自錨式懸索橋的綜述（二）
2010-11-12
由于自錨式懸索橋的主纜拉力是傳遞給橋梁本身，而不是錨錠體，主纜拉力的水平分力在橋梁的上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生壓力，如果兩端不受約束的話，其垂直分力將使橋梁的兩端產(chǎn)生上拔力。例如金石灘懸索橋橋采用了兩種辦法來抵抗這種上拔力：一是在錨塊處設(shè)置拉壓支座；二是在主橋和引橋的交接處設(shè)置牛腿，從而將引橋的重量壓在主梁上。
由于主梁采用混凝土材料，設(shè)計和計算時必須計入混凝土的收縮）徐變等因素的影響，這就使得混凝土自錨式懸索橋的設(shè)計較鋼橋更為復(fù)雜。
六、施工工藝
1、主塔施工
懸索橋一般主塔較高，塔身大多采用翻模法分段澆筑，在主塔連結(jié)板的部位要注意預(yù)留鋼筋及模板支撐預(yù)埋件。對于索鞍孔道頂部的混凝土要在主纜架設(shè)完成后澆筑，以方便索鞍及纜索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度監(jiān)控，每段混凝土施工完畢后，在第二天早晨8：00至9：00間溫度相對穩(wěn)定時，利用全站儀對塔身垂直度進(jìn)行監(jiān)控，以便調(diào)整塔身混凝土施工，應(yīng)避免在溫度變化劇烈時段進(jìn)行測試，同時隨時觀測混凝土質(zhì)量，及時對混凝土配比進(jìn)行調(diào)整。
2、鞍部施工
檢查鋼板頂面標(biāo)高，符合設(shè)計要求后清理表面和四周的銷孔，吊裝就位，對齊銷孔使底座與鋼板銷接。在底座表面進(jìn)行涂油處理，安裝索鞍主體。索鞍由索座、底板、索蓋部分組成，索鞍整體吊裝和就位困難；可用吊車或卷揚設(shè)備分塊吊運組裝。索鞍安裝誤差控制在橫向軸線誤差最大值3mm標(biāo)高誤差最大值3mm.吊裝入座后，穿入銷釘定位，要求鞍體底面與底座密貼，四周縫隙用黃油填實。
3、 主梁澆筑
主梁混凝土的澆筑同普通橋一樣，首先梁體標(biāo)高的控制必須準(zhǔn)確，要通過精確的計算預(yù)留支架的沉降變形；其次，梁體預(yù)埋件的預(yù)埋要求有較高的精度，特別是拉桿的預(yù)留孔道要有準(zhǔn)確的位置及良好的垂直度，以保證在正常的張拉過程中拉桿始終位于孔道的正中心。
主梁澆筑順序應(yīng)從兩端對稱向中間施工，防止偏載產(chǎn)生的支架偏移，施工時以水準(zhǔn)儀觀測支架沉降值，并詳細(xì)記錄。待成型后立即復(fù)測梁體線型，將實際線型與設(shè)計線型進(jìn)行比較，及時反饋信息，以調(diào)整下一步施工。
4、索部施工
?。?）主纜架設(shè)
根據(jù)結(jié)構(gòu)特點，主纜架設(shè)可以采取在便橋或已澆筑橋面外側(cè)直接展開，用卷揚機(jī)配合長臂汽車吊從主梁的側(cè)面起吊安裝就位。
纜索的支撐：為避免形成絞，將成圈索放在可以旋轉(zhuǎn)的支架上。在橋面每4-5m，設(shè)置索托輥（或敷設(shè)草包等柔性材料。），以保證索縱向移動時不會與橋面直接摩擦造成索護(hù)套損壞。因錨端重量較大，在牽引過程中采用小車承載索錨端。
纜索的牽引：牽引采用卷揚機(jī)，為避免牽鋼絲繩過長，索的縱向移動可分段進(jìn)行，索的移動分三段，分別在二橋塔和索終點共設(shè)三臺卷揚機(jī)。
