悬索桥施工.docx

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第9页 共9页第三章 悬索桥施工第一节 概 述悬索桥施工主要有：锚碇、塔、主缆和加劲梁的制作和安装。本节先就其施工情况作一介绍。一、锚碇与塔的施工1.锚碇锚碇是主缆锚固装置的总称，由砼锚块(含钢筋)及支架、锚杆、鞍座(散索鞍)等组成。主缆由空中成束的形式进入锚碇，要经过一系列转向、展开、锚固的构件，这些我们将在第二节详细叙述。本节只介绍锚块及其基础。锚块的形式可分为重力式(图131a)和隧道式(图131b)。若锚碇处有坚实岩层靠近地表，修建隧道锚(或称岩洞式锚)有可能比较经济。美国华盛顿桥新择西岸锚碇是隧道式，其砼用量22200

2、m3，较之于纽约岸锚碇所用砼及花岗岩镶面工程量107000m3，仅为其21。但隧道锚有传力机理不明确的缺点，美国金门大桥原设计两端部都用隧道锚，但考虑到隧道锚块砼将力传给周围基岩机理不明确，总工程师乃改变决定，全部采用重力式锚碇。有坚实基岩层靠近地表也可以采用重力式锚，让锚块嵌入基岩，使位于锚块前的基岩凭借承压来抵抗主缆的水平力。例如我国1995年建成的汕头海湾大桥，就是利用两岸山体岩层，设计为重力前锚式锚块(锚块兜住石质山头，抵抗主缆拉力)。巨大的主缆拉力通过锚杆、后锚梁、锚块砼，均匀传递给基岩(图132)。虎门大桥的东锚碇也为山后重力式描。若坚实基岩位于桥面之下深度不过3050m，可修建直

3、接坐落在基岩上的锚块。若坚实持力层埋深更大，而设计意图是使荷载完全传至该持力层，则必须设置沉井、沉箱、大直径桩(含斜桩)等深基础。这样的锚碇造价当然是比较昂贵的。虎门大桥的西锚碇基础原设计为沉井加桩基方案，后经细探，发现基岩严重不平，沉井施工将会遇到很大困难，进改为地下连续墙方案。如果将地基在荷载之下的各种变形予以充分考虑，也可以采用浅基础，例如美国1964年建成的维拉扎诺桥（370.33m1298.45m370.33m)和英国1970年建成的小贝耳特桥(240m+600m240m)设扩大浅基础。2.塔大跨度悬索桥的索塔在50年代以前几乎都是采用钢塔，其主要优点是：施工速度快、质量容易保证、抗

4、震性能好。直到l959年，法国建成主跨608m的其坦卡维尔悬索桥，开始采用砼塔。我国新近建造的几座大跨度悬索桥(汕头海湾大桥、虎门大桥、西陵大桥、江阴大桥)全都是采用砼塔。塔的施工与斜拉桥塔基本上相同。二、主缆架设悬索桥的钢缆有钢丝绳钢缆和平行线钢缆。前者一般用于中、小跨度的悬索桥，后者主要用于主跨为500m以上的大跨悬索桥。平行线钢缆根据架设方法分为空中送丝法(As法)及预制索股法(Pws法)。1.空中送丝法用空中送丝法架设主缆，19世缆中叶发明于美国，自1855年用于尼亚瓜拉瀑布桥以来，多数悬索桥都用这种方法来架设主缆。在桥两岸的塔和锚碇等都已安装就绪后，沿主缆设计位置，在两岸锚碇之间布置

5、一无端牵引绳，亦即将牵引线的端头连接起来，形成从这一岸到那岸的长绳圈。将送丝轮扣牢在这牵引绳上某处，且将缠满钢丝的卷筒放在一岸的锚碇旁，从卷筒中抽出钢丝头，暂时固定在某靴跟(可编号为A)处，称这一钢丝头为“死头”。继续将钢丝向外抽.由死头、送丝轮和卷筒将正在输送的丝形成一个钢丝套圈，用动力机驱动牵引绳，于是送丝轮就带着钢丝送向对岸。在钢丝套圈送到对岸时，就用人工将套圈从送丝轮上取下，套到其对应的靴蹬(可编号为4P)上。图133为送丝工艺示意图。随着牵引绳的驱动，送丝轮又被带回这岸，取下套圈套在靴跟4上，然后又送向对岸。这样进行上百次，当其套在两岸对应靴跟(例如A及A)上的丝数达到一丝胶钢丝的设

