1、第八章 斜拉橋的施工,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 牽索式掛籃工藝 第三節(jié) 斜拉索的制造與安裝 第四節(jié) 斜拉橋施工控制 第五節(jié) 斜拉橋施工實(shí)例,第一節(jié) 概述,斜拉橋的施工，一般可分為基礎(chǔ)、墩塔、梁、索等四部分,其中基礎(chǔ)施工與其他類(lèi)型的橋梁沒(méi)有什么兩樣，墩塔和梁的施工也可在本書(shū)其他各章找到適當(dāng)?shù)姆椒āＶ挥兴鞯氖┕ぃㄋ鞯闹圃?、架設(shè)和張拉具有其特殊性。 但是斜拉橋作為一個(gè)整體，它的塔、梁、索的施工必須互相配合，服從工程設(shè)計(jì)意圖。因此本章的講述只講基礎(chǔ)施工除外，對(duì)于塔和梁的施工不能不有所涉及，而以梁、索和各種具有代表性的斜拉橋上部結(jié)構(gòu)的施工為本章敘述的主線。,近代第一座斜拉橋當(dāng)屬1955年的瑞典斯特姆松特

2、橋(stremsund)，它是一座稀索輻射式的斜拉橋，中孔跨度185.5752m，邊孔74.676m。鋼塔由梁上吊機(jī)安裝，邊跨鋼梁在腳手架上拼裝，中跨采用懸臂拼裝法。斜拉索也是利用梁上吊機(jī)安裝，隨著鋼梁的逐節(jié)懸臂前進(jìn)，先連接下端，然后吊機(jī)退回至橋塔處安裝上端，用千斤頂張拉。 從1955年至1957年世界上約有60座斜拉橋建成或正在設(shè)計(jì)中，幾乎都是鋼斜拉橋。直至1962年才有第一座砼斜拉橋建成，它就是委內(nèi)端拉的馬拉開(kāi)波湖橋。我國(guó)自1975年建成第一座四川云陽(yáng)的湯溪河橋后，斜拉橋總數(shù)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至今已達(dá)50座以上，大部分是砼斜拉橋。表111、112分別介紹了國(guó)內(nèi)、外近年來(lái)建成的著名斜拉橋的施工概

3、況。,一、塔的施工 索塔的材料可用鋼、鋼筋砼或預(yù)應(yīng)力砼。索塔的構(gòu)造遠(yuǎn)比一般橋墩復(fù)雜，塔柱可以是傾斜的，塔柱之間可能有橫梁，塔內(nèi)須設(shè)置前后交叉的管道以備斜拉索穿過(guò)錨固，塔頂有塔冠并須設(shè)置航空標(biāo)志燈及避雷器，沿塔壁須設(shè)置檢修攀登步梯，塔內(nèi)還可能建設(shè)觀光電梯。因此塔的施工必須根據(jù)設(shè)計(jì)、構(gòu)造要求統(tǒng)籌兼顧。 索塔承受相當(dāng)大的軸向力，還可能有彎矩，因此對(duì)索塔的尺寸和軸線位置的準(zhǔn)確性應(yīng)有一定的要求。 允許偏差值應(yīng)考慮以下兩個(gè)原則： 偏差值對(duì)結(jié)構(gòu)物受力的影響甚微； 施工中經(jīng)過(guò)努力可以達(dá)到的精度。,參考國(guó)外資料，沿塔高每米高度允許偏差0.5mm，即傾角正切值tan=1/2000。 我國(guó)斜拉橋塔施工精度現(xiàn)在尚無(wú)統(tǒng)

4、一規(guī)定，上海柳港橋允許傾斜度為1200，徐浦大橋允許偏差值如表113所示。,鋼索塔施工一般為預(yù)制吊裝，砼索塔施工大體上可分為搭架現(xiàn)澆、預(yù)制吊裝、滑升模板澆筑等幾種方法，茲分述于下： 1、搭架現(xiàn)澆 此法工藝成熟，無(wú)須專(zhuān)用施工設(shè)備，能適應(yīng)較復(fù)雜的斷面形式，對(duì)錨固區(qū)的預(yù)留孔道和預(yù)埋件的處理也較方便，但是比較費(fèi)工、費(fèi)料、速度慢。 跨度200m左右的斜拉橋，一般塔高(指橋面以上部分)在40m上下，搭架現(xiàn)澆比較適合。 跨度更大的斜拉橋，塔柱可以分為幾段，各段的尺寸、傾角都不相同，往往各段采用的方法也不同。下段比較適合于搭架現(xiàn)澆，例如上海南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋、武漢長(zhǎng)江二橋，跨度都在400m以上，塔高

5、在350m以上，下塔柱都采用傳統(tǒng)的腳手架翻模工藝、缺點(diǎn)是施工周期較長(zhǎng)。,2、預(yù)制安裝,要求有較強(qiáng)的起重能力和專(zhuān)用的起重設(shè)備，橋塔不太高時(shí)，可以加快施工進(jìn)度，減輕高空作業(yè)的難度和勞動(dòng)強(qiáng)度。,東營(yíng)黃河橋橋塔高69.7m，橋面以上56.4m，采用鋼箱與混凝土結(jié)合結(jié)構(gòu)，預(yù)制安裝。 鋼斜拉橋基本采用預(yù)制安裝法施工。,混凝土斜拉橋用預(yù)制安裝方法不多，1981年建成的四川省金川縣曾達(dá)橋，塔高24.5m，采用臥式預(yù)制而成。,3.滑模、爬模施工 此法的最大優(yōu)點(diǎn)是施工進(jìn)度快，適用于高塔的施工。塔柱無(wú)論是豎直的或是傾斜的都可以用這個(gè)方法，但對(duì)斜拉索錨固區(qū)預(yù)留孔道和預(yù)埋件的處理要困難些。在各個(gè)工程中有稱(chēng)為爬模，或稱(chēng)為

6、提模，其構(gòu)造大同小異。 所謂滑模是指模板沿著所澆筑的砼由千斤頂(螺旋式或液壓式)帶動(dòng)而向上滑升，它要求所澆筑的砼強(qiáng)度必須達(dá)到模板滑升所必需的強(qiáng)度。 爬模則是拆模后把模板掛在支架上，模板隨著支架的提升而上升。支架的提升是在塔的四周設(shè)置若干組滑車(chē)組，其上端與塔柱內(nèi)預(yù)埋件連接，下端與支架的底框連接，支架隨拉動(dòng)手拉葫蘆而徐徐上升。,塔柱施工中的爬模系統(tǒng),二、主梁施工 一般地說(shuō)來(lái)，砼梁式橋施工中的任一種合適的方法，如支架上拼裝或現(xiàn)澆，懸臂拼裝或澆筑，頂推法和旋轉(zhuǎn)法等，都有可能在砼斜拉橋上部結(jié)構(gòu)的施工中采用。 由于斜拉橋梁體尺寸較小，各節(jié)間有拉索，還可以利用索塔來(lái)架設(shè)輔助鋼索，因此更為有利于采用各種無(wú)支架

7、施工法。其中懸臂施工法是砼斜拉橋施工中普遍采用的方法。不論主梁為T(mén)構(gòu)、連續(xù)梁或懸臂梁皆可采用。 究竟采用哪種方法，這是設(shè)計(jì)者首先要研究決定的問(wèn)題。決定時(shí)所要考慮的問(wèn)題主要有所跨越的障礙的情況，斜拉橋本身的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造等，茲分述于下：,1、在支架上施工 當(dāng)所跨越的河流通航要求不高或岸跨無(wú)通航要求，且容許設(shè)置臨時(shí)支墩時(shí)，可以直接在腳手架上拼裝或澆筑，也可以在臨時(shí)支墩上設(shè)置便梁，在便梁上拼裝或澆筑。如果有條件的話，此法總是最便宜、最簡(jiǎn)單的。 我國(guó)天津永和橋也是在臨時(shí)支架上安裝的一個(gè)典型。永和橋是預(yù)應(yīng)力砼斜拉橋，中跨260m，1987年建成。由于主梁較弱，為避免超應(yīng)力，不在已架設(shè)掛索的主梁上運(yùn)送預(yù)制梁段

