1、浅谈赣州大桥上部构造施工控制 摘要：悬索桥由于其跨越能力和优美的线形得到了广泛的应用。人们在建悬索桥时，所遇到的一个很大的难题就是悬索桥空缆状态的线形分析问题，这是悬索桥施工控制的关键。为了保证赣州大桥悬索桥的施工控制，促使该桥结构的线性和受力状态最大限度地逼近设计状态，对施工过程准确控制、分析、监测、通过现场测试，总结分析悬索桥施工控制的特点，方法和计算理论。既能快速求出悬索桥的空缆线形，又能在精度上满足工程的要求。以期对悬索桥施工控制系统展开更深的研究。 关键词：赣州大桥悬索桥施工控制线形内力 一、 工程简 介： 赣州大桥悬索桥位于江西赣州中心城区西部。该桥为特大桥，全长 1073米，主桥
2、跨为 408米地锚式悬索桥，引桥为连续梁桥。主桥为双塔悬索桥，塔高 110 余米，主梁采用全封闭钢箱梁，梁宽 32.4 米梁，高 3.0 米。钢箱梁划分为 43 个吊装节段 . 梁段编号 A(9.6M) 为跨中标准节段，共 38 块。 梁段编号 B(7.4M) 为跨中节段共 1块。梁段编号 C为过渡节段为合龙段，共2 块 , 梁段编号 D(7.48M) 为端部节段，共 2 块。主缆采用预制平行钢丝索股，平行钢丝索股每股含 127根镀锌高强钢丝，钢丝强度为 1670mpa的钢丝，钢丝直径为 5.30mm。主缆共两根，每根 37股，共 9398丝。索股锚头采用套筒式热铸锚。本文简要介绍施工控制的内
3、容和特点，指出当前施工控制系统的不足，以期对悬索桥施工控制系统展开更深的研究。 二、赣州大桥悬索桥施工控制的特点 2.1 气温昼夜变化大，对索塔平均温度、变化非常敏感。各个施工阶段必须对温度进行测定。对控制塔身垂度非常关键。 2.2 猫道架设应考虑以后施工的方便，尽量保证每根猫道索平均受力，取得平衡作用。 2.3 施工过程中消除鞍座位移与塔柱垂度偏 差比较困难，一旦施工完毕，很难调整。 2.3.1 根据索股钢丝绳弹性模量、热膨胀系数、温度变化，散索鞍初始倾角，对基准索股进行预抬高 20 公分。已经架设的索股测试时间在晚上 10点至早上 6点完成。观测点位置放在塔顶、桥面及地面位置处。线形根据温
4、度索股弹模、猫道完成、裸塔位置及二期恒载及温度效应实验结果综合确定。 2.3.2 其余索股用经验法和昼夜温度拉力传感器方法。结合主塔 E（弹性模量）、 r（容重）、索股 E、 r、 ( 线膨胀系数）、主索鞍纵向预偏移量进行测试确定。 2.4 容易出现主缆线 形和结构构件弯曲应力的超限。各个状态均要进行测定应力。可用线性方法识别非线性结构的参数。 2.4.1 施工控制必须密切控制，加劲梁吊装从中跨向两主塔方向吊装 ,吊装至 13块时 , 挠度曲线从 “ 凹 ” 字形慢慢开始平顺。吊装至 34块时 , 挠度曲线又慢慢由平变 “ 凸 ” 字形状。对各状态线性及应力进行比较，确保精度。 2.4.2 在
5、每块梁就位后，只能进行临时铰接，并将每块梁的匹配件螺栓逐一紧固。在合龙段吊装完成 , 并闭合后钢箱梁自重引起的变形稳定后，再进行连接缝焊接，从中间向两头对称焊接，不能在恶劣的天气下钢 箱梁焊。 2.4.3 上缘临时铰接的紧固，下缘张开，等到加劲梁全部吊装完毕，再将临时铰接变为刚接，紧固比较困难。在吊梁的一定阶段时，结构物状态理论值及实测值变化大。尤其在吊装梁施工中，应该对这种情况控制密切关注。 2.4.4 悬索桥的梁段吊装时与主鞍不同时进行顶推，确定索鞍顶推量及时间。 在吊梁时，塔顶鞍座与塔顶在水平方向顺时约束。在吊梁时塔顶鞍座与塔顶在水平方向临时约束，随着吊梁的进行，塔顶与鞍座一起发生位移。
