專利名稱：邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋吊索張拉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋吊索張拉方法。
背景技術(shù)：
自錨式懸索橋不需修建體積龐大的錨碇，對(duì)地質(zhì)條件要求低，跨徑布置靈活，且景 觀效應(yīng)好，而空間主纜自錨式懸索橋抗風(fēng)能力強(qiáng)，動(dòng)力性能優(yōu)，因此越來越受到重視。迄今 為止，已建或在建的自錨式懸索橋有二十余座，如佛山平勝大橋、韓國(guó)永宗大橋、美國(guó)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。自錨式懸索橋按主塔的數(shù)量可以將其分為獨(dú)塔自錨式懸索橋和雙塔自錨式懸索 橋。而根據(jù)邊跨有無吊索又可以將獨(dú)塔自錨式懸索橋分為獨(dú)塔單跨(僅主跨有吊索)、獨(dú)塔 雙跨(主、邊跨均有吊索)，將雙塔自錨式懸索橋分為雙塔單跨(僅主跨有吊索)、雙塔三跨 (主、邊跨均有吊索)。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(jié)構(gòu)施工一主塔、加勁梁施工一主纜安裝一吊索安裝一體系轉(zhuǎn)換，其中體系轉(zhuǎn)換的功 能是將由臨時(shí)墩承受的加勁梁自重轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為自錨式懸索橋建造過程的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。目前，自錨式懸索橋體系轉(zhuǎn)換方法有兩種一是整體頂升加勁梁，在無應(yīng)力狀態(tài)下 安裝吊索，精確調(diào)整吊索長(zhǎng)度后，解除加勁梁的臨時(shí)墩支承，使加勁梁懸吊于主纜上；二是 先安裝吊索，再分批分階段張拉吊索，將加勁梁由臨時(shí)墩支承轉(zhuǎn)化為主纜懸吊。方法一進(jìn)行 體系轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)是一般不需要對(duì)吊索進(jìn)行張拉的設(shè)備，缺點(diǎn)是吊索需要調(diào)整時(shí)難度較大， 同時(shí)需要較多的起頂設(shè)備、材料。而方法二具有較好的適應(yīng)性，自錨式懸索橋的體系轉(zhuǎn)換絕 大部分采用該方法。第二種方法是主邊跨均按主塔由遠(yuǎn)離主塔的方向張拉吊索，如果邊跨 無支撐的自錨式懸索橋也采用這種方法，則會(huì)出現(xiàn)散索套豎向位移過大，從而引起主纜索 股在錨固導(dǎo)管口彎折的問題。為了解決第二種方法存在的問題，現(xiàn)有的施工方法是1)在散索套底部加臨時(shí)錨 固結(jié)構(gòu)將散索套臨時(shí)固定，然后從主塔向散索套逐步張拉吊索。但是，該方法需在加勁梁施 工時(shí)預(yù)埋較強(qiáng)大的構(gòu)件以便提供強(qiáng)大的錨固力，該力作用在混凝土加勁梁較小的范圍內(nèi)會(huì) 破壞加勁梁；2)將散索套附近的主纜用臨時(shí)吊索先行拉下，然后從主塔向散索套逐步張拉 吊索。采用該方法需在鋼箱梁制作過程中增加強(qiáng)大的錨固裝置，且需增加臨時(shí)吊索，而臨時(shí) 吊索及臨時(shí)錨固裝置的容許張拉力一般較小。上述方法需增加較多的臨時(shí)設(shè)施，且施工風(fēng) 險(xiǎn)較大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有自錨式懸索橋吊索張拉方法存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種 無需增加臨時(shí)設(shè)施、安全系數(shù)高、快捷方便的邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋 吊索張拉方法。