8、.預(yù)制梁段經(jīng)由河中滿鋪的便橋運(yùn)送至安裝部位。運(yùn)送到位的預(yù)制梁塊下設(shè)四個(gè)臨時(shí)支點(diǎn)，并立即穿進(jìn)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋、膠拼、掛斜拉索。安裝順序是以塔柱為中心，對(duì)稱(chēng)地兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行.每一節(jié)段包括四塊長(zhǎng)5.8m的預(yù)制梁段，八根斜拉索，時(shí)間約需715天。,2.頂推法 當(dāng)橋下不允許設(shè)置過(guò)多臨時(shí)支架，如跨越道路、鐵路的高架橋，考慮用頂推法。鋼斜拉橋首次采用頂推法架設(shè)的是前聯(lián)邦德國(guó)杜塞爾多夫市內(nèi)的一座公路高架橋，尤利西大街橋，1963年建成，中跨98.7m，安裝過(guò)程如圖111中所示。 在西橋臺(tái)后先拼裝東半跨，臨時(shí)支點(diǎn)I至VI。頂推過(guò)程，斜拉橋自重通過(guò)鋼箱中橫隔梁傳遞至縱向箱梁，因此拉索只是部分受拉。塔頂鞍座上設(shè)有頂升機(jī)

9、械來(lái)消除頂推節(jié)段最外繞的懸臂撓度。最外緣頂推至永久墩時(shí)，用千斤頂將支座頂起約10cm，使永久墩上的支承壓力消除。更向前推進(jìn)時(shí)，墩上的支承壓力將增加；當(dāng)最外緣超過(guò)臨時(shí)墩IV約7.3m時(shí)，這個(gè)支承壓力達(dá)到允許值。這時(shí)，將墩的支座回復(fù)到原來(lái)位置，繼續(xù)頂推至達(dá)到其最終位置，拆除臨時(shí)墩IV、X。,3.轉(zhuǎn)體施工 轉(zhuǎn)體施工在斜拉橋施工中采用不多，比利時(shí)1988年建成的跨越默茲河的邦納安橋，獨(dú)塔，其左岸342m和右岸168m主跨共294m的梁體均在平行于河流的岸邊制造，在安裝和調(diào)整后，將整個(gè)橋塔纜索梁體以塔軸為中心轉(zhuǎn)體700就位，并與右岸就地澆筑的一孔42m橋跨相接。 四川金川縣留達(dá)橋是我國(guó)第一座轉(zhuǎn)體施工斜拉

10、橋，1981年建成。該橋?yàn)楠?dú)塔，孔跨布置為41m70m，橋面寬5.5m，墩、塔、梁固結(jié)。主梁為鋼筋砼三室箱梁。橋址附近河灘干整且墩身較矮，適合于平轉(zhuǎn)法施工。先在河灘上搭設(shè)低支架澆筑梁身，索塔則臥地預(yù)制。將索塔掛起，與梁固結(jié)并安裝斜拉索后，平衡轉(zhuǎn)體施工就位。轉(zhuǎn)體裝置為砼球鉸和鋼滾輪，短跨內(nèi)配有平衡重。,4、懸臂拼裝 國(guó)外早期建造的鋼斜拉橋，大多數(shù)是用懸臂拼裝而成。我國(guó)東營(yíng)黃河橋是我國(guó)目前唯一的一座鋼斜拉橋，中跨288m，1987年建成，岸側(cè)跨度136.5m，在支架上拼裝，河側(cè)懸臂拼裝，栓焊結(jié)構(gòu)。上海南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋主跨都是鋼與鋼筋混凝上板結(jié)合梁橋，它們也全都是懸臂拼裝。 砼斜拉橋的懸

11、臂拼裝施工是將主梁在預(yù)制場(chǎng)分段預(yù)制，由于主梁預(yù)制砼齡期較長(zhǎng)，收縮、徐變變形小，且梁段的斷面尺寸和砼質(zhì)量容易得到保證，我國(guó)上海柳港橋(1982)、安康漢水橋(1979)、鄖陽(yáng)漢江橋(1994)等都是采用懸臂拼裝法。,美國(guó)1978年建成的跨越哥倫比亞河的砼斜拉橋，其正橋部分的分跨為123.9m299m123.9m，橋面寬24.30m，梁為半封閉式箱形截面。主梁施工用預(yù)制節(jié)段的雙懸臂法。主梁高2.13m，分段長(zhǎng)度為8.10m，由于全截面整體制作，因此最重節(jié)段達(dá)到254t。主梁節(jié)段在預(yù)制后，存放六個(gè)月后再?gòu)埨瓩M向預(yù)應(yīng)力筋，浮運(yùn)至橋孔處安裝，以保證砼的強(qiáng)度相減小收縮、徐變變形。 圖113為該橋的部分主要

12、安裝程序，其步驟是： 先在斜撐式支架上現(xiàn)澆20m長(zhǎng)的梁段，然后用特制的移動(dòng)式吊架起吊梁段，逐節(jié)進(jìn)行懸臂拼裝。梁段間用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)，并由拉索的水平分力施以預(yù)加力。梁內(nèi)另布置有預(yù)應(yīng)力粗鋼筋。為保證安裝過(guò)程中不致出現(xiàn)過(guò)大的塔頂水平位移，在塔頂與另一橋墩間設(shè)有輔助拉索，它與邊跨的背索一起來(lái)約束塔頂位移。該橋每安裝一個(gè)節(jié)段的周期僅需四天。,鋼箱梁懸臂施工,斜拉橋 主梁合龍施工,5.懸臂澆筑 斜拉橋特別適合于懸臂澆筑。我國(guó)在七八年代懸臂澆筑的大部分斜拉橋沿用一般連續(xù)梁常用的掛籃。無(wú)論是桁梁式掛籃還是斜拉式掛籃均系后支點(diǎn)形式，這種形式的掛籃為單懸臂受力，承受負(fù)彎矩較大，澆筑節(jié)段長(zhǎng)度受到了很大的限制，掛籃自重

13、與所澆筑梁段重力之比一般在0.7以上，甚至可能達(dá)到12。例如1981年建成的廣西紅水河鐵路斜拉橋，跨徑48m96m48m，中跨懸臂澆筑，采用橋梁式掛籃，掛籃自重與梁段重力之比為0.77。 80年代后期，我國(guó)開(kāi)始研制前支點(diǎn)的牽索式掛籃。利用施工節(jié)段前端最外側(cè)兩根斜拉索，將掛籃前端大部分施工荷載傳至橋塔，變懸臂負(fù)彎矩受力為簡(jiǎn)支正彎矩受力。隨著受力條件的變化，節(jié)段懸臂長(zhǎng)度及承受能力均大大提高。,牽索式掛籃,返回,第二節(jié) 牽索式掛籃工藝,1988年建成的美國(guó)佛羅里達(dá)州杰克遜成爾的達(dá)姆斯角橋(簡(jiǎn)稱(chēng)DP橋)首先采用牽索式掛籃。1991年建成的挪威海爾格蘭橋也是采用牽索式掛籃施工，掛籃長(zhǎng)28.8m，重115