6、塔根承受一定的弯曲，可能使塔根受力超限。为了避免该问题，吊梁到一定程 度，就立即释放塔根的弯曲。具体的做法是用千斤顶，调整塔顶主鞍与塔顶间的相互位置，使塔顶同原来没有水平位移时的索塔受力，同时也调整了结构线性。 2.4.5 实际施工中，每跨梁段调整用仪器观测，保证吊杆垂度，满足施工规范要求。对悬索桥施工控制参数的选取，确定、施工误差、施工程序、温度在塔顶的主鞍纵向预偏量应扣除塔顶水平位移的影响，以计算出主鞍座的实际预偏量及两主塔中心之间的距离。 本桥的计算有弹性理论方法和实际挠度理论。挠度理论以及目前的有限位移理论，主缆的几何形状，由满跨均匀布置的恒载决定。 其线形为二次抛物线，在挠度理论中，
7、忽略吊杆的倾斜与伸长。缆索节点的水平位移，加劲梁剪切变形，等因素影响，把悬索桥的受力分析，就成为一种连续的受力分析，就成为一种仅受力分布荷载的分析。在有限位移理论中，根据假定的单元变形与节点位移之间，为单元内力与外力之间关系的不同，又可分为线性有限次位移理论。非线性化有限位移理论，以及大位移理论，用有限元方法计算悬索桥的原理，为事先假定。主缆、吊索等构件的无应力尺寸及鞍座等的预偏量通过模拟过程，分期施加荷载，逐步形成和转换体系，得到成桥状态的有关结构。在最佳观测时间，采用光 电测距仪进行测量。对几何形状参数并与设计成桥状态几何形状控制参数，进行比较。在不满足精度要求为止，修正假定值，其计算的流
8、程，进行施工全过程大循环迭代确定。主缆、吊杆等部件的下料长度和空缆在自重作用下的初始位置，进行施工过程正向计算。计算出在施工阶段控制点，标高位移量，内力和应力结构状态。 悬索桥施工控制包括以下 4 个方面 1、准备两套不同方法的计算程序，分析校核。形成一个精确的理想状态。 2、有效稳妥地配备一套完善的实时跟踪分析系统。应变计、传感器的埋置、温度测试系统的安装、塔的 偏位测量、观测索塔内力通过非线性计算与塔的偏位测量比较，确定猫道对未来的影响，并校核测量主索鞍预偏移量。 3、满足施工要求，设立一套精确的量测系统。猫道架设过程监控、基准索股架设的监控、基它索股架设全过程的监控、加劲钢桁梁吊装过程的
9、监控、成桥状态的控制参数测量。 4、及时找出偏差原因，建立误差分析与反馈控制系统。任何可能的误差都将导致成桥时，结构受力或线形不可恢复的。解析实际施工中，结构所处状态的关键，也可以得到并累计误差信息，提出控制或纠偏方案。 三、赣州大桥悬索桥施工控制内容 在本桥施工 过程中，需要进行主缆垂度、控制。基准索股钢锚杆水平倾角及顶端坐标的测定、主鞍座在塔顶的纵向预偏量测定。使结构各施工阶段的实际状态，最大限度地接近设计理想状态。其中，施工控制主缆的安装过程，其主要任务是，保证主缆在自重作用下的初始安装位置，达到理想设计状态，而主缆的安装过程时，先进行基准索股的安装。因此，基准索股是施工控制的关键。通过