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟1)主塔、加勁梁施工，主纜安裝；2)空纜上安裝索夾與吊索，并將貓道改吊掛在主纜上；3)張拉邊跨散索套附近的BK-M吊索；4)將主跨吊索按距主塔的距離由近至遠(yuǎn)的順序逐步張拉到成橋無應(yīng)力吊索長(zhǎng) 度，張拉主跨吊索的過程中，交替張拉邊跨吊索；邊跨吊索的張拉順序?yàn)橐来螌⑦吙绲跛?BK-M外側(cè)的邊跨吊索按距主塔的距離由近至遠(yuǎn)逐步張拉，之后再將邊跨吊索BK-M內(nèi)側(cè)的 邊跨吊索按距主塔的距離由遠(yuǎn)至近逐步張拉。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明首先確定第一個(gè)張拉的邊跨吊索，然后將主跨吊 索按照由近至遠(yuǎn)的順序逐步張拉到成橋無應(yīng)力吊索長(zhǎng)度，張拉主跨吊索的過程中，交替張 拉邊跨吊索；邊跨吊索的張拉順序?yàn)橐来螌⒌谝粋€(gè)張拉的邊跨吊索以左的邊跨吊索按由 右至左逐步張拉，再將第一個(gè)張拉的邊跨吊索右側(cè)的邊跨吊索按由左至右逐步張拉。本發(fā) 明既解決現(xiàn)有方法中主邊跨均按主塔由遠(yuǎn)離主塔的方向張拉吊索，會(huì)出現(xiàn)散索套豎向位移 過大，從而引起主纜索股在錨固導(dǎo)管口彎折的問題。同時(shí)也解決了現(xiàn)有在散索套底部加臨 時(shí)支撐將散索套臨時(shí)固定或?qū)⑸⑺魈赘浇闹骼|用臨時(shí)吊索先行拉開并施加較大的向下 臨時(shí)約束力的施工方法中存在的成本高、不安全、施工速度慢的技術(shù)問題?？傊?，本發(fā)明的方法不需臨時(shí)固定散索套或臨時(shí)吊索等設(shè)施，節(jié)約成本；并且充分 利用了永久吊索控制索力大的優(yōu)點(diǎn)，安全系數(shù)高、快捷方便。以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明中的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋橋型布置圖。圖2是本發(fā)明中邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋邊跨散索套區(qū)段立 面圖。圖3是本發(fā)明吊索錨固定體系構(gòu)造圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1、2、3，圖1是本發(fā)明中的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋橋型布置圖。圖2是本發(fā) 明中邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋邊跨散索套區(qū)段立面圖。圖3是本發(fā)明吊 索錨固定體系構(gòu)造圖。圖中1是主塔；2是主纜；3是吊索；4是邊跨側(cè)散索套；5是主跨側(cè) 散索鞍；6是主跨；7是邊跨；8是主跨側(cè)錨跨；9是邊跨側(cè)錨跨；10是臨時(shí)墩；11是前錨面中 心；12是后錨面中心；13是鋼砼結(jié)合段；14是支座中心線；15是吊索錨固導(dǎo)管；16是鋼箱 梁；17是吊索鋼錨箱；18是吊索錨固墊板；19是吊索錨固螺母；20是主纜索股；21是主纜 索股錨固導(dǎo)管。圖1中主跨側(cè)吊索由主塔向主跨散索套依次編號(hào)為ZK-l、ZK-2、…、ZK-隊(duì)， 邊跨側(cè)吊索由邊跨散索套向主塔依次編號(hào)為BK-l、BK-2、…、BK-N2。本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下1)主塔、加勁梁施工，主纜安裝；2)空纜上安裝索夾與吊索，并將貓道改吊掛在主纜上；3)張拉邊跨散索套附近的BK-M吊索；
4)將主跨吊索按照Z(yǔ)K-1 — ZK-2 —…一ZK-R的順序分級(jí)逐步張拉到成橋無應(yīng) 力吊索長(zhǎng)度的過程中，交替張拉邊跨吊索。邊跨吊索的張拉順序?yàn)锽K-(M-l) — BK-(M-2) (BK-M 吊索外側(cè))—…一BK-1 — BK-(M+1) — BK-(M+2) — BK_N2 (BK-M 吊索內(nèi)側(cè))。本步 驟中BK-M吊索與主塔之間為內(nèi)側(cè)，不在BK-M吊索與主塔之間則位于BK-M吊索外側(cè)。當(dāng)BK-1吊索張拉后，邊跨散索套的豎向位移一般基本能被控制住，即后期的吊索 張拉對(duì)邊跨散索套的豎向位移影響將非常小，可以忽略。