14、t。 為了準(zhǔn)確地確定梁上斜拉索錨固裝置的位置和方向，將帶法蘭盤(pán)的鋼管在工廠預(yù)埋在一個(gè)短的砼構(gòu)件中，施工時(shí)將預(yù)制件栓接在掛籃的模板上，以便在澆筑砼前裝入最終斜拉索并施加部分預(yù)拉力，使掛籃支承在其端部。 為了承受斜拉索的水平分力(壓力)，在預(yù)制件和已澆筑的砼梁之間設(shè)有一個(gè)預(yù)制抗壓支柱(圖114)，每次澆筑長(zhǎng)度為12.90m，砼數(shù)量約110m3。,我國(guó)1995年建成的廣東三水大橋采用帶斜向工具索的掛籃懸澆，掛籃與節(jié)段梁重之比為0.53，由于掛籃較輕，為斜拉索一次張拉到位創(chuàng)造了條件。吉林臨江門(mén)大橋、銅陵長(zhǎng)江大橋、武漢長(zhǎng)江二橋也都先后研制了不同構(gòu)造的牽索式掛籃，茲分述于下；,一、吉林臨江門(mén)斜拉橋牽索式掛

15、籃 （長(zhǎng)平臺(tái)牽索式掛籃） 臨江門(mén)斜拉橋是吉林市跨越松花江的一座大橋，全長(zhǎng)685.17m。主橋采用獨(dú)塔斜拉橋，塔高61.8m，跨度2132.5m，橋面寬27.5m，索距7.15m，為塔、墩、梁固結(jié)體系。主梁截面采用倒梯形雙室開(kāi)口預(yù)應(yīng)力砼箱梁，梁高2m.在標(biāo)淮梁段每一索區(qū)梁體砼重300t。 牽索式掛籃主要由主桁承重系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、牽索系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、調(diào)高系統(tǒng)及走行系統(tǒng)六大部分組成(圖115)。,1、主桁承重系統(tǒng) 主桁縱向由四榀萬(wàn)能桿件桁梁組成，橫向由三榀萬(wàn)能桿件桁梁連接，桁梁高均為2m?？v向四榀桁梁長(zhǎng)度：外側(cè)兩相為20m，中間兩相為18m。橫向三榀桁梁長(zhǎng)度為24m，分別連于縱梁的前端、中間和尾端。

16、在外側(cè)桁梁前端4m范圍內(nèi)設(shè)置了與牽索系統(tǒng)連接的錨固滑槽，在中間桁梁處設(shè)置了走行牛腿。整個(gè)掛籃通過(guò)牽索系統(tǒng)和錨固系統(tǒng)，將全部施工時(shí)的荷載傳于主塔及已成梁段上。掛籃通過(guò)走行牛腿及尾端橫梁上的走行輪完成轉(zhuǎn)移(見(jiàn)圖115b)。,2.模板系統(tǒng) 模板系統(tǒng)由底模、外側(cè)模、開(kāi)箱內(nèi)模及閉箱內(nèi)模組成。 底模通過(guò)縱、橫分配梁直接連在主桁梁上，施工及轉(zhuǎn)移時(shí)始終隨桁梁一起工作。模板采用型鋼及鋼板組焊成整體結(jié)構(gòu)模板。 模板系統(tǒng)主要承受灌注砼時(shí)的各種壓力，并按設(shè)計(jì)梁形成型。 在模板系統(tǒng)中設(shè)置了鎖定及調(diào)整部件，主要是鎖定、調(diào)整模板到設(shè)計(jì)位置。,3.牽索系統(tǒng) 該系統(tǒng)由異形接頭、牽引桿、吊耳、水平調(diào)整螺桿、扁擔(dān)梁、元寶梁及千斤頂

17、組成。 吊耳位于主桁的錨固滑槽內(nèi)，元寶梁與吊耳之間采用轉(zhuǎn)軸聯(lián)結(jié)。異形接頭一端與纜索冷鑄錨聯(lián)結(jié)，另一端與牽引桿連接。 牽引桿通過(guò)元寶梁和扁擔(dān)梁進(jìn)行錨固，在元寶梁與扁擔(dān)梁之間安置千斤頂。 千斤頂?shù)淖饔檬钦{(diào)整纜索至正確的位置和完成體系轉(zhuǎn)換。 牽索系統(tǒng)主要作用是將掛籃前端的垂直荷載直接傳至斜拉橋主塔，以減小掛籃作用在斜拉橋主梁上的垂直荷載。牽索系統(tǒng)的另一作用是完成體系轉(zhuǎn)換，即施工時(shí)纜索錨固在掛籃上，施工后纜索錨固在斜拉橋主梁上。,4、錨固系統(tǒng) 該系統(tǒng)由側(cè)錨、中錨和后錨組成。 側(cè)錨由墊梁、垂直吊桿、斜向拉桿、錨梁、分配梁、扁擔(dān)梁及千斤頂組成。 墊梁捆放在已成主梁的頂板上，前端連在主梁的砼上，墊梁與主梁間

18、墊橡膠墊以增加水平聯(lián)接力。 垂直吊桿與斜向拉桿一端錨固在主桁處的錨梁上，另一端錨固在墊梁上，并與扁擔(dān)梁連接。 在墊梁與扁擔(dān)梁間設(shè)有千斤頂，用以安裝和拆除錨固系統(tǒng)。 該系統(tǒng)主要承受主桁兩側(cè)的垂直反力及由牽索系統(tǒng)傳來(lái)的水平反力，并將這些力傳至斜拉橋主梁上。在掛籃轉(zhuǎn)移時(shí)，垂直吊桿通過(guò)千斤頂將掛籃主桁落在走行滑槽內(nèi)。,中錨由上錨梁、下鋪梁、分配梁、垂直吊桿、斜向拉桿、扁擔(dān)梁及千斤頂組成。 上錨梁安放在主梁頂面，分配梁及下鋪梁安裝在主桁梁上。垂直吊桿及斜向拉桿一端錨固在下錨梁上，另一端錨固在上錨梁上，并與扁擔(dān)梁連接。 千斤頂安放在上錨梁與扁擔(dān)梁之間，用來(lái)安裝及拆除錨固系統(tǒng)。 該系統(tǒng)主要是將桁梁中部垂直荷

19、載傳至斜拉橋主梁上，水平力自身平衡。 后錨由小錨梁和拉桿等組成，它位于掛籃的尾部。 小錨梁安放在主梁面上，拉桿上端錨固在小錨梁上，下端錨固在桁梁上。 該系統(tǒng)的作用是將掛籃的尾部與斜拉橋主梁進(jìn)行錨固連接。,5.調(diào)高系統(tǒng) 該系統(tǒng)由兩種類(lèi)型的楔塊組成。一種在掛籃主桁的尾端橫梁上，一種在掛籃的中間橫梁上。它們由楔座、楔塊及對(duì)拉螺栓組成。上楔座與斜拉橋主梁底面接觸，下楔座與桁梁連接，在上下楔座間安裝楔塊和對(duì)拉螺栓，調(diào)整掛籃標(biāo)高到設(shè)計(jì)位置，且尾部調(diào)高模塊在走行時(shí)又可作走行輪安裝架。 6.走行系統(tǒng) 該系統(tǒng)由滑靴、滑道、走行輪、牽拉精軋螺紋鋼筋及穿心式千斤頂?shù)冉M成。滑靴安裝在桁架的走行牛腿上，滑道前端設(shè)頂座，

