平勝大橋吊桿上部采用銷接式，下端穿過(guò)梁體。利用接長(zhǎng)桿進(jìn)行吊桿的張拉，使加勁梁的荷載傳遞到主纜，吊桿張拉完成后，即完成體系轉(zhuǎn)換。三汊磯大橋吊桿上下均采用銷接式。通過(guò)頂升鋼箱梁，使吊桿能在基本無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行安裝，當(dāng)鋼箱梁落梁后，吊桿傳力，完成體系轉(zhuǎn)換

6、。懸索橋的受力分析分析方法及內(nèi)容目前懸索橋精確分析通常采用懸鏈線理論和非線性有限元分析相結(jié)合的方法進(jìn)行。懸索橋分析的主要內(nèi)容如下：1）精確合理地確定懸索橋恒載成橋狀態(tài)下的構(gòu)形與內(nèi)力；2）精確分析懸索橋運(yùn)營(yíng)階段在活載及其它附加荷載作用下的靜力響應(yīng)；3）合理確定懸索橋各施工階段的受力狀態(tài)與構(gòu)形，以期達(dá)到恒載成橋時(shí)的設(shè)計(jì)要求；由于主纜是懸索橋最重要的受力構(gòu)件，因此懸索橋的受力分析基本上也是以主纜的分析為主。懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）懸索橋主纜索形力學(xué)模型簡(jiǎn)化圖 分段懸鏈線模型簡(jiǎn)圖 懸索橋主纜所受荷載為沿弧長(zhǎng)均布的主纜自重及通過(guò)吊索傳遞的集中荷載(加勁梁、索夾、吊索及錨頭自重和二期恒載

7、)，因此懸索橋的受力可簡(jiǎn)化為承受沿弧長(zhǎng)均布荷載加吊索處作用有集中力的柔性索。圖a所示的索的力學(xué)模型無(wú)法直接求解，可以選取吊點(diǎn)間的索段（分段懸鏈線）為研究對(duì)象，建立懸鏈線平衡方程，即可求解該索段成橋狀態(tài)下的有應(yīng)力索長(zhǎng)si、線形ci和索力H和V。懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）根據(jù)分段懸鏈線理論，可以推導(dǎo)得到式（1）（1） 根據(jù)式（1），可得到每段分段懸鏈線的吊點(diǎn)高差ci，式（2）（2） 根據(jù)曲線積分，可以得到分段懸鏈線的有應(yīng)力索長(zhǎng)s，式（3）（3） 根據(jù)張力下索的伸長(zhǎng)量，可得到分段懸鏈線的無(wú)應(yīng)力索長(zhǎng)s0，式（4）（4） 懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）主纜線形的迭代求解（成橋

8、線形計(jì)算）由于分段懸鏈線計(jì)算公式為隱式表達(dá)，因此求解需要通過(guò)迭代完成。下面給出成橋線形迭代的一種處理方法：1）根據(jù)確定的設(shè)計(jì)IP/TP點(diǎn)將橋跨分為中跨、邊跨等若干計(jì)算段，分別進(jìn)行迭代。懸索橋主纜設(shè)計(jì)控制IP點(diǎn) 如右圖，進(jìn)行分段懸鏈線理論分析時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)IP點(diǎn)，將主纜分為左邊跨、左中跨、右中跨、右邊跨等各計(jì)算段。迭代收斂條件中線形控制：利用cif ，其中f 是計(jì)算段IP點(diǎn)間的豎向高差。懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）2）首先進(jìn)行中跨計(jì)算段的迭代。假定迭代初始值 H=ql2/8f，V=ql (1+8f 3 /3l 2)+Pi。3）將迭代初始值H、V帶入式（1）和式（2)，可以計(jì)算得到

9、1、1及c14）對(duì)1i個(gè)分段懸鏈線進(jìn)行迭代，可以依次計(jì)算得到 i、i及ci ；同時(shí)利用式（3）和式（4），可依次計(jì)算得到各分段si。5）令V siq +Pi H ch(2 n n )，H=H+ H; 重復(fù)迭代步驟(3)、步驟(4)，直到前后兩次V的絕對(duì)差值V小于容許小值，同時(shí)c ci f ，則認(rèn)為中跨計(jì)算段的初次迭代完成，得到H中、V中。 其中， H( c - (li3/S2H) V)/ (li2ci/S2H) 6）假定邊跨迭代初始值H= H中，重復(fù)步驟(2)(5)，對(duì)邊跨計(jì)算段進(jìn)行迭代，完成迭代，得到邊跨H邊。懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）7）令HH中 H邊，以H H對(duì)中跨、邊跨