纜索的起吊：在塔的兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑車，卷揚機(jī)固定在引橋橋面上主橋索塔附近，卷揚機(jī)配合放索器將索在橋面上展開。主要用吊車起吊，提升時避免索與橋塔側(cè)面相摩擦。當(dāng)索提升到塔尖時將索吊入索鞍。在主索安裝時，在橋側(cè)配置了3臺吊機(jī)，即錨固區(qū)提升吊機(jī)、主索塔頂就位吊機(jī)和提升倒鏈。
當(dāng)拉索錨固端牽引到位時，用錨固區(qū)提升吊機(jī)安裝主索錨具，并一次錨固到設(shè)計位置，吊機(jī)起重力在5t 以上；主索塔頂就位吊機(jī)是在兩座塔的二側(cè)安置提升高度大于25m時起重力大于45t的汽車吊，用于將主索直接吊上塔頂索鞍就位，在吊裝過程中為避免索的損傷，索上吊點采用專用索夾保護(hù)；主索在提升到塔頂時，由于主跨的索段比較長，為確保吊機(jī)穩(wěn)定，可在適當(dāng)?shù)臅r候用塔上提升倒鏈協(xié)助吊裝。
?。?）主纜調(diào)整
在制作過程中要在纜上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)記。標(biāo)記點包括錨固點、索夾、索鞍及跨中位置等。安裝前按設(shè)計要求核對各項控制值，經(jīng)設(shè)計單位同意后進(jìn)行調(diào)整，按照調(diào)整后的控制值進(jìn)行安裝，調(diào)整一般在夜間溫度比較穩(wěn)定的時間進(jìn)行。調(diào)整工作包括測定跨長、索鞍標(biāo)高、索鞍預(yù)偏量、主索垂直度標(biāo)高、索鞍位移量以及外界溫度，然后計算出各控制點標(biāo)高。
主纜的調(diào)整采用75t千斤頂在錨固區(qū)張拉。先調(diào)整主跨跨中纜的垂直標(biāo)高，完成索鞍處固定。調(diào)整時應(yīng)參照主纜上的標(biāo)記以保證索的調(diào)整范圍。主跨調(diào)整完畢后，邊跨根據(jù)設(shè)計提供的索力將主纜張拉到位。
?。?）索夾安裝
為避免索夾的扭轉(zhuǎn)，索夾在主索安裝完成后進(jìn)行。首先復(fù)核工廠所標(biāo)示的索夾安裝位置，確認(rèn)后將該處的PE護(hù)套剝除。索夾安裝采用工作籃作為工作平臺，將工作籃安裝在主纜上（或同普通懸索橋一樣搭設(shè)貓道），承載安裝人員在其上進(jìn)行操作。索夾起吊采用汽吊，索夾安裝的關(guān)鍵是螺栓的堅固，要分二次進(jìn)行）索夾安裝就位時用扳手預(yù)緊，然后用扭力扳手第一次堅固，吊桿索力加載完畢后用扭力扳手第二次緊固。索夾安裝順序是中跨從跨中向塔頂進(jìn)行，邊跨從錨固點附近向塔頂進(jìn)行。
?。?）吊桿安裝及加載
吊桿在索夾安裝完成后立即安裝。小型吊桿采用人工安裝，大型吊桿采用吊車配合安裝。
由于自錨式懸索橋在荷載的作用下呈現(xiàn)出明顯的幾何非線性，因此吊桿的加載是一個復(fù)雜的過程。主纜相對于主梁而言剛度很小。如果吊桿一次直接錨固到位，無論是張拉設(shè)備的行程或者張拉力都很難控制而全橋吊桿同時張拉調(diào)整在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。為了解決這個問題，就必須根據(jù)主梁和主纜的剛度、自重采用計算機(jī)模擬的辦法，得出最佳加載程序。并在施工過程中，通過觀測，對張拉力加以修正。
吊索張拉自塔柱和錨頭處開始使用8臺千斤頂對稱張拉。吊索底端冷鑄錨具，其錨杯鑄有內(nèi)外螺紋，內(nèi)螺紋用于連接張拉時的連接桿以便千斤頂作用，外螺紋用螺母連接后將吊桿固定于錨墊板上。由于主纜在自重狀態(tài)標(biāo)高較高，導(dǎo)致吊桿在加載之前下錨頭處于主梁梁體之內(nèi)，因此在張拉時需配備臨時工作撐腳和連接桿。