20、鋪放在斜拉橋主梁頂面。走行輪安裝在尾端調(diào)高楔塊上，走行時(shí)，精軋螺紋鋼筋一端與走行牛腿連接，另一端與安放在滑道頂座上的穿心式千斤頂連接，形成走行系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要作用是當(dāng)掛籃施工完一段后，將其轉(zhuǎn)移到下一段。,7.掛籃轉(zhuǎn)移 (1)斜拉橋纜索張拉到設(shè)計(jì)噸位錨固后，解除錨固系統(tǒng)的斜向拉桿。 (2)鋪好走行滑道，兩側(cè)滑道高差小于3mm。 (3)用錨固系統(tǒng)的垂直吊桿將掛籃桁架與底模及外側(cè)模等慢慢落在走行滑道上。 (4)解除錨固系統(tǒng)的垂直吊桿。 (5)在桁梁的尾部橫梁上，對(duì)稱(chēng)安裝兩臺(tái)500kN千斤頂，用這兩臺(tái)千斤頂，將調(diào)高楔塊頂離斜拉橋主梁底面，裝入走行輪并進(jìn)行固定。,(6)將穿心式千斤頂平放在滑道前端的頂座

21、上，并將長(zhǎng)8m、直徑32mm的精軋螺紋鋼筋一線連接其上，另一端與掛籃的走行牛腿相連，千斤頂同時(shí)反復(fù)頂拉，使掛籃前移。反向設(shè)倒鏈以保安全。 (7)同時(shí)將主梁上的錨固系統(tǒng)部件移至下一段安裝位置。 (8)掛籃走行就位后，借助千斤頂拆除走行輪，用錨固系統(tǒng)吊升，安裝掛籃到設(shè)計(jì)位置.,二、銅陵長(zhǎng)江大橋牽索式掛籃 銅陵長(zhǎng)江大橋牽索式掛籃全名稱(chēng)為“大節(jié)距全斷面整體澆筑自行式前支點(diǎn)掛籃”。 有關(guān)參數(shù)如下：掛籃長(zhǎng)18.50m，寬26.60m；主縱梁高L80m，寬1.70m。單只掛籃重力900kN，模板重力350kN，其它施工荷載100kN，總重力1350kN。設(shè)計(jì)要求施工荷載總控制1500kN。 掛籃主要由主體骨

22、架(二根縱梁與三根橫梁，全部采用A3鋼板矩形箱梁拼焊組成)、懸掛系統(tǒng)(單懸臂懸掛鋼梁，液壓頂升調(diào)節(jié))、前支點(diǎn)部位(斜拉索剛性連接液壓裝置及定位架組成)、后錨點(diǎn)定位(反支點(diǎn)梁下滾輪行走裝置與后錨固點(diǎn)液壓頂升裝置)、行走系統(tǒng)(1200kN連續(xù)式千斤頂液壓自調(diào)同步牽引滑行裝置)等五大部分組成。,掛籃工作原理如下： (1)掛籃懸掛脫空，此時(shí)后反力點(diǎn)作用力向下，掛梁作用力向上，掛籃主縱梁承受負(fù)彎矩， (2)掛籃前移，掛籃仍承受負(fù)彎矩，呈單懸臂狀態(tài)； (3)掛籃掛梁頂升，后錨固點(diǎn)錨固，使掛籃就位，后反力點(diǎn)使標(biāo)高大致調(diào)平，設(shè)預(yù)抬高量； (4)拉索與掛籃聯(lián)結(jié)，進(jìn)行第一次索力張拉.此時(shí)掛籃前支點(diǎn)受力，縱梁受正彎

23、矩，呈簡(jiǎn)支狀態(tài)； (5)澆至12梁段時(shí)進(jìn)行第二次索力張拉； (6)澆完全斷面梁段砼后，掛籃端部彈性下?lián)隙刃∮?mm； (7)檢測(cè)梁段標(biāo)高，待強(qiáng)張拉預(yù)應(yīng)力束； (8)掛籃脫空待前移,三、武漢長(zhǎng)江二橋的牽索式掛籃 我國(guó)1995年建成的武漢長(zhǎng)江二橋節(jié)段澆筑長(zhǎng)8m，研制出長(zhǎng)度僅12m的“短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃”，簡(jiǎn)介如下。 1.掛籃構(gòu)造 短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃由掛籃平臺(tái)、三角架、伺服系統(tǒng)（牽索系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、水平支承系統(tǒng)、微調(diào)定位系統(tǒng)）組成。 掛籃平臺(tái)是牽索式掛籃的主體，它由前橫梁、后橫梁、牽索縱梁、吊桿縱梁、普通縱梁、安全尾梁、水平桁架和縱梁平面連接組成。前、后橫梁為箱形截面的剛性主

24、梁用平弦式加勁桁架加勁后的組合結(jié)構(gòu)。 三角架是剛性的下弦梁用三角式桁梁加勁后的組合結(jié)構(gòu)。,牽索系統(tǒng)是由斜拉索和梁下錨具以外的其他錨具及連桿組成。作用是將掛籃前端的荷載傳給主塔。 懸吊系統(tǒng)由前后橫梁、扁擔(dān)梁及千斤頂組成。千斤頂調(diào)整高程及升降掛籃，在灌注梁段時(shí)，兩個(gè)后吊桿承受掛籃后支點(diǎn)的全部荷載，前吊桿則通過(guò)測(cè)力系統(tǒng)在一定受力范圍內(nèi)與牽索共同承受掛籃前端的荷載。 走行系統(tǒng)分三角架走道和掛籃后端掛鉤走道系統(tǒng) 微調(diào)定位系統(tǒng)是靠安裝在三角架走道上的縱橫向千斤頂和三角架后支座處的可調(diào)高結(jié)構(gòu)，以及安裝在掛籃后橫梁上的手動(dòng)千斤頂實(shí)現(xiàn)。 錨固系統(tǒng)包括弧形承壓錨碇系統(tǒng)和三角架后端錨固系統(tǒng)。,2.設(shè)計(jì)構(gòu)思 短平臺(tái)復(fù)

25、合型牽索式掛籃的設(shè)計(jì)構(gòu)思，突破了目前國(guó)內(nèi)外常用的長(zhǎng)平臺(tái)牽索式掛籃的結(jié)構(gòu)形式和施工工藝。 長(zhǎng)平臺(tái)型牽索式掛籃，一般僅在砼主梁下設(shè)置掛籃平臺(tái)，且已成梁段下的掛籃平臺(tái)長(zhǎng)度一般略長(zhǎng)于待澆梁段下的掛籃平臺(tái)長(zhǎng)度，因此掛籃平臺(tái)總長(zhǎng)度是很長(zhǎng)的，如一次懸澆8m的掛籃平臺(tái)長(zhǎng)可達(dá)23m。這樣做的目的，其一是為了掛籃的走行，其二是增加掛籃在順橋向的剛度，以保證主梁的線形。由于掛籃長(zhǎng)，自重加大(橋面寬者更甚)，使得掛籃的前移必然采用類(lèi)似“杠桿”傳力的走行方式去完成，而這種走行方式造成掛籃前端走行掛鉤直接作用于主梁上的反力過(guò)大，對(duì)某些梁斷面而言，導(dǎo)致僅為掛籃走行而需改變主梁截面設(shè)計(jì)，增加工程數(shù)量和工程費(fèi)用，這是長(zhǎng)平臺(tái)牽索

26、式掛籃的缺點(diǎn)。,短平臺(tái)復(fù)合型牽索式掛籃在已成主梁上設(shè)置三角桁架，采用與普通掛籃走形方式相同的掛籃移動(dòng)方式，使掛籃平臺(tái)的后掛鉤直接作用于已成主梁上的反力減小到不足長(zhǎng)平臺(tái)反力的一半。 為解決短掛籃的長(zhǎng)度甚短，沿順橋向與主梁連接的剛度幾乎為零，懸澆節(jié)段的線形失去有效控制，在掛籃平臺(tái)前端，除設(shè)有牽索外，同時(shí)還設(shè)有上端掛于三角架的吊桿，并限定前吊桿在施工中始終保持一定拉力，利用三角架較大的剛度，確保混凝土主梁的線形勻順并符合設(shè)計(jì)要求。 采用短平臺(tái)，以減輕其自重；安裝三角架，以解決掛籃平臺(tái)的走行；設(shè)置前吊桿和牽索，兩者共同受力，以控制主梁的線形和應(yīng)力。,3.主梁節(jié)段主要施工步驟及工藝要點(diǎn) 主梁節(jié)段施工的主