10、進(jìn)行迭代計(jì)算，直到前后兩次H 的絕對(duì)差值小于容許小值 。則認(rèn)為全部計(jì)算段的迭代完成。8）求解主纜成橋線形節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)：S=si ， S0=s0i ，xi=xi-1+li ， yi= yi-1+ci 。主纜線形的迭代求解（空纜線形）:根據(jù)無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度不變的原理，可以利用懸鏈線方程進(jìn)行空纜線形的迭代計(jì)算。（5） （6） 懸索橋的受力分析主纜分析（懸鏈線分析理論）下面給出空纜線形迭代的一種處理方法： (此處q為空纜重力集度）1）令c=f ，H=ql2/8f ，代入式（5）中，計(jì)算得到和值。2）將和值代入式（4）中，計(jì)算得到S0， S0= S0 S0 。3）令H= S0/(2sh(ql/2H) /q ch(

11、ql/2H) /H)，得到新的H=H+ H ，代入式（6)，可計(jì)算得到新的c；4）重復(fù)進(jìn)行步驟1）3)的迭代，直到 S0 ，則認(rèn)為計(jì)算段初次迭代完成，計(jì)算邊界水平力H及矢高c。5）計(jì)算L=（ H中H邊）， 表示索塔在單位力作用下的變形量，令中、邊跨的長(zhǎng)度l l- L，重新進(jìn)行中、邊跨的迭代分析，直到 L 。則認(rèn)為全部計(jì)算段的迭代完成。6）此時(shí)，就可以計(jì)算得到索鞍預(yù)偏量L和空纜預(yù)抬量cf 。懸索橋的受力分析主纜分析（非線性有限元分析）懸索橋結(jié)構(gòu)的受力分析屬于大位移小應(yīng)變的幾何非線性問(wèn)題，宜采用UL格式建立增量平衡方程。有限元建模的單元選擇：懸索橋的主纜宜采用專用的索單元模擬吊桿間的懸鏈線單元，也

12、可采用36個(gè)只拉桿單元模擬吊桿間的懸鏈線單元。懸索橋的吊索可采用只拉桿單元模擬。懸索橋的索塔及橫梁宜采用考慮剪切的Timoshenko梁?jiǎn)卧M。懸索橋的整體分析時(shí)，加勁箱梁可采用魚(yú)骨梁?jiǎn)卧M，魚(yú)骨梁通過(guò)剛臂與吊索連接，加勁桁梁宜采用空間桿單元模擬橫梁桿件。吊索通過(guò)上下剛臂與主纜、主梁連接，以模擬上下錨頭的剛性。索塔橫梁上與主橋鋼桁梁連接的豎向支座采用豎向鏈桿模擬，橫向抗風(fēng)支座用橫橋向位移約束模擬。懸索橋的受力分析主纜分析（非線性有限元建模）主索鞍的模擬：方法1如圖a模型，主索鞍與塔頂之間用（1-6)、（6-7)兩個(gè)桿單元模擬，可模擬索鞍在塔頂?shù)呢Q向傳力及預(yù)偏調(diào)整等行為。方法2采用塔頂節(jié)點(diǎn)7

13、作為主節(jié)點(diǎn)，主索鞍頂點(diǎn)1作為從節(jié)點(diǎn)，利用主從約束條件模擬主索鞍在塔頂?shù)囊苿?dòng)，釋放從節(jié)點(diǎn)1的縱向位移，從節(jié)點(diǎn)的其它邊界條件與主節(jié)點(diǎn)相同。圖b 主索鞍建模圖17懸索橋的受力分析主纜分析（非線性有限元建模）散索鞍的模擬：散索鞍位于錨碇前，起支撐轉(zhuǎn)向及分散束股便于主纜錨固的作用，如圖a所示。與塔頂主索鞍不同的是，散索鞍在主纜受力或溫度變化時(shí)要隨主纜同步移動(dòng)，其形式為擺柱式 。采用一個(gè)軸向剛度和彎曲剛度無(wú)窮大的梁?jiǎn)卧B接1，2點(diǎn)，釋放2點(diǎn)縱向轉(zhuǎn)動(dòng)約束來(lái)模擬散索鞍的鉸接擺柱作用。圖中1點(diǎn)為成橋狀態(tài)散索鞍IP點(diǎn)，2點(diǎn)為散索鞍固定點(diǎn)。圖a 散索鞍示意圖圖b 散索鞍建模圖懸索橋的受力分析主纜分析（非線性有限元建

14、模）圖a 北盤江大橋主纜成橋分析模型圖b 矮寨大橋主纜成橋分析模型懸索橋的受力分析主纜分析（非線性有限元建模）圖c 三汊磯大橋主纜成橋分析模型圖d 三汊磯大橋頂升鋼箱梁落梁體系轉(zhuǎn)換施工控制分析模型橋跨空纜有限元模型懸索橋的受力分析主纜分析（分析步驟） 精確計(jì)算懸索橋成橋及空纜主纜線形可采用有限元分析與懸鏈線理論分析相結(jié)合的方法進(jìn)行 :一次成橋分析模型恒載成橋變形、內(nèi)力得到空纜及成橋結(jié)構(gòu)有限元模型線形、內(nèi)力滿足成 橋目標(biāo)是否代入懸鏈線理論迭代求解程序求解主纜成橋線形、索長(zhǎng)S和索力主纜空纜線形、索力和吊索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度迭代求解迭代求解更新模型得到空纜預(yù)抬量、索鞍預(yù)偏量、索夾預(yù)偏量、主纜及吊索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度