第一次張拉施加1/4的設(shè)計力將每一根吊桿臨時鎖定！第二次順序與第一次相同，按設(shè)計力張拉完，然后檢測每一根吊桿的實際荷載，最后根據(jù)設(shè)計力具體對每一根吊桿進(jìn)行微調(diào)。在吊索的張拉過程中，塔頂與鞍座一起發(fā)生位移！塔根承受彎矩！這樣有可能產(chǎn)生塔根應(yīng)力超限的危險，為了不讓塔根應(yīng)力超限！張拉一定程度后，根據(jù)實際觀測及計算分析！進(jìn)行索鞍頂推，使塔頂回到原來無水平位移時的狀態(tài)，如此反復(fù)后！將每根吊索的張拉力調(diào)整至設(shè)計值。
施工過程的控制對于自錨式混凝土懸索橋每一道工序的施工均非常重要，尤其在索部施工過程中每一階段每一根吊索的索力都要及時準(zhǔn)確的反饋。吊索張拉時千斤頂?shù)挠捅碜x數(shù)是一個直觀反映，另外利用智能信號采集處理分析儀通過對吊索的振動測出其所受的拉力，兩種方法互相檢驗，確保張拉時每一根吊索的索力與設(shè)計相吻合。
七、需要進(jìn)一步研究的問題
?。?）更優(yōu)越的施工方法的研究。例如將中跨主纜錨固在主梁的底部，用轉(zhuǎn)體施工，從而可以在一定程度上克服施工上的困難，但在跨徑較大的情況下，如何保證轉(zhuǎn)體施工時的穩(wěn)定性，還需要做進(jìn)一步的研究。
?。?）主纜錨固點錨下應(yīng)力的分布研究。
?。?）當(dāng)主纜外包鋼管混凝土?xí)r，吊桿在主纜上的錨固方式研究。
?。?）吊桿及主纜的合理張拉順序研究。
?。?）新型材料的研究和開發(fā)。
（6）受力體系及理論的進(jìn)一步完善。
八、結(jié)論及其發(fā)展
?。?）通過國內(nèi)工程時間證明，鋼筋混凝土自錨式懸索橋在中小跨徑上是一種既經(jīng)濟(jì)又美觀的橋型，結(jié)構(gòu)的剛度也相對較大，對于中小跨徑的公路橋梁和人行橋都適合建造。
?。?）對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的自錨式懸索橋，錨塊的設(shè)計是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它不但影響結(jié)構(gòu)的整體工作性能，也是影響橋梁的經(jīng)濟(jì)效益和美觀要求，應(yīng)給予足夠的重視。
?。?）自錨式懸索橋主纜的錨固形式是與地錨式的最大不同之處，根據(jù)受力大小和錨塊構(gòu)造要求的不同，可采取直接錨固、散開錨固和環(huán)繞式錨固等方式。
?。?）由于主纜非線性的影響而使吊索張拉時的施工控制變的尤為關(guān)鍵。
?。?）加勁梁采用鋼材造價較貴，并且鋼結(jié)構(gòu)容易在軸力作用下壓屈。而采用鋼筋混凝土材料恰好可以克服這兩個缺點。
在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，分析手段也越來越先進(jìn)和完善，一些新型美觀的結(jié)構(gòu)也因此受到設(shè)計師們的研究和重視。盡管自錨式懸索橋有著自身的缺點和局限，但在中小跨徑上是一種很有競爭力的方案，它會越來越受到人們的重視和歡迎。這種在20世紀(jì)曾被忽視很長一段時間的橋型隨著社會的進(jìn)步又得到了人們的重新認(rèn)識，隨著實踐經(jīng)驗的逐漸積累，自錨式懸索橋的設(shè)計理論和施工方法也將趨于完善，跨越能力也會不斷提高，相信在以后會有越來越多的方案傾向于這種橋型。