27、要步驟如圖117所示,四、牽索掛籃的施工程序及工藝要點(diǎn) 1、長(zhǎng)平臺(tái)牽索掛籃的施工程序及工藝要點(diǎn) （l）掛籃安裝 在主梁的1號(hào)2號(hào)梁段預(yù)設(shè)4個(gè)吊孔，用倒鏈或千斤頂將組拼成整體的主桁承重系統(tǒng)和底模板整體提升到安裝位置， 安裝牛腿頂端部分，若主桁未到安裝位置，則安裝走行系統(tǒng)，使其走行到位。 同時(shí)安裝梁上的錨固部件，并拆除走行輪，將主桁錨固。 之后安裝外側(cè)模、開(kāi)箱內(nèi)模，綁扎鋼筋，并安裝牽索系統(tǒng)，經(jīng)精確調(diào)整后即可灌注混凝土。,（2）掛籃前移 梁段混凝土等強(qiáng)張拉預(yù)應(yīng)力束后，解除錨固系統(tǒng)的斜拉桿及有關(guān)模板的連接， 鋪好梁頂走行滑槽，用錨固系統(tǒng)的垂直吊桿將掛籃主桁等緩緩下落，直至梁側(cè)牛腿落在滑槽內(nèi)。 解除垂直

28、吊桿，卸去梁底楔塊，換裝走行輪， 在主梁上用千斤頂和牽拉桿帶動(dòng)牛腿將掛籃緩緩平行前移，并在后方設(shè)倒鏈作保險(xiǎn)制動(dòng)。,（3）掛籃就位及調(diào)整 掛籃到位后，先將兩側(cè)中的垂直吊桿臨時(shí)錨固， 再將有關(guān)的錨固件和模板前移安裝， 再用中間的中錨吊桿將主桁提升并進(jìn)行相應(yīng)錨固， 然后精確調(diào)整后即可施工了一梁段。,（4）推籃施工要點(diǎn) a、以錨固吊桿及斜拉桿的預(yù)留孔一定要準(zhǔn)確，以保證各桿不受彎。 b錨固系統(tǒng)的墊梁及滑道與主梁的接觸面一定要平整，必要時(shí)進(jìn)行整修，以保證受力合理可靠。 c主梁底部的調(diào)高楔塊要與梁底頂緊，以保證梁段間順接。,2.短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃的施工程序及工藝要點(diǎn) （l）掛籃安裝 塔下用作組拼掛籃的主梁

29、施工后，將掛籃三角架及其后錨等構(gòu)件吊上橋面安裝就位，然后用倒鏈或卷?yè)P(yáng)機(jī)將整體組拼的掛籃平臺(tái)提升，并安裝相關(guān)的伺服系統(tǒng)，檢查無(wú)誤后灌注混凝土。 （2）掛籃前移 梁段混凝土等強(qiáng)張拉預(yù)應(yīng)力束后，解除掛籃牽索并與主梁錨連，將掛籃平臺(tái)下放一定高度，然后將掛籃三角架向前移動(dòng)一個(gè)梁段長(zhǎng)度，到位后再將掛籃平臺(tái)沿梁頂滑道和三角架下弦梁下翼級(jí)前移就位，上述為兩次走行，適應(yīng)梁寬且重的情況。若梁較窄和較輕時(shí)，也可一次走行到位，即利用梁頂滑道將兩個(gè)三角架和其懸吊的平臺(tái)同步前移,（3）掛籃就位及調(diào)整 利用倒鏈將平臺(tái)提起，安裝吊桿及牽索等，然后精確調(diào)整后即可施工下一梁段。 （4）掛籃施工要點(diǎn) 灌注混凝土?xí)r，由于掛盤(pán)前端荷載

30、由牽索和前吊桿共同承受，為保證前吊桿不超載，利用千斤頂和特設(shè)的數(shù)字式壓力傳感器測(cè)其桿力，超出其設(shè)計(jì)受力的部分通過(guò)分次調(diào)整臨時(shí)牽索來(lái)平衡。,返回,五、各類(lèi)掛籃的區(qū)別分析,1、力學(xué)特點(diǎn),共同點(diǎn)：改變了普通掛籃單純吊掛傳力給主梁的方式，采用吊掛和牽拉相結(jié)合的傳力方法將荷載分別傳給主梁和塔，從而大大減小了主梁的受力，避免了因施工原因不得不加大主梁截面和增加配筋，使得大跨斜拉橋的一個(gè)索間梁段一次澆筑成為可能。,長(zhǎng)平臺(tái)牽索掛籃：灌注混凝土?xí)r，前端荷載靠牽索拉力的豎向分力抵消，后端荷載主要靠錨固系統(tǒng)的豎吊桿承受，錨固系統(tǒng)的斜拉桿則主要是為了平衡索拉力產(chǎn)生的水平分量。前移行走時(shí)，則主要靠吊掛牛腿承擔(dān)掛籃重力。

31、平臺(tái)在牛腿前部重，后部輕，則后部的走行輪緊抵主梁底面滾動(dòng)，使掛籃穩(wěn)定的平行前移。,短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃：灌注混凝土期間，前端荷載由牽索拉力的豎直分量和前吊桿的有限拉力抵消，前吊桿彌補(bǔ)掛籃由于底平臺(tái)較短而豎向剛度差的缺陷。由牽索拉力產(chǎn)生的水平分力則由水平支撐系統(tǒng)傳給主梁，而后吊桿則承擔(dān)掛籃后端荷載并將其傳給底板。,2、使用特點(diǎn),就走形而言：長(zhǎng)平臺(tái)牽索掛籃一步到位，短平臺(tái)掛籃分兩步； 就施工控制而言：長(zhǎng)平臺(tái)縱向長(zhǎng)度較大，要求更嚴(yán)些； 就灌注混凝土而言：短平臺(tái)前部由前吊桿和牽索共同作用，應(yīng)嚴(yán)格控制吊桿的受力，以防超載。,3、適用性分析,長(zhǎng)平臺(tái)牽索掛籃取材較易，大部分桿件可有多種用途，故以此攤銷(xiāo)成本可

32、能較低，對(duì)于跨度不是很大，且掛籃利用率不是很高的情況較適用， 而型鋼組焊式短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃用型材特殊加工而成，成本較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔緊湊，使用較為方便，適用于跨度較大且利用率較高的情況。,返回,第三節(jié) 斜拉索的制造與安裝,一、索的組成與防護(hù) 斜拉索由兩端的錨具、中間的拉索傳力件及防護(hù)材料三部分組成，稱(chēng)為拉索組裝件。索的材料有鋼絲繩、粗鋼筋、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線等。 拉索技術(shù)研究圍繞三個(gè)方面的目標(biāo)展開(kāi)： 1、是如何使拉索與錨具的組裝件能在斜拉橋整個(gè)使用年限內(nèi)經(jīng)受得起高幅度的應(yīng)力變化，亦即錨具應(yīng)具備優(yōu)良的抗疲勞性能。 2、保證拉索組裝件具備絕對(duì)可靠的、永久性的防護(hù)。 3、在保證拉橋組裝件可靠、耐久的前