上述步驟3) M值的計(jì)算方法如下利用大型通用有限元計(jì)算軟件ANSYS或自編懸索橋施工控制計(jì)算仿真程序按設(shè) 計(jì)文件建立全橋成橋狀態(tài)的有限元模型；拆除有限元模型中的吊索，同時(shí)將主索鞍頂推至設(shè)計(jì)文件確定的預(yù)偏位置；對(duì)上述模型進(jìn)行幾何非線性有限元計(jì)算，得到空纜狀態(tài)時(shí)邊跨各吊索對(duì)應(yīng)的上下 吊點(diǎn)三維坐標(biāo)Xi上，Yi上，Zi上，Xi下，Yi下，Zi下，i = 1,2,…，N2，N2吊索的個(gè)數(shù)。按i由小到大的順序計(jì)算各吊索在空纜時(shí)上下吊點(diǎn)連線對(duì)應(yīng)的矢量與吊索錨 固導(dǎo)管中心線對(duì)應(yīng)的矢量i,之間的夾角9"若ei< [e]，則M= i。[e]為吊索上下吊 點(diǎn)連線與錨固導(dǎo)管中心線夾角的容許值，可由錨箱構(gòu)造設(shè)計(jì)圖確定。e,的計(jì)算公式如下 空纜時(shí)，各錨箱導(dǎo)管中心線所對(duì)應(yīng)的矢量i,相差較小，可根據(jù)設(shè)計(jì)文件中的錨箱構(gòu) 造確定。在整個(gè)過程中，張拉吊索的索力值及鞍座頂推時(shí)機(jī)均可通過施工控制有限元仿真 計(jì)算確定。
權(quán)利要求
一種邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨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)空纜上安裝索夾與吊索，并將貓道改吊掛在主纜上；3)張拉邊跨散索套附近的BK-M吊索；4)將主跨吊索按距主塔的距離由近至遠(yuǎn)的順序逐步張拉到成橋無應(yīng)力吊索長(zhǎng)度，張拉主跨吊索的過程中，交替張拉邊跨吊索；邊跨吊索的張拉順序?yàn)橐来螌⑦吙绲跛鰾K-M外側(cè)的邊跨吊索按距主塔的距離由近至遠(yuǎn)逐步張拉，之后再將邊跨吊索BK-M內(nèi)側(cè)的邊跨吊索按距主塔的距離由遠(yuǎn)至近逐步張拉。
2.利用大型通用有限元計(jì)算軟件ANSYS建立全橋成橋狀態(tài)的有限元模型；拆除有限元模型中的吊索，同時(shí)將主索鞍頂推至設(shè)計(jì)文件確定的預(yù)偏位置；對(duì)上述模型進(jìn)行幾何非線性有限元計(jì)算，得到空纜狀態(tài)時(shí)邊跨各吊索對(duì)應(yīng)的上、下吊 點(diǎn)三維坐標(biāo)Xi上，Yi上，Zi上，Xi下，Yi下，Zi下，i = 1，2，...，N2;按i由小到大的順序計(jì)算各吊索在空纜時(shí)上下吊點(diǎn)連線對(duì)應(yīng)的矢量^與吊索錨固導(dǎo) 管中心線對(duì)應(yīng)的矢量i,之間的夾角θ i，若θ i < [ θ ]，則M = i ;[ θ ]為吊索上下吊點(diǎn)連線 與錨固導(dǎo)管中心線夾角的容許值，可由錨箱構(gòu)造設(shè)計(jì)圖確定，θ i的計(jì)算公式如下 ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種邊跨散索套無支撐的獨(dú)塔雙跨自錨式懸索橋吊索張拉方法，其特征為主跨側(cè)吊索由主塔向主塔側(cè)散索鞍逐步張拉的同時(shí)，交替張拉邊跨側(cè)吊索，而邊跨側(cè)先張拉散索套附近的BK-M吊索，然后向邊跨散索套按順序逐步張拉，再由BK-M向主塔按順序逐步張拉，過程中若塔頂偏位超限則頂推主索鞍。本方法充分利用了邊跨散索套附近永久吊索控制索力較大的特點(diǎn)，張拉該部分后基本能控制住散索套的豎向位移，且在后期索力增量小，總量滿足安全要求。本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1)不需臨時(shí)固定散索套或臨時(shí)吊索等設(shè)施，節(jié)約成本；2)安全系數(shù)高、快捷方便。
文檔編號(hào)E01D19/10GK101838969SQ20101030143
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者張玉平, 李傳習(xí), 柯紅軍, 董創(chuàng)文 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)