6、计数目时，就将钢丝“活头”剪断，并将该“活头”同上述暂时固定的“死头”用钢丝连接器连起来。这样，一根丝股的空中编制就完成了。在上述基本原理基础上，可以采取多种提高工效的措施。如果对岸也有卷筒钢丝，可以利用刚才所说的送丝轮在其返程中另带一钢丝套圈到这岸来，从而在另一对编号为B、B的靴跟之间进行编股。又沿无端牵引绳可以设置两个送丝轮，两轮的间距为，当甲轮从这岸驶向对岸时，乙轮正好从对岸驶向这岸，而且两岸都有卷筒钢丝，于是就可以同时在C、C和D、D靴跟之间编制另两丝股。这就是“以四根丝股为一批”的安排。再者，对于送丝轮扣牢在牵引绳上的两个点而言，每点可以不只设一轮，例如美国金门桥是设四轮，而且每个送

7、丝轮上的缠丝道路也可以不只一条。空中送丝法的主缆每一丝股内的钢丝根数约为300600根，再将这种丝股配置成六角形或矩形并挤紧而成为圆形。它的施工必须设置脚手架(猫道)、配备送丝设备，还需有稳定送丝的配套措施。为使主缆各钢丝均匀受力，必须对钢丝长度和丝股长度分别进行调整.还应及时进行紧缆和绕组。我们将在第二节介绍其中的主要设置。2.预制索股法用预制索股法架设主缆是1965年间在美国发展起来的，其目的是使空中架线工作简化。自用于1969年建成的纽波特桥以后使用逐渐广泛，我国新近建成的汕头海湾大桥、虎门大桥、西陵大桥、江阴长江大桥都是采用这个方法。预制索股每束61丝、91丝或127丝，再多就太重了。

8、两端嵌固热铸锚头，在工厂预制，先配置成六角形，然后挤紧成圆形。架设的过程同空中送线法一样，但在猫道之上要设置导向滚轮以支持绳股。虎门大桥每束137丝，每丝直径5.2mm，每根主缆110束，采用门架式拽拉器牵引索股，如图134所示。在猫道上设置若干个猫道门架安装门架导轮组，牵引索通过这些导轮组，牵引索上固接有拽拉器，通过主(副)牵引卷扬机的收(故)索或放(收)索，使牵引索带动拽拉器穿过导轮组作往复运动。索股前端与拽拉器相连，使得索股前端约30m长悬在空中运行，而索股后段则支承在导向滚轮上运行。此方式也可用于空中送丝法。三、加劲梁架设加劲梁架设的主要工具是缆载起重机。架设顺序可以从主跨跨中开始，向

9、桥塔方向逐段吊也可以从桥塔开始，向主跨跨中及边跨岸边前进。兹分述于下：1.架设方式以往加劲梁多用钢桁架，其架设方式也像钢桁架桥那样，从桥塔开始，向主跨跨中和岸边逐段吊装。在每一梁段拼好以后，立即将其与对应的吊索相连，使其自重由吊索传给主缆。对于三跨悬索桥而言，一般需要四台缆载起重机，分别从两塔各向两个方向前进边跨和主跨的跨径比，各桥不同，为了使塔顶纵向位移尽可能小，对于当主跨拼成几段时，边跨应拼几段，应该进行推算。在历史上，因为推算速度跟不上施工需要，曾使用全桥的结构模型试验(例如美国三潘市海湾桥)来决定其较为合理的吊装次序。从桥塔开始吊装的优点是施工比较方便，缺点是桥塔两侧的索夹首先夹紧，此

10、时主缆形状与最终几何线形差别最大，因而主缆中的次应力较大。汕头海湾大桥就是采用这种方式，如图135所示。海湾大桥混凝土加劲箱梁主跨有73段，边跨各24段，首先特预制梁段从预制场纵、横移下海，用铁驳浮运到各跨主缆下定位，用锚固在主缆索夹上的1800kN缆载吊机垂直起吊安装。每安装一梁段之后，吊机向前移6m，锚固到下一对索夹上，做下一梁段的吊装准备。吊装时，采用四点吊装法。当加劲梁的重力逐渐作用到主缆上，主缆将产生较大的位移，改变原来悬链线的形状，所以在吊装过程中上缘一般都顶紧而下缘张开，直至全部吊装完毕下缘才闭合。如果强制使下缘过早闭合，结构或其连接件有可能因强度不够而碇坏。合理的做法应该是：在