33、提下，力爭(zhēng)施工方便，造價(jià)低廉。茲按拉索技術(shù)的發(fā)展階段分述于下：,1.鋼絲繩 早期的斜拉橋曾采用鋼絲繩做斜拉索，兩端用鉛鋅合金的熱鑄錨具。 鋼絲繩彈性模量小，且熱鑄錨具的疲勞性能較差，合金熔液溫度達(dá)400以上，使錨具附近的鋼絲退火，整條索的強(qiáng)度不能充分利用，所以后期的斜拉橋已很少采用。,2.粗鋼筋 冷拉粗鋼筋或熱處理鋼筋作為斜拉索材料原則上是可以的。 它具有較高的彈性模量和稍低于高強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度；表面積較小，所以防銹較易解決；張拉也很方便，可以單根張拉，也可以組成強(qiáng)大的拉索一次張拉。 較小直徑的粗鋼筋可以使用鐓頭錨具；而直徑較大的粗鋼筋則可使用軋絲錨具，或直接將高強(qiáng)粗鋼筋加工成精軋螺紋鋼，并配上相

34、應(yīng)的螺帽作為錨頭。小直徑粗鋼筋的供貨形式通常是盤(pán)圓，使用時(shí)只需在工地調(diào)直與鐓頭； 當(dāng)直徑較大時(shí)，則必須用連接套筒來(lái)接長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的大直徑粗鋼筋長(zhǎng)度有限，需用套筒很多，以致未能廣泛采用。 但限于當(dāng)前的鋼鐵工藝，粗鋼筋強(qiáng)度僅達(dá)到高強(qiáng)鋼絲的50左右，故此種斜拉索材料用且多，成本較高。,3.平行鋼絲索(PWS) 通常采用的高強(qiáng)鋼絲直徑為5mm或7mm。這種鋼絲的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高(15701860MPa)，彈性模量高(2.0105MPa)，可以做成較長(zhǎng)的索而無(wú)需中間接頭，噸位可大可小，配用冷鑄錨可以有較好的耐疲勞性能；缺點(diǎn)是對(duì)防銹的要求較高。我國(guó)近20年來(lái)制作平行鋼絲束的工藝不斷改進(jìn)、發(fā)展，在斜拉橋中較廣泛

35、采用。,若使拉索全長(zhǎng)所有空隙都能充滿水泥漿，并與PE管內(nèi)壁粘著緊密，則此種拉索的防護(hù)效果是令人滿意的。 但若水泥漿配合比控制不嚴(yán)，壓漿不慎，管頂漿體未滿，又長(zhǎng)期處在高應(yīng)力、高溫、潮濕狀態(tài)下，則無(wú)需幾年，鋼絲會(huì)逐漸銹蝕，直至斷裂，國(guó)內(nèi)已有此例。 且這種鋼絲束以半成品運(yùn)至工地，在工地上的制作用有巨大的制索場(chǎng)和整套專(zhuān)用設(shè)備，難度較大。,2007-10-30,第三講 斜拉橋,64,封閉式旋扭鋼纜,斜拉橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)索塔梁構(gòu)造形式,4.平行鋼絞線 鋼絞線索由多股鋼絞線平行或經(jīng)輕度扭絞組成，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度已達(dá)2000MPa。其防護(hù)有兩種形式： 一種是將絞線穿入一根粗的聚乙烯管，然后采用柔性防護(hù)； 另一種是將每一根

36、鋼絞線涂防銹油脂擠裹聚乙烯套，再將若干根帶護(hù)套的鋼絞線，穿入大的聚乙烯套管中，并壓注柔性防護(hù)。 集束后輕度扭絞得半平行鋼絞線索一般在工廠制作好后運(yùn)至工地。平行鋼絞線索一般配用夾片錨具，先逐根張拉，建立初應(yīng)力，然后整索張拉至規(guī)定應(yīng)力。,青州大橋,2007-10-30,第三講 斜拉橋,68,青州大橋,二、斜拉索安裝 斜拉索的引架作業(yè)是將斜拉索引架到橋塔錨固點(diǎn)和主梁錨固點(diǎn)之間的位置上，其作業(yè)方法一般有如下四種： 1）在工作索道上引架。 此法是先在斜拉索的位置下安裝一條工作索道，斜拉索沿著工作索道引架就位。國(guó)外早期的斜拉橋較多采用此法，如1959年建成的前聯(lián)邦德國(guó)科隆塞弗林橋，1962年建成的委內(nèi)端拉

37、馬拉開(kāi)波湖橋，1969年建成的前聯(lián)邦德國(guó)來(lái)圖河上克尼橋等。這個(gè)方法已很少采用。 2）由臨時(shí)鋼索及滑輪吊索引架。 此法是在待引架的斜拉索之上先安裝一根臨時(shí)鋼索，稱(chēng)為導(dǎo)向索，斜拉索拉在沿導(dǎo)向索滑動(dòng)并與牽引索相連接的滑動(dòng)吊鉤上，用絞車(chē)引架就位，如1978年建成的美國(guó)帕斯科一肯尼威克橋就是采用這個(gè)方法。,3）利用吊裝天線引梁 例如我國(guó)1981年建成的廣西紅水河鐵路斜拉橋就是采用這種方法。如圖1112所示，主索是22mm的鋼絲繩，用13mm鋼絲繩做拉索，通過(guò)單門(mén)滑車(chē)和吊環(huán)與主索系在一起，每個(gè)單門(mén)滑車(chē)上穿入一根19mm的白棕繩，白棕繩的作用是捆綁并提升斜拉索。全橋共設(shè)兩旁天線，位于主梁兩側(cè)，大致與斜拉索中

38、心線在同一豎直平面。,4）利用卷?yè)P(yáng)機(jī)或吊機(jī)直接引架。 這個(gè)方法最為簡(jiǎn)捷，也特別適合于密索體系懸臂施工。 當(dāng)索塔很高時(shí)，吊機(jī)沒(méi)有那么高，則可以在澆筑橋塔時(shí)，先在塔頂預(yù)埋扣件，掛上滑輪組，利用橋面上的卷?yè)P(yáng)機(jī)和牽引繩通過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪和塔頂滑輪將斜拉索起吊，一端塞進(jìn)箱梁，一端塞進(jìn)橋塔。,1、斜拉索的放索及索的移動(dòng),1）放索,立式轉(zhuǎn)盤(pán)放索 水平轉(zhuǎn)盤(pán)放索,2）索的移動(dòng)防護(hù)措施,（1）由船運(yùn)索，可以在橋面上放索，也可以在船上放索,（2）滾筒法,（3）移動(dòng)平車(chē)法,（4）導(dǎo)索法,2、斜拉索在塔部安裝,（1）吊點(diǎn)法,（2）吊機(jī)安裝法,（3）分步牽引法,3、斜拉索在梁部安裝,（1）吊點(diǎn)法,（2）拉桿接長(zhǎng)法,1）用千斤頂

39、將塔頂鞍座頂起 每一對(duì)索都支承在各自的鞍座上，鞍座先就位在低于其最終的位置，當(dāng)斜拉索引架就位后，將鞍座頂?shù)狡漕A(yù)定的高程，使斜拉索張拉達(dá)到其承載力。 2）在支架上將主梁前端向上頂起 斜拉索引架時(shí)處于不受力狀態(tài)，比受力狀態(tài)時(shí)要短，為此，于主梁與斜拉索的連接點(diǎn)上將梁頂起。例如前面提到的塞弗林橋一對(duì)索的連接點(diǎn)要頂起40cm。斜拉索引架完成后放下千斤頂使斜拉索受力。 3）千斤頂直接張拉 這是最常用也是最方便的方法，下面在第五節(jié)實(shí)例中將對(duì)此有較詳細(xì)的敘述。,返回,4、斜拉索的張拉作業(yè),第四節(jié) 斜拉橋施工控制,斜拉橋采用斜拉索來(lái)支承主梁，使主梁變成多跨支承連續(xù)梁，從而在大跨徑情況下可以大大降低主梁的高度。這

