蕪湖長江公路二橋斜拉索施工過程的力學(xué)計(jì)算與應(yīng)用

蕪湖長江公路二橋斜拉索施工過程的力學(xué)計(jì)算與應(yīng)用

摘要：斜拉橋索力的大小以及偏差范圍直接影響著斜拉橋的工作狀態(tài)和使用壽命，施工階段采用準(zhǔn)確的方法進(jìn)行合理的索力控制是保證斜拉橋順利施工和后序運(yùn)營的必要手段。本文通過蕪湖長江公路二橋斜拉索張拉施工階段索力控制方法為類似施工橋型提供借鑒。關(guān)鍵詞：斜拉橋；平行鋼絞線；力學(xué)計(jì)算與應(yīng)用引言：現(xiàn)代斜拉橋拉索種類主要有平行鋼絲拉索和平行鋼絞線拉索兩種。平行鋼絲拉索是將若干根鋼絲平行并攏，平行同向扭絞扎緊外表用PE護(hù)套做防護(hù)。一根拉索重量大施工過程中需要重型起重設(shè)備，斜拉索張拉施工時只能使用大型千斤頂張拉且對空間要求極高，當(dāng)需要更換時只能整體更換。平行鋼絞線斜拉索是由單根帶PE護(hù)套的鍍鋅鋼絞線組成，鋼絞線最外層是HDPE護(hù)套作為防護(hù)。平行鋼絞線施工過程中無需重型起重設(shè)備，鋼絞線防護(hù)更加嚴(yán)密，當(dāng)需要更換拉索時可以進(jìn)行單根更換，張拉過程中只需使用小型千斤頂張拉，操作更加輕便?，F(xiàn)在國內(nèi)對于平行鋼絞線斜拉索施工索力控制方法一般采用柳州歐維姆機(jī)械制造股份有限公司的等值張拉法或者安徽威勝利預(yù)應(yīng)力產(chǎn)品公司的數(shù)值張拉法，其中威勝利的張拉方法因涉及專利問題而使用較少，主要是威勝利公司自己使用。柳州歐維姆機(jī)械制造股份有限公司等值張拉法在張拉過程中一個張拉點(diǎn)需要兩套索力傳感器，在蕪湖二橋張拉施工中需投入16套，設(shè)備投入費(fèi)用高且張拉過程中操作也比較繁瑣。為此我們開發(fā)了一套以計(jì)算為主要模式的張拉計(jì)算公式，方便快速指導(dǎo)施工，同時很好控制了索力，索力均勻性可控制在每根斜拉索的各股鋼絞線的離散誤差不大于理論值的±2%范圍內(nèi)，起到了很好的現(xiàn)場指導(dǎo)作用。1.工程概況蕪湖長江公路二橋跨江主橋設(shè)計(jì)為主跨為806m的斜拉橋，跨徑布置為（100+308+806+308+100）m。主塔為高262.48m柱式塔，橋面采用分離式設(shè)計(jì)，左右幅之間通過永久橫梁連接，斜拉索采用8索面同向回轉(zhuǎn)平行鋼絞線斜拉索。通過創(chuàng)新性的同向回轉(zhuǎn)鞍座使斜拉索對塔柱產(chǎn)生的拉應(yīng)力通過回轉(zhuǎn)鞍座形成環(huán)繞塔柱的徑向壓力，從混凝土的受力原理上避免的裂縫的產(chǎn)生。同時由于其同向回轉(zhuǎn)鞍座系統(tǒng)使斜拉索鋼絞線的張拉施工全部在梁面進(jìn)行，使斜拉索張拉更加快速、方便、安全。斜拉索采用抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa平行鋼絞線斜拉索，全橋共216根斜拉索。在索塔上除N1~N3拉索采用齒板錨固方式外，其余拉索（N4~N25）均采用同向回轉(zhuǎn)索鞍錨固體系進(jìn)行錨固。根據(jù)索力的不同，全橋共采用15.2-15、15.2-17、15.2-19、15.2-22、15.2-25、15.2-27、15.2-29、15.2-31、15.2-33、15.2-39、15.2-41等11種規(guī)格的拉索，根據(jù)鋼束孔數(shù)和錨固形式的不同，單根斜拉索采用15.2-22L、15.2-27L、15.2-31L、15.2-37L、15.2-43L、15.2-22G、15.2-31G、15.2-37G等8種規(guī)格錨具，斜拉索張拉端均設(shè)置在梁端。2.力學(xué)計(jì)算過程斜拉索施工過程中，監(jiān)控單位根據(jù)其計(jì)算模型所提供的索力是將橋面抬到設(shè)計(jì)位置時斜拉索的內(nèi)力N，而在具體施工過程中張拉時張拉的索力P是大于斜拉索內(nèi)力N的。斜拉索張拉過程中梁面錨點(diǎn)處梁面因?yàn)閺埨ΧЦ逪，此時已經(jīng)張拉過的斜拉索由于梁面抬高而發(fā)生回縮ΔL，使索力P慢慢變?yōu)镹。在施工過程中若錨固住梁面再給予拉索P的張拉力，待索力不在發(fā)生變化時，解除約束此時梁面抬高索力變小有以下公式：圖-1張拉前后回縮模擬3.工程實(shí)際應(yīng)用實(shí)例以下通過中交二航局蕪湖長江公路二橋斜拉索施工過程中索力控制來介紹上述索力計(jì)算方法在實(shí)際工程中的應(yīng)用。我們以Z4-AW19為例進(jìn)行計(jì)算。本編號索規(guī)格型號為15-29型，既此索包括29根鋼絞線，索長712.658m。此編號錨拉板角度α=0.608549。圖-219#斜拉索一張施工預(yù)報表一張采用分級張拉，在穿索過程中，穿索過程中張拉80%索力，剩余20%索力待所有鋼絞線穿畢用以修正和調(diào)整整體索力平均值。下圖為穿索過程中80%索力情況。由一張施工張拉預(yù)報表可知，本次整體索力1727KN，梁端變形量為0.947m，輸入以下EXCEL計(jì)算表格，得出每份鋼絞線施工過程中張拉索力，由此可知第一根張拉索力為74.13KN。圖-3一張施工張拉第一次索力計(jì)算表待所有鋼絞線穿畢，進(jìn)行一張第二級張拉，補(bǔ)張剩余20%索力。補(bǔ)張20%前計(jì)算時要進(jìn)行梁段變形監(jiān)測，在計(jì)算索力時進(jìn)行變形量修正，以實(shí)際需要變形量為參數(shù)，進(jìn)行計(jì)算索力。比如，變形量還需0.3m才能達(dá)到相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)高，則需按照設(shè)計(jì)索力與實(shí)際所需變形量進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算過程如下圖。圖-4一張第二次張拉計(jì)算表4.結(jié)束語通過以上計(jì)算過程，中交二航局承建的蕪湖長江公路二橋鋼箱梁架設(shè)和四索面同向回轉(zhuǎn)斜拉索體系施工圓滿完成，達(dá)到了相應(yīng)技術(shù)質(zhì)量要求的同時，也高效的完成了個工