11、架设的开始阶段，使各梁段在上缘铰接，而使下缘张开。这些上缘铰接的梁段应具备整体以横向抗弯抵抗横向风荷载的能力。待到一部分梁段业已到位，主缆线形也比较接近最终线形时，再将这一部分梁段下缘强制闭合。当然必须通过施工控制确认此时闭合是结构和其连接件都能够承受的。英国1966年建成的塞文桥梁段吊装是从跨中开始，向桥塔方向前进。如果边跨较长，为避免塔顶产生过大的纵向位移，应从两岸向桥塔方向同时吊装边跨梁段，如图136所示这种吊装次序的优点是：在架设桥塔附近的加劲梁段时，主缆线形已非常接近其最终几何形状，此时将桥塔附近的索夹夹紧，主缆的永久性角变位最小。虎门大桥(边跨无加劲梁)主跨39个梁段，其吊装次序就

12、是先吊跨中段，再从跨中对称向两桥塔前进，直至合拢。2.缆载起重机缆载起重机由主梁、端梁及各种运行、提升机构组成。起重机在主缆上运行及工作，故主梁的跨度即为两主缆的中心距。主缆中心线与水平面的最大夹角为吊装桥塔附近梁段时，主缆在桥塔处与水平面的夹角，起重机在此倾角状态T应能正常工作及行走。起重机是在全部索夹安装就位的主缆上运行，故其运行机构必须能跨越索夹障碍。在倾斜状态下起吊时产生的下滑力由索夹承受，故应设置起重机与索夹相对固定的央紧机构。固137为汕头海湾大桥缆载起重机的运行示意图。海湾大桥主缆中心距25.2m，缆载起重机主梁为桁架结构，端梁为箱形结构。额定起重重力为1800kN，满足全桥加劲

13、梁节段吊装需要。提升机构工作类型为特重缆，运行机构属于空载运行，故为轻缆。运行动作采用走行轮交替升降方式跨越索夹。提升机构的卷扬机布置在主塔承台上，以尽可能减轻运行时的重力。主缆中心线与水平面的最大夹角为25.360。第二节 缆索施工要点为使主缆的构造同其锚固相适应，缆内钢丝应分成若干根丝股(索股)。用预制索股法架缆，每股一放不超过127丝。用空中送丝法架缆则无此限制，例如美国金门桥每股452丝(每缆61股)，日本下滓井桥每股552丝(每缆44股)。为使主缆截面最终被压紧成圆形，一般是将丝股先排成正六边形，则每一缆内的丝股数目只能是19，37，6l，9l，127，169，217，217股等。但

14、施工实践表明，即使不排成正六角形也不难挤压成圆形，例如英国博斯普台斯第二桥丝股共32根，其排列如图138c)所示。汕头海湾大桥和虎门大桥丝股都是110根。图138表示几种丝股排列方式，a)式是将两平边放在水平位置，这样摆法当丝股根效不多时，用主组成形器来保持其相对位置比较方便。b)式是将两平边放在竖直位置，其优点是丝股分成几竖列，可以在各坚列之间插入分隔片，有助于丝股间的通风，使各丝股温度容易一致，有利于保证丝股长度调整的精度。c)式是竖向和水平向都可插入分隔片，其四角各缺一根，紧缆时，只需在紧缆机前方用大木锤放松丝股排列，则挤成圆形并无因难。主缆施工有许多细节值得注意，这里只介绍其中主要几点

15、：1.钢丝接头空中送丝法用的镀锌钢丝是成盘供应的，一盘的重量200400kg，必需在工地上接长139表示一种钢丝连接器的构造，它是长50.8mm的套管，内有丝扣。将钢丝的端头分别按左手螺旋及右手螺旋压制丝扣，并将丝头斜着切断。连接时，将两钢丝端头穿进套管两头.旋转套管，使被接长的钢丝拉到一起抵紧。这样，在钢丝受拉时，两钢丝的斜切面就彼此卡住，不会因旋转而脱离。施工规范中常见的要求是：取接头构造数的296作为试件进行检验，测得的强度不得低于原钢丝强度的95。2.调整长度无论是空中送丝法或预制索股法，都必须有调整长度的措施，称为调丝或调索股。主缆在自由悬挂状态下的长度可以根据施工时的温度、边界条件

16、、水平距离等因素计算出来，这些都属于施工控制(见第三节)的内容。需注意的是：主缆内各钢丝由于位置高度不同，其长度是不一样的。按上述长度设置一基准丝，它在自由悬挂状态下的垂度也是可以计算出来的。理论上，实测值应符合计算值，但实际上由于温度、水平距离、边界条件等因素的偏离，计算值和实测值都要精密计算并进行校正。空中送丝法基准丝的数目和位置，应以能适应钢丝的垂度校核为原则。对于每一丝股在安装时的第一根丝(或头几根丝)应该取为基准丝，随后安装的丝就可以用先前安装的基准丝来校核。校核的原则就是让钢丝处于自由悬挂状态，要求其垂度同基准丝(或业经用基准丝校正的先前安装的丝)一样。预制索股法各丝股的长度也是不