15、等數(shù)據(jù)比較 主纜分析的主要目之一的是建立精確的空纜、成橋的橋跨結(jié)構(gòu)有限元模型，為運(yùn)營(yíng)階段受力分析和施工控制分析提供基礎(chǔ)條件。MIDAS 分析懸索橋的基本方法 主纜模型：節(jié)線法 利用有限元分析懸索橋，最重要的是確定主纜線形，midas軟件利用節(jié)線法計(jì)算空纜線形。此方法在懸索橋（廣安大橋、永宗大橋、日本明石海峽大橋）等廣泛應(yīng)用. 節(jié)線法利用加勁梁、吊桿自重作用下產(chǎn)生的內(nèi)力平衡條件來(lái)計(jì)算主纜的坐標(biāo)和張力的方法。 圖a 吊桿間主纜的張力分布圖節(jié)線法在豎平面內(nèi)的分析 下圖為主纜在豎向平面上的投影，假設(shè)一個(gè)跨度內(nèi)的吊桿數(shù)量為N-1，則吊桿將該跨分割成N跨。圖 投影在X-Z平面上的主纜形狀和力的平衡MIDA

16、S 分析懸索橋的基本方法MIDAS 分析懸索橋的基本步驟1、定義主纜、索塔，主梁、吊桿等截面和材料特性；2、初步建模，打開(kāi)建模助手，輸入相應(yīng)參數(shù)并運(yùn)行，形成幾何剛度荷載和初始單元內(nèi)力數(shù)據(jù)。3、精細(xì)建模，根據(jù)實(shí)際情況修改邊界條件，單元類型，荷載等。并定義主纜上點(diǎn)為更新點(diǎn)組，塔頂上點(diǎn)及主纜最低點(diǎn)定義為垂點(diǎn)組；MIDAS 分析懸索橋的基本方法4、定義懸索橋分析控制數(shù)據(jù)后運(yùn)行，運(yùn)行過(guò)程中需確認(rèn)是否最終收斂，運(yùn)行結(jié)束后程序提供平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力數(shù)據(jù)；5、建立成橋模型，將所有結(jié)構(gòu)、邊界條件，荷載定義成相應(yīng)結(jié)構(gòu)組、邊界組、荷載組，在施工對(duì)話框選擇“考慮非線性分析/獨(dú)立模型”，并勾選“包含平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力”。M

17、IDAS 分析懸索橋的基本方法6、運(yùn)行分析查看施工階段位移是否接近于0以及一些構(gòu)件的內(nèi)力是否與幾何剛度荷載表格或平衡單元節(jié)點(diǎn)內(nèi)力數(shù)據(jù)相等；7、各項(xiàng)表格滿足要求后可進(jìn)行倒拆施工階段分析或成橋狀態(tài)各種分析；8、利用midas進(jìn)行懸索橋分析的流程如有圖所示。懸索橋的受力分析運(yùn)營(yíng)階段分析在主纜分析得到的成橋恒載狀態(tài)橋梁有限元模型基礎(chǔ)上，就可以用荷載增量法進(jìn)行運(yùn)營(yíng)階段活載、溫度及風(fēng)載等工況影響分析。下面給出的是北盤江大橋在各種工況下的分析結(jié)果圖形：活載作用下主纜索力影響線圖活載作用下加勁梁撓度影響線圖懸索橋的受力分析運(yùn)營(yíng)階段分析系統(tǒng)升溫25時(shí)的主纜變形圖（m）系統(tǒng)升溫25時(shí)的加勁梁變形圖（m）系統(tǒng)升溫2

18、5時(shí)的索塔變形圖（m）懸索橋的受力分析運(yùn)營(yíng)階段分析橫向風(fēng)荷載作用下的主纜變形圖（m）橫向風(fēng)荷載作用下的橋面板彎矩圖（m）橫向風(fēng)荷載作用下的加勁梁變形圖（m）懸索橋的受力分析施工控制分析（初步成果）空纜、成橋主纜線形變化（得到主纜預(yù)抬量等數(shù)據(jù)）根據(jù)空纜、成橋主纜節(jié)點(diǎn)x坐標(biāo)變化得到索夾預(yù)偏量 中、邊跨主纜索長(zhǎng) 單位：m(邊錨跨總長(zhǎng)已扣除連接件長(zhǎng)度1.147m)項(xiàng)目分 項(xiàng)施工控制計(jì)算值無(wú) 應(yīng) 力 索 長(zhǎng)邊錨跨錨跨19.940邊跨205.143邊錨跨總長(zhǎng)223.937中跨648.844全跨1096.718有 應(yīng) 力 索 長(zhǎng)錨跨20.000邊跨205.772中跨650.741伸 長(zhǎng) 量錨跨0.061邊跨