40、一特點(diǎn)使斜拉橋成為大跨徑橋梁中最有競(jìng)爭(zhēng)能力的橋型。 由于主梁纖細(xì)又是靠斜拉索支承著，顯然索力的大小和索的變形將給整個(gè)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)帶來(lái)很大影響。而且任一索力的改變對(duì)全橋都有影響，具有牽一發(fā)而動(dòng)全身之狀。因此，必須很好地控制索力使梁塔處于最優(yōu)的受力狀態(tài)，并利用斜拉索的預(yù)拉力來(lái)調(diào)整主梁標(biāo)高以符合設(shè)計(jì)要求。 但是通過(guò)施工如何達(dá)到這個(gè)理想狀態(tài)尚有許多工程技術(shù)問(wèn)題需要解決。施工控制就是一個(gè)關(guān)鍵。必須根據(jù)設(shè)計(jì)與施工相結(jié)合，工程與控制相結(jié)合的現(xiàn)代系統(tǒng)工程學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)完善這一課題?，F(xiàn)就其中主要問(wèn)題作扼要介紹。,一、誤差特性與索力調(diào)整 實(shí)際橋梁施工，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生偏離目標(biāo)值的原因所涉及的范圍極其廣泛，如結(jié)構(gòu)分析時(shí)模型誤差，

41、設(shè)計(jì)參數(shù)如彈性，截面特性，構(gòu)件自重等取值與實(shí)際不符。此外有構(gòu)件制作誤差，架設(shè)定位誤差以及索力張拉誤差，變位和索力計(jì)測(cè)誤差等。作為索力調(diào)整的主要誤差對(duì)象應(yīng)該是所謂“固定誤差”，即發(fā)生了的誤差作為結(jié)構(gòu)特征值以后不再變化的，如尺寸、自重、剛性等誤差。誤差性質(zhì)與索力調(diào)整有著密切的關(guān)系，例如： 構(gòu)件自重誤差： 這是最常見(jiàn)的誤差，Pc橋梁中由于模板剛度不足，常使構(gòu)件自重增大，如天津永和橋自重誤差達(dá)5以上，因此當(dāng)施工中著重于控制索力，用一次張拉法時(shí)，梁軸線位置偏差隨著懸臂拼裝伸長(zhǎng)將愈來(lái)愈大。為了保證梁軸線位置和改善內(nèi)力狀況，這時(shí)只有控制軸線位置調(diào)整索力才是比較有效的辦法。,索的剛性誤差： 在同樣引伸情況下索

42、之剛性誤差引起索力誤差，因此施工中只有控制索力，也就是把索力作為施工管理目標(biāo)時(shí)才能有效地消除這一誤差的影響。 梁的制作誤差： 如發(fā)生主梁預(yù)拱度或局部形狀誤差.這類(lèi)誤差在以索力為管理項(xiàng)目的施工中，由于線形不受限制，所以制作誤差將原祥地保留在結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)內(nèi)力不受影響。相反，采用軸線位置為管理項(xiàng)目的施工控制中，為了保證理想的線形特使索力發(fā)生偏差，甚至大大地?cái)_動(dòng)了結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布狀況。 以上說(shuō)明索力調(diào)整原則與誤差性質(zhì)的關(guān)系。誤差分布狀況與索力調(diào)整也有關(guān)系。,誤差分布沿橋縱向出現(xiàn)同號(hào)增加或減少的誤差稱(chēng)之謂大范圍誤差。相反，出現(xiàn)正負(fù)交替分布的誤差稱(chēng)之謂小范圍誤差。 顯然，小范圍誤差類(lèi)似于均值為零的自噪聲干擾，

43、可以歸人偶然誤差來(lái)一齊考慮。小范圍誤差對(duì)于索力和軸線位置影響并不顯著，圖為通過(guò)主梁剛度將使小范圍誤差影內(nèi)平均化。如構(gòu)件自重誤差或主梁剛性誤差出現(xiàn)正負(fù)交替分布時(shí)，以軸線位置來(lái)控制施工時(shí)產(chǎn)生索力編差將很小，因此，大范圍的誤差才是索力調(diào)整的主要對(duì)象。 從以上分析可見(jiàn)，控制索力或控制軸線各適用于不同的誤差場(chǎng)合。但施工中要對(duì)于所有這些誤差都進(jìn)行正確的區(qū)別和定量分析，事實(shí)上近于不可能。國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐表明，恰當(dāng)?shù)剡x擇施工管理項(xiàng)目，通過(guò)索力調(diào)整有可能使斜拉橋在應(yīng)力與形狀兩方面都得到改善。,二、索力調(diào)整的方法 斜拉橋的恒載索力大多數(shù)是根據(jù)剛鉸支承連續(xù)梁的原則確定，然后通過(guò)倒退分析逐步計(jì)算出各施工階段的索力及相應(yīng)

44、撓度。但理論計(jì)算與實(shí)際施工是存在差別的，因此在施工中就必然會(huì)發(fā)生撓度和索力偏差值。對(duì)于偏差的處理和索力的調(diào)整，有以下幾種方法： 1.一次張拉到設(shè)計(jì)索力 在施工過(guò)程中每一根索都是一次張拉到設(shè)計(jì)索力，對(duì)施工中出現(xiàn)的梁端撓度和塔頂?shù)乃轿灰撇挥盟髁φ{(diào)整，任其自由發(fā)展，或保持索力為設(shè)計(jì)值條件下通過(guò)下一塊件接續(xù)轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)整，直至跨中合攏時(shí)撓度的偏差采用施加外力(如壓重)的方法強(qiáng)迫合攏。一次張拉法簡(jiǎn)單易行，應(yīng)用很廣，但對(duì)構(gòu)件的制作要求較高。蚌埠淮河橋就是用一次張拉法施工的。,一次張拉法對(duì)已完成主梁標(biāo)高和索力不予再調(diào)整。結(jié)果，主梁線形不好，索力也不符合剛性支承連續(xù)梁計(jì)算結(jié)果，跨中強(qiáng)迫合攏更是進(jìn)一步擾亂了內(nèi)力

45、狀況。 2.多次張拉法 在整個(gè)施工過(guò)程中對(duì)拉索進(jìn)行分期分批張拉，其目的是使施工各階段的索力較為合理，竣工后索力也基本達(dá)到期望值。三臺(tái)涪江橋采用多次張拉法，天津永和橋的自動(dòng)調(diào)索法也屬于多次張拉法。上海南浦、楊浦、徐浦大橋都是由設(shè)計(jì)單位逐次下達(dá)施工控制文件(施工單位稱(chēng)之為設(shè)計(jì)指令)，施工單位按指令規(guī)定的張拉值張拉，一根索要重復(fù)張拉六、七次之多，通過(guò)索力補(bǔ)拉來(lái)調(diào)整主梁的抽線位置。多次張效法成橋后的線形和內(nèi)力狀態(tài)優(yōu)于一次張拉法，但施工比較復(fù)雜。,3 .卡爾曼濾波法 卡爾曼濾波法類(lèi)似一次張拉法，但各階段索的張拉力不是原來(lái)的設(shè)計(jì)索力，而是根據(jù)變位的實(shí)測(cè)數(shù)值經(jīng)過(guò)濾波和反饋控制計(jì)算后給出索力的修正值。它把梁的