10、现场测试得到在不同温度条件下基准索股的跨中标高。由于设计理想状态对应于特定的理想温度条件（如 20。 C）以及设计理想结构参数，将实测数据进行温度效应修正，同时还应对事先确定的设计理 想状态进行修正，进行调测定索股表面温度，及截面内部温度，在基准索股安装后，连续观测其线形变化，对观测数据采用灰色理论、卡尔曼滤波法等理论，预测其发展变化，预测出以后时段，基准索股的线形。把它与设计理论，预测其发展变化，预测出以后时段，基准索股的线形，与设计理论状态，进行比较。对其线形进行调整。施工过程中，结构不可避免地存在一定的误差，这些误差的合成效应将直接呈现在结构施工阶段状态上，从而导致施工实际状态与设计理想
11、状态之间存在偏差。进一步测量当前阶段结构施工后的实际结构参数和状态参数，分析其对随后施工阶段的影 响。这过程反复多次进行，直到基准索股的线形，达到设计理想状态。然后，进行其余索股架设安装，主缆成形后，进行紧缆、索夹、吊索、加劲梁的安装。 施工控制加劲梁的安装。这阶段随时观察主缆线形、桥面标高、塔顶鞍座位移和索鞍的顶推量，以确保施工时成桥面的标高。主缆垂度，索鞍位置，各构件内力大小。一般来说有吊装加劲钢箱梁前结构的实际状态、结构实际材料特性的变化、温度、施工荷载、索鞍位置调整，加劲粱吊装及固结次序、施工中结构的实际受力体系、索夹的安装、吊索的长度、加劲钢桁梁自重及尺寸等。因此，施工前计算的重 点
12、，应放在提高主缆吊索、加劲梁的无应力尺寸或长度，及鞍座、索夹等预偏量的计算精度上。索夹的安装位置及吊索的长度，是设计理想状态下的计算值。因而必须根据施工情况进行修正计算。其方法是，利用前面观测得到的结构初始状态进行结构计算，对理想设计值进行修正，从而得到修正后的索夹安装位置及吊索长度，以消除施工所带来的误差。每一阶段施工必然带来施工误差，由于现在无规范可参照，而且每一阶段的误差将累积到下一阶段，最终影响成桥线型及内力。施工中控制的重点，应对加劲梁架设获取实际结构状态及材料状态参数，节段进行全面预拼装，通过 非线性计算，与设计吊装顺序及固结或铰结顺序进行比较，预测第一节段调装后的主要点控制标高，
13、及索塔应力。完成第一节段后实测标高、温度及索塔应力，并与预测值进行比较。如果标高预测值准确，还需看索塔应力值，如果索塔应力超限，对索塔进行顶推，顶推后，再次测量标高，如果达到预测值，可进行下一节段，如果标高不符，则应找出原因，予以修正。按修正后的施工顺序进行下一阶施工，逐步逼近最终的设计恒载线型。 四、 结语 赣州大桥悬索桥施工控制完成后。结构的整体变形、线型、位置达到设计文件规定 .的理想状态。施工阶 段对于成桥线形和内力状态影响较大，加上当地气候不稳定，对施工影响显著，因此对控制应有比较深入的研究。 总体而言，监控计算理论方法和实施系统日趋成熟，但是在计算机仿真分析，现场实例数据回归分析预测等方面仍有待提高，作为桥梁建设应以施工为主，拥有先进的实用施工监控技术，监控系统实地监控主要参数，并通过现场计算分析及时作出合理的措施，更好地指导工作。进一步推动悬索桥发展。 参考文献： 1 王彗东悬索桥施工控制分析与恒载初内力的解析迭代法（ J）桥梁建设， 1994（ 2） 2 张劲泉悬索桥主缆架设阶段灰色 控制系统的研究（ J）西安公路交通大学学报 1997（ 4） 3 交通部第一公路工程总公司。桥涵（下册）。北京：人民交通出版社，2000.-