19、0.634中跨1.897全跨3.287項(xiàng)目分 項(xiàng)計(jì)算值成橋恒載狀態(tài)主纜受力情況表 單位：tonf(上述索力為單根主纜的力)拉力地錨點(diǎn)10300.9散索鞍錨跨側(cè)10316.1邊跨側(cè)10314.3主索鞍邊跨側(cè)10422.5中跨側(cè)10337.1水平力地錨點(diǎn)8423.5散索鞍錨跨側(cè)8423.5邊跨側(cè)9673.7主索鞍邊跨側(cè)9673.7中跨側(cè)9673.7豎向力地錨點(diǎn)-5929.0散索鞍錨跨側(cè)5955.4邊跨側(cè)3578.2主索鞍邊跨側(cè)3879.2中跨側(cè)3643.4塔頂壓力7522.6懸索橋的受力分析施工控制分析（初步成果）根據(jù)成橋分析得到的吊索成橋索力值（可計(jì)算吊索無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度）北盤江地錨式懸索橋主索鞍頂推

20、量計(jì)算表施工階段空纜一期恒載上橋二期恒載上橋預(yù)偏量（mm）9291560北盤江地錨式懸索橋主索索塔預(yù)拋高施工階段鎮(zhèn)寧岸索塔勝景關(guān)岸索塔預(yù)拋高（mm）6249懸索橋的施工控制懸索橋施工控制要點(diǎn)作為懸索橋最主要的受力構(gòu)件，主纜一旦架設(shè)完畢，就無(wú)法再調(diào)整其線形。而主纜空纜線形的架設(shè)誤差會(huì)對(duì)后續(xù)各個(gè)施工階段產(chǎn)生顯著影響。因此，懸索橋施工控制關(guān)鍵是精確控制主纜空纜架設(shè)線形。對(duì)懸索橋的施工誤差進(jìn)行反饋控制時(shí)，調(diào)整手段十分有限。因此，懸索橋施工控制的要點(diǎn)之一是精確確定各構(gòu)件的理論安裝尺寸。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制要點(diǎn)懸索橋的索塔設(shè)計(jì)成主要承受豎向荷載。在施工過(guò)程中，由于主纜線形和索力的不斷變化，兩側(cè)主

21、纜力的水平分量可能會(huì)不平衡而導(dǎo)致索塔承受較大水平側(cè)向力作用。懸索橋施工控制要點(diǎn)之一是將索塔施工過(guò)程中承受的水平側(cè)向力控制在安全范圍內(nèi)（通過(guò)頂推索鞍）。加勁梁的架設(shè)是懸索橋施工的重要工序，加勁梁的架設(shè)過(guò)程中，其受力狀態(tài)與成橋狀態(tài)有顯著差異。因此，加勁梁的架設(shè)控制是懸索橋的主要施工控制要點(diǎn)之一。其中，自錨式懸索橋需要嚴(yán)格控制加勁梁的架設(shè)及體系轉(zhuǎn)換控制；地錨式懸索橋需要嚴(yán)格控制其施工過(guò)程的加勁梁連接狀態(tài)。懸索橋的施工控制修正計(jì)算參數(shù)識(shí)別實(shí)際計(jì)算參數(shù)與設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的差異，并修正理論分析數(shù)據(jù)，對(duì)懸索橋的施工控制非常重要。其中，主纜及吊索彈性模量及截面積、索塔砼彈性模量及重度、加勁梁彈性模量及重度、砼徐變

22、函數(shù)、二恒的實(shí)際荷載等是主要的待修正計(jì)算參數(shù)。在取得上述計(jì)算參數(shù)的實(shí)際評(píng)估值后，需要代入懸索橋成橋及空纜主纜線形精確計(jì)算方法重新進(jìn)行迭代分析。這一步驟是對(duì)合理空纜目標(biāo)進(jìn)行校核和修正的必要過(guò)程。通過(guò)這一過(guò)程，可以得到實(shí)際主纜無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度、實(shí)際空纜線形、索鞍預(yù)偏量、索塔預(yù)抬量等重要理論控制數(shù)據(jù)指標(biāo)。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）主纜各索股無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度（廠內(nèi)標(biāo)記各IP點(diǎn)位置）此指標(biāo)是主纜空纜線形控制的基礎(chǔ)，是關(guān)鍵控制指標(biāo)之一。利用修正計(jì)算參數(shù)后的空纜與成橋理論分析數(shù)據(jù)得出。注意：索股無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度計(jì)算中須考慮主、散索鞍半徑對(duì)主纜長(zhǎng)度的影響。修正方法是找出主纜在主、散索鞍上的切點(diǎn)