46、撓度看作隨機(jī)狀態(tài)矢量，索力Lr作為外加控制矢量，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x算索力以控制最后梁端或塔頂位置達(dá)到某一指定值，因此它對(duì)位置的控制是絕對(duì)的，對(duì)于索力的控制則是在滿足設(shè)計(jì)位置的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)內(nèi)能為最小條件下的最憂。 由此可見(jiàn)以往的施工控制方法，是單單從控制索力或單單從控制軸線位置來(lái)制定的。由上節(jié)所述的誤差特性與索力調(diào)整關(guān)系可知，單方面的控制往往會(huì)顧此失彼不能獲得理想的結(jié)果。,4.以最小二乘法確定索力調(diào)整的原則 設(shè)可調(diào)整的索數(shù)為N，施工管理項(xiàng)目數(shù)為M，施工管理項(xiàng)目可以包括索力、梁的撓度、塔的位移或構(gòu)件截面應(yīng)力等，并允許MN。設(shè)及為索力調(diào)整后管理項(xiàng)目的殘余誤差列向量 RR1，R2，RnT，目標(biāo)函數(shù)可表示為

47、 因?yàn)闅堄嗾`差R是索力Nj的線性函數(shù)，上式為最小的索力為： 由式(2)得到N元聯(lián)立方程，解方程很容易求出Ni值。最小二乘法在控制管理項(xiàng)目中能我們所關(guān)心的控制內(nèi)容，因此，只要在施工中適當(dāng)?shù)剡x擇管理項(xiàng)目就能獲得所預(yù)期的效,三、斜拉橋施工管理系統(tǒng) 1.建立理想狀態(tài) 斜拉橋是一種高次超靜定結(jié)構(gòu)，因此可以通過(guò)指定索力來(lái)建立其恒載內(nèi)力狀態(tài)。為得到在每一施工階段的初始張拉力，可對(duì)結(jié)構(gòu)的理想狀態(tài)進(jìn)行所謂逆施工步驟的解體分折。 但斜拉橋又是一種柔性結(jié)構(gòu)，在外荷載作用下，其荷載位移關(guān)系是非線性的。引起這種非線性關(guān)系的主要原因是：索的垂度、梁柱效應(yīng)、結(jié)構(gòu)受力后產(chǎn)生的大位移。 在施工階段由結(jié)構(gòu)自重、施工臨時(shí)荷載引起的

48、非線性效應(yīng)甚為顯著，因此，在進(jìn)行斜拉橋施工階段的結(jié)構(gòu)分析時(shí)，就必須用有限位移理論來(lái)考慮這種非線性的增大影響，給出從所謂倒退分析中得到的各個(gè)階段的位置和內(nèi)力控制值，以及結(jié)構(gòu)在零應(yīng)力狀態(tài)下的初始幾何形狀和位置，使得理論分析結(jié)果更接近實(shí)際結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特性。,2.斜拉橋的管理系統(tǒng) 斜拉橋施工管理系統(tǒng)是將“施工測(cè)定解析施工”的周期過(guò)程聯(lián)結(jié)起來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和信息處理能力以實(shí)現(xiàn)施工控制。建立施工管理系統(tǒng)的基本要求： (1)管理系統(tǒng)應(yīng)具有良好的適應(yīng)性，對(duì)于施工可能出現(xiàn)的各種情況和誤差，能夠正確而迅速地處理； (2)施工管理項(xiàng)目應(yīng)能根據(jù)實(shí)際需要自由選擇確定，也就是所關(guān)心的管理項(xiàng)目可以是索力、梁塔

49、變位、截面應(yīng)力或臨時(shí)支架反力等； (3)施工過(guò)程對(duì)索力或軸線位置都應(yīng)有一定寬容度以適應(yīng)施工的需要，此外，必須有安全的施工報(bào)警系統(tǒng)； (4)能迅速制定出最佳的索力調(diào)整方案，使索力調(diào)整方便且在整個(gè)施工過(guò)程中調(diào)整次數(shù)最少。,根據(jù)以上要求提出斜拉橋施工管理框圖如圖1113。 圖1113 斜拉橋施工管理框圖,四、施工控制管理框圖中的三個(gè)系統(tǒng) 1.解析系統(tǒng) 包括倒退分析程序、反饋控制程序和向前分析程序三部分。 倒退分析程序： 施工各階段的目標(biāo)值即索力、主梁、塔的形狀等是根據(jù)完工時(shí)橋梁設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，按架設(shè)順序的倒序逐步捅去構(gòu)件和荷載，用倒退分析程序計(jì)算出來(lái)的。因此由倒退分析程序計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)值是理想計(jì)算值

50、，用以指導(dǎo)當(dāng)前階段的施工。 反饋控制程序： 架設(shè)階段的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之差稱(chēng)謂架設(shè)誤差，反饋控制程序根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和誤差信息進(jìn)行架設(shè)誤差分析并制定出索力調(diào)整的最優(yōu)方案，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整作業(yè)。調(diào)整控制程序可以用卡爾曼濾波法、最小二乘法或自適應(yīng)控制法等。,實(shí)時(shí)向前分析程序： 向前分析和倒退分析是按施工正逆序計(jì)算的程序，因此從理想狀態(tài)進(jìn)行向前計(jì)算與倒退分析所得的結(jié)果應(yīng)該是一致的。在斜拉橋分析中由于非線性因素存在，二者計(jì)算結(jié)果略有差異，但基本一致，可供互相效驗(yàn)。實(shí)時(shí)向前分析的主要目的是確定出最終計(jì)人誤差和調(diào)整之后結(jié)構(gòu)的實(shí)際目標(biāo)。施工后結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)是設(shè)計(jì)者所關(guān)心的內(nèi)容。 向前分析程序的另一功能是根據(jù)當(dāng)

51、前施工階段向前計(jì)算至竣工為止，預(yù)告今后施工中可能出現(xiàn)的狀況以及報(bào)警當(dāng)前已安裝構(gòu)件是否出現(xiàn)超應(yīng)力狀態(tài)。,2.計(jì)測(cè)系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)測(cè)包括設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)測(cè)和施工管理項(xiàng)目計(jì)測(cè)二方面。 設(shè)計(jì)參數(shù)包括砼、鋼材等容重、彈性模量、預(yù)制或現(xiàn)澆構(gòu)件尺寸，施工荷載及狀況等內(nèi)容，通過(guò)采樣分析可以獲得各參數(shù)的誤差情況，為誤差分析和修正設(shè)計(jì)提供依據(jù)。這部分工作量較大，且沒(méi)有明文規(guī)定，因而實(shí)施有一定困難。但明確施工控制是工程施工和質(zhì)量校驗(yàn)的重要內(nèi)容后，實(shí)施是容易的。 施工管理項(xiàng)目主要包括索力，梁、塔變位、截面應(yīng)力和臨時(shí)支架或輔助墩的支座反力，管理項(xiàng)目的計(jì)測(cè)可靠性直接關(guān)系到施工控制的成敗。圖為所謂反饋控制是根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際響應(yīng)值進(jìn)行調(diào)整控制的，管理項(xiàng)目的精確測(cè)定是施工控制的基礎(chǔ)。,測(cè)定拉力值的一個(gè)方法是用振動(dòng)頻率來(lái)計(jì)算.這是利用鋼弦的橫向振動(dòng)來(lái)導(dǎo)出頻率和拉力的函數(shù)關(guān)系： 可以計(jì)算振動(dòng)50次的時(shí)間t50，于是f50/t50 或 測(cè)得各拉索拉力后，可以用塔頂各拉索水平分力之和應(yīng)為零來(lái)檢查1.5。 現(xiàn)在已有多種測(cè)定拉索拉力的專(zhuān)用設(shè)備，基本上都是用頻率關(guān)系來(lái)測(cè)定效力。使用儀器時(shí)應(yīng)注意到如測(cè)得的頻率是多個(gè)正弦波，并有