23、位置，按切點(diǎn)位置進(jìn)行迭代計(jì)算，算出切點(diǎn)之間各索段的有應(yīng)力索長(zhǎng)和彈性伸長(zhǎng)，再計(jì)算出主纜繞主、散索鞍圓弧段的有應(yīng)力索長(zhǎng)和彈性索長(zhǎng)。求切點(diǎn)位置采用迭代逼近方法，初始位置取索鞍上圓弧端點(diǎn)，然后以此切點(diǎn)作為各跨主纜的端點(diǎn)進(jìn)行迭代計(jì)算，可算得主纜端點(diǎn)處的斜率，按此斜率重新算得新的切點(diǎn)位置，如此循環(huán)，直至前后切點(diǎn)坐標(biāo)之差小于給定誤差限。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）索塔預(yù)拋高受索塔在成橋豎向壓力下的變形和砼的徐變收縮影響，索塔施工時(shí)需設(shè)置塔頂預(yù)拋高，才能保證成橋狀態(tài)下主纜塔頂IP點(diǎn)符合設(shè)計(jì)值。在進(jìn)行主索塔的施工時(shí)，混凝土澆筑時(shí)的實(shí)際溫度一般不會(huì)恰好符合設(shè)計(jì)溫度；因此，還需要在立模標(biāo)

24、高定位時(shí)，對(duì)立模標(biāo)高進(jìn)行溫度修正。（施工時(shí)應(yīng)避免不均勻溫度場(chǎng)對(duì)定位測(cè)量的影響）施工索塔預(yù)拋高成橋壓縮量+徐變收縮量+溫度修正量。鎮(zhèn)寧岸索塔左側(cè)塔柱鎮(zhèn)寧岸索塔右側(cè)塔柱勝境關(guān)岸索塔左側(cè)塔柱勝境關(guān)岸索塔右側(cè)塔柱成橋恒載工況36.8138.7831.5630.34考慮三年徐變51.5454.4244.2242.12考慮五年徐變57.5860.8649.4047.07考慮十年徐變65.7869.6456.2453.78懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）散索鞍預(yù)轉(zhuǎn)量散索鞍在從安裝后，經(jīng)歷空纜架設(shè)、鋼桁梁吊裝、二恒上橋等施工工序后，最終達(dá)到成橋固定狀態(tài)；在施工過(guò)程中，散索鞍需處于擺動(dòng)鉸

25、的可轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，則成橋的角度與空纜時(shí)的角度有一個(gè)差值，稱為散索鞍的預(yù)轉(zhuǎn)量。 散索鞍修正主索塔預(yù)拋高影響后的理論預(yù)轉(zhuǎn)量 單位：度鎮(zhèn)寧岸左側(cè)鎮(zhèn)寧岸右側(cè)勝境關(guān)岸左側(cè)勝境關(guān)岸右側(cè)散索鞍預(yù)轉(zhuǎn)量0.9790.9790.9780.978在施工實(shí)際定位時(shí)，還需要考慮散索鞍鞍體實(shí)測(cè)定位尺寸誤差對(duì)控制數(shù)據(jù)的影響；因此，需要在索鞍體定位測(cè)量后，給出定位尺寸誤差修正的指令單；才能最終確定實(shí)際的索鞍預(yù)轉(zhuǎn)控制數(shù)據(jù)。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）主索鞍預(yù)偏量施工過(guò)程中，隨著施工工序的不斷完成，主纜中應(yīng)力水平的不斷增加，主索鞍逐漸靠近設(shè)計(jì)成橋位置；而主索鞍成橋與空纜縱橋向水平位置之間有一個(gè)差值，施工控

26、制項(xiàng)目稱為主索鞍的預(yù)偏量。主索鞍如何從初始位置移向設(shè)計(jì)位置，一般有三種控制方式：1）在所有施工工序完成后，主索鞍一次頂推到設(shè)計(jì)位置。2）每完成一個(gè)的主要施工工序，主索鞍向設(shè)計(jì)位置頂推一次。3）以計(jì)算的最大塔偏限值為控制值，在施工過(guò)程中，多次進(jìn)行主索鞍的頂推，觀測(cè)實(shí)測(cè)主塔縱向塔偏值是否接近最大塔偏限值來(lái)決定頂推主索鞍的時(shí)機(jī)。北盤江大橋采用控制方法3，一共進(jìn)行了11次頂推；三汊磯大橋采用控制方法3，一共進(jìn)行了6次頂推。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）索塔塔偏限值主纜不平衡水平力、風(fēng)荷載、不均勻溫度場(chǎng)等各種作用對(duì)主索塔產(chǎn)生的效應(yīng)雖各不相同的，但其作用效應(yīng)均可用塔偏的形式來(lái)體現(xiàn)

27、，因此選擇塔偏作為后續(xù)施工階段的主索塔受力安全性的控制參數(shù)。根據(jù)最不利組合：自重+體系升溫梯度溫度場(chǎng)縱向風(fēng)荷載+索塔塔偏。在此荷載作用組合情況下，以下塔柱表面拉應(yīng)力不超過(guò)塔柱砼抗拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值的90作為控制指標(biāo)，可以得到保證主索塔受力安全的最大塔偏限值。施工中，利用塔偏限值確定索鞍頂推時(shí)機(jī)，一旦塔偏達(dá)到限值，則進(jìn)行索鞍頂推工作。索鞍頂推量1.6倍塔偏限值。北盤江大橋纜索施工階段各塔柱塔偏控制指令 單位：mm鎮(zhèn)寧岸索塔左側(cè)塔柱鎮(zhèn)寧岸索塔右側(cè)塔柱勝境關(guān)岸索塔左側(cè)塔柱勝境關(guān)岸索塔右側(cè)塔柱主索塔塔偏控制值120120100100懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）貓道線形貓道是主纜架

28、設(shè)和吊桿安裝的重要高空作業(yè)通道。貓道架設(shè)線形要求能很好地跟隨空纜線形，與主纜中心高度差宜在1.4m左右。貓道線形設(shè)計(jì)的基本原則：中跨、邊跨貓道承重索工作狀態(tài)水平分力相等，即貓道施工設(shè)計(jì)應(yīng)保證主索塔不出現(xiàn)大的施工塔偏。確保中跨貓道承重索工作線形作為主要控制項(xiàng)目，邊跨貓道承重索工作線形作為次要控制項(xiàng)目。北盤江大橋貓道承重索空纜控制數(shù)據(jù)邊跨無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度（m）中跨無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度（m）中跨中點(diǎn)空纜標(biāo)高（m）邊跨索力（kN）中跨索力（kN）貓道承重索199.87638.27905.897147137 在實(shí)際施工時(shí)，貓道的架設(shè)應(yīng)以無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度控制為主，標(biāo)高控制為輔。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程

29、順序）主纜基準(zhǔn)索股架設(shè)線形主纜的空纜架設(shè)施工是懸索橋橋的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)之一，其施工質(zhì)量直接影響成橋目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。而在這一施工階段，基準(zhǔn)索股的空纜架設(shè)又是主纜空纜架設(shè)施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；鶞?zhǔn)索股線形是后續(xù)架設(shè)索股線形的基準(zhǔn)參考，其架設(shè)的質(zhì)量直接影響主纜束纜后的空纜中心索股的線形；因此，基準(zhǔn)索股的空纜線形控制是施工控制的關(guān)鍵控制任務(wù)之所在。 基準(zhǔn)索股的線形控制步驟：索股入鞍初定位穩(wěn)定監(jiān)測(cè)線形調(diào)整再穩(wěn)定監(jiān)測(cè)再線形調(diào)整（反復(fù)、步） 連續(xù)監(jiān)測(cè)穩(wěn)定調(diào)整結(jié)束：測(cè)量架設(shè)誤差。穩(wěn)定監(jiān)測(cè)要求在穩(wěn)定溫度場(chǎng)情況下進(jìn)行索股控制點(diǎn)高程測(cè)量、索鞍主纜IP點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量、索股溫度測(cè)量。（測(cè)量數(shù)據(jù)用于校核實(shí)測(cè)線形）懸索橋的施工控制懸索橋

30、施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）主纜基準(zhǔn)索股架設(shè)線形（續(xù)）線形調(diào)整是根據(jù)校核的實(shí)測(cè)線形與理想線形的差值，進(jìn)行索股控制點(diǎn)高程的調(diào)整。一般根據(jù)索長(zhǎng)改變量ds與其跨中垂度改變量df之間的變化關(guān)系，通過(guò)改變需調(diào)整跨的索長(zhǎng)進(jìn)行高程調(diào)整。理想基準(zhǔn)索股架設(shè)線形數(shù)據(jù)基準(zhǔn)索股理論架設(shè)線形數(shù)據(jù)溫度修正線形數(shù)據(jù)主塔預(yù)拋高修正線形數(shù)據(jù)主塔塔偏修正線形數(shù)據(jù)。主纜基準(zhǔn)索股和一般索股的架設(shè)過(guò)程中需要注意以下事項(xiàng)： 1）索股調(diào)整一般在夜間溫度穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行，索股調(diào)整順序?yàn)橄戎锌?、再邊跨、最后錨跨；中跨及邊跨索股線形調(diào)整就位后，將索股在索鞍內(nèi)固定，然后調(diào)整錨跨。索股調(diào)整時(shí)，應(yīng)使索鞍保持在預(yù)偏、預(yù)轉(zhuǎn)位置不動(dòng)。 懸索橋的施工控制

31、懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）主纜基準(zhǔn)索股架設(shè)線形（續(xù)） 2) 基準(zhǔn)索股的空纜線形控制以中跨跨中點(diǎn)的標(biāo)高控制為關(guān)鍵控制點(diǎn)，在調(diào)索時(shí)必須保證此關(guān)鍵控制點(diǎn)的標(biāo)高符合要求(15mm)； 3) 邊跨跨中點(diǎn)的標(biāo)高為輔助控制點(diǎn)，調(diào)索時(shí)采用標(biāo)高數(shù)據(jù)與標(biāo)記點(diǎn)雙控，要求控制散索鞍上的標(biāo)記點(diǎn)與基準(zhǔn)索上相應(yīng)標(biāo)記點(diǎn)基本重合(20mm)的情況下，邊跨跨中點(diǎn)的標(biāo)高調(diào)整接近理論標(biāo)高數(shù)據(jù)(30mm)。 4) 基準(zhǔn)索調(diào)索應(yīng)避免在陣風(fēng)較強(qiáng)的情況下進(jìn)行，避免索的振動(dòng)導(dǎo)致的測(cè)量誤差。 5) 一般索股的線形控制采用相對(duì)垂度法。每跨選取6個(gè)以上截面與基準(zhǔn)索股進(jìn)行相對(duì)垂度測(cè)量，確定一般索的線形是否與基準(zhǔn)索線形一。 6) 一般索股

32、線形調(diào)整時(shí)應(yīng)注意索股溫度場(chǎng)與基準(zhǔn)索股保持一致。 懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）錨跨索股張拉力錨跨索股張拉力控制是提高主纜各索股受力均勻性，保證錨跨索股無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度符合理論計(jì)算要求的必要手段。一般在空纜索股架設(shè)完成后進(jìn)行控制調(diào)整。錨跨索股張拉力各索股理論張拉力+溫度引起錨邊跨索力變化的差值。注意事項(xiàng)：1）錨跨索股張拉應(yīng)盡可能選擇在夜晚穩(wěn)定溫度場(chǎng)下進(jìn)行，盡可能減小與設(shè)計(jì)溫度間的差值。2）如主纜各索股在架設(shè)時(shí)處于高溫天氣，錨跨索股張力按理論值張拉控制精度較差，且索股的力也可能不均勻；建議在主纜束纜，放松散索鞍后，再次調(diào)整各索股的錨固張拉力。3）錨跨索股張拉力的測(cè)試可采用壓力傳

33、感器法或頻率法進(jìn)行。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）索夾預(yù)偏量索夾在空纜時(shí)的位置與成橋時(shí)的位置有很大的差異，只有準(zhǔn)確地計(jì)算出這種差異，才能保證成橋時(shí)吊索處于設(shè)計(jì)的豎直位置，因此空纜索夾坐標(biāo)放樣控制是纜索系統(tǒng)施工控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。實(shí)際索夾預(yù)偏量索夾理論預(yù)偏量溫度修正預(yù)偏數(shù)據(jù)。東岸側(cè) 橫截面 西岸側(cè)如上圖，實(shí)際操作時(shí)，一般用頂面P1/P2點(diǎn)作為索夾預(yù)偏量測(cè)量控制點(diǎn)。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）吊索無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度吊索無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度一般應(yīng)在空纜架設(shè)完成后，得到空纜線形誤差后確定，以較好地消除空纜線形誤差對(duì)加勁梁架設(shè)的影響。吊索誤差修正長(zhǎng)度按如下方

34、法計(jì)算：將實(shí)測(cè)塔偏誤差、索鞍定位誤差等計(jì)入非線性有限元分析模型，修正實(shí)際空纜懸鏈線與理想空纜懸鏈線的差值，通過(guò)一次正裝成橋分析，求得的主纜各吊點(diǎn)計(jì)算成橋線形與設(shè)計(jì)線形的差值，即為吊索誤差修正長(zhǎng)度。 實(shí)際吊索無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度吊索理論無(wú)應(yīng)力下料長(zhǎng)度吊桿誤差修正長(zhǎng)度數(shù)據(jù)。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）加勁梁節(jié)段連接（地錨式懸索橋）在加勁梁吊裝過(guò)程中，主纜的線形隨著加勁梁的吊裝進(jìn)展不斷改變，加勁梁節(jié)段間的連接設(shè)計(jì)，對(duì)梁段施工過(guò)程的受力和成橋狀態(tài)的內(nèi)力都有明顯的影響。目前國(guó)內(nèi)懸索橋鋼加勁梁架設(shè)過(guò)程中節(jié)段連接設(shè)計(jì)基本分為三種：一種是采用的逐段鉸結(jié)法，一種是逐段剛結(jié)法，第三種是剛鉸混

35、合法。逐端鉸接法是在吊裝加勁梁的過(guò)程中，讓加勁梁節(jié)段在上弦處通過(guò)“鉸”連接，對(duì)于下弦則任其自由的節(jié)段連接設(shè)計(jì)。這種連接設(shè)計(jì)可保證一、二期恒載均由主纜承受，鋼桁加勁梁恒載成橋下的內(nèi)力狀態(tài)近似為簡(jiǎn)支桁架在恒載作用下內(nèi)力，與懸索橋加勁梁的最理想恒載內(nèi)力狀態(tài)最為接近。逐段剛結(jié)法指每吊一個(gè)節(jié)段，就立即同已吊裝好的節(jié)段剛結(jié)。這種連接設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致鋼加勁梁中出現(xiàn)較大的施工應(yīng)力；同時(shí)鋼桁梁恒載內(nèi)力狀態(tài)也不理想。（采用橋面吊機(jī)施工加勁梁一般采用逐端剛接法）懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）加勁梁節(jié)段連接（續(xù)）剛鉸混合法是由逐段鉸結(jié)法和逐段剛結(jié)法結(jié)合使用的連接方法。在吊裝加勁梁的過(guò)程中，將加勁

36、梁分為多個(gè)大段，在大段內(nèi)部各梁段施工時(shí)逐段剛結(jié)，在大段與大段之間采用鉸結(jié)，以消除梁段內(nèi)的施工內(nèi)力。國(guó)內(nèi)建成的懸索橋中，采用鋼桁加勁梁的豐都長(zhǎng)江大橋、忠縣長(zhǎng)江二橋、角籠壩大橋、北盤江大橋、四渡河大橋等均采用逐段鉸結(jié)施工法并采用二恒等代荷載工序；虎門大橋、汕頭海灣橋、西陵長(zhǎng)江大橋和廈門海滄大橋東航道懸索橋（均為鋼箱加勁梁）等均采用無(wú)二恒等代荷載工序的逐段鉸結(jié)法；江陰長(zhǎng)江大橋（鋼箱加勁梁）及壩凌河大橋采用了逐段剛結(jié)施工方法。剛接時(shí)機(jī)確定：利用施工過(guò)程仿真分析，對(duì)加勁梁節(jié)段不同連接方式及各種剛接時(shí)機(jī)進(jìn)行比選分析，得出加勁梁施工過(guò)程中臨時(shí)鉸接及永久剛接的最佳時(shí)機(jī)，確保加勁梁的受力滿足設(shè)計(jì)要求。懸索橋的施

37、工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）加勁梁線形控制（自錨式懸索橋）對(duì)自錨式懸索橋，其加勁梁一般需要先架設(shè)，然后進(jìn)行主纜施工。因此，加勁梁的架設(shè)線形控制對(duì)于成橋目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)非常關(guān)鍵。加勁梁的架設(shè)線形控制一般采用無(wú)應(yīng)力構(gòu)形控制法。對(duì)于支架法施工而言，其控制較為容易實(shí)現(xiàn)；對(duì)于頂推法施工，常用折線角法進(jìn)行控制。三汊磯大橋采用調(diào)整局部豎曲線位置(修改的折線角法)進(jìn)行線形控制:后接梁段無(wú)應(yīng)力折線角圖3 支承滑道調(diào)整以滿足局部豎曲線線形示意圖懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）加勁梁線形控制（續(xù)）如上圖3所示，為了保證后續(xù)各拼焊接長(zhǎng)節(jié)段滿足豎曲線曲率要求，可以將新安裝梁段（無(wú)應(yīng)力

38、）所在的局部理論豎曲線進(jìn)行剛體轉(zhuǎn)動(dòng)（考慮末段梁段轉(zhuǎn)動(dòng)）和剛體平動(dòng)（臨時(shí)墩沉降帶來(lái)的影響），并對(duì)溫度引起的誤差及鋼箱梁的制作誤差進(jìn)行修正，同時(shí)結(jié)合已拼焊頂推出去梁段的線形誤差情況進(jìn)行誤差擺動(dòng)調(diào)整（保證線形誤差不向同一方向積累），最終即可得到新安裝梁段下的支承滑道需要進(jìn)行調(diào)整的理論標(biāo)高量。 控制點(diǎn)理論坐標(biāo)結(jié)構(gòu)成橋控制點(diǎn)坐標(biāo)（Z）+前端梁段在支點(diǎn)的轉(zhuǎn)角對(duì)后續(xù)梁段的影響值+支點(diǎn)壓縮量對(duì)后續(xù)梁段的影響值+當(dāng)前階段的累積變形+制造尺寸的修正值+溫度變形修正值+焊接造成的焊縫不均勻收縮修正值+橫向變形修正懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）頂升加勁梁法體系轉(zhuǎn)換（自錨式懸索橋）對(duì)自錨式懸索

39、橋，可采用頂升加勁梁，進(jìn)行吊桿無(wú)應(yīng)力安裝，然后落梁，吊桿受力，完成體系轉(zhuǎn)換。頂升加勁梁法施工中，結(jié)構(gòu)安全性，包括各臨時(shí)墩的起頂安全性、鋼箱梁的應(yīng)力及變形安全性 是控制的重點(diǎn)。三汊磯大橋鋼箱梁頂升仿真計(jì)算有限元模型 在鋼箱梁起頂施工過(guò)程中，處理的關(guān)鍵在于對(duì)各起頂點(diǎn)起頂量的確定。鋼箱梁起頂量必須滿足主纜自由懸掛狀態(tài)與成橋狀態(tài)的索夾節(jié)點(diǎn)的豎向位移差。懸索橋的施工控制懸索橋施工控制主要指標(biāo)（按施工過(guò)程順序）三汊磯大橋鋼箱梁起頂量的確定 當(dāng)臨時(shí)墩各自總的起頂量確定后，需要根據(jù)頂升用的千斤頂?shù)男谐檀_定頂升的級(jí)數(shù)，以及每級(jí)各頂升點(diǎn)的頂升控制量等實(shí)際施工控制性數(shù)據(jù)。三汊磯大橋采用15級(jí)均勻分級(jí)頂升施工。 表1 3種頂升量方案下6個(gè)臨時(shí)墩的支反力 KN方案臨時(shí)墩的支反力LSD1LSD2LSD3LSD4LSD5LSD6116020.514006.912223.911004.311146.615854.4216402.514262.912235.311029.311593.516337.1321460.715455.014937.413001.7