17、同的，在每一丝股中，其转角处应设一根基准丝，如图1310所示，其它各丝乃至整段的长度都是以它为基准丝来制造的。其左上角是带色丝，用来检查安装在主缆中的丝股是否扭曲。各主缆架设的第一根丝股称为基准股.它是以后各丝股垂度调整的基准，必须精确测量其垂度。垂度偏差的允许值在汕头海湾大桥(中跨水平距离450m)为3cm，若偏差超过允许值，就应在一端锚碇处放松或收紧丝股来调整。测量时应用千斤顶在塔顶鞍座处将丝胶顶高少许，使之处在自由悬挂状态。基准股以外的其他各股称为一般股。一般股采用相对垂度调整法，即测出待调整股与基准股的垂度差，将实测垂度差与理论垂度差比较，得出相对垂度差，然后根据悬链线弦长与垂度的关系

18、，求得相应的放松(或收紧)量丛。丝股调整好以后必须在鞍座内及时镇定，它和相邻丝股的关系是似靠非靠，若即若离。3.主缆挤紧 (1)主缆初整圆初整圆的目的是为了下一步挤紧作准备，初整圆在气温稳定的夜间进行。首先在主跨1/2,3/4,边跨1/2处确定钢丝束排列有无差异、钢丝是否平行.若有则及时调整。然后用10mm小钢丝绕两圈，两端用倒链滑车连于猫道横梁上，边收紧侧链边用木槌敲打。初整圆后，用钢带打包捆扎，捆扎间距开始较大，例如汕头海湾大桥开始是60m，然后用二分法加密.直到5m一道。初整圆后主缆表面基本平顺，无凹凸不平现象，但空隙率尚未达到设计要求。 (2)主缆挤紧紧缆机包含一个安装在主缆外面的环状

19、刚性钢架，内有6个(或8个，乃至12个)置于径向的千斤顶上，千斤顶可以是液压式或螺旋式，在各千斤顶的活塞顶端装有按大组最终直径制造的圆弧状靴块，千斤顶的另一端则是抵紧在上述环状钢架上，如图1311所示。一般需要配备四台紧缆机，首先从两主塔向中跨跨中挤紧，然后再从主塔分别向两边跨挤紧，挤紧间距为1m。挤篮后在挤紧压块前后备用钢带捆扎一道，间距约0.5m。挤紧前应拆除丝股的定型包扎带和初整圆的捆扎带。开机后应控制千斤顶的顶压力，每一千斤顶的顶压力一船是7001000kN。但维拉扎诺桥及博斯普鲁斯二桥的顶压力曾高达2720kN和3000kN。紧缆机能够沿着主缆移动。汕头海湾大桥采用千斤顶的顶压力和主

20、缆直径双控标准，只要达到其一即自动停机。在紧缆机离开5m之后测量主缆的竖向及横向直径，算出空隙率。海湾大桥挤紧后空隙率的目标值为平均20。考虑到挤紧捆扎后的主缆直径回弹增大，在挤紧时适当调小组径，控制在18；6左右。实测得主缆模径为57.658cm，竖径为54.655.4cm，横坚直径差为3cm，呈椭圆形断面，空隙率为17.8，满足设计要求。缠缆工作应在大部分恒载作用之后进行，此时主缆截面因拉应力作用而稍稍收缩且索夹均已安装到位，故缠丝执应有越过索央的功能。缠丝机主要部件包含一个可以开闭的钢环，钢环相者圆弧形衬板跨在大缆之上。缠在环上的软钢丝被一迅速旋转的飞轮抽出，紧紧缠在主缆之外，图1312

21、是虎门大桥缠丝机的一张照片。缠丝之前要在主缆钢丝表面涂以铅丹膏，在缠丝过程中，铅丹膏当被挤出，应随时将挤出的铅丹膏刮去，不让铅丹膏结硬在缠丝表面，随后再在缠丝之外进行油漆。缠丝机只能在索夹之间工作，缠丝的头要腊焊于索夹边缘。索夹之间的缝隙，需要用铅毛(极细的小段铅丝)嵌塞。但位于主缆下面的缝隙都不必嵌塞，以使侵入主缆内部的水分可以从这里泄出。位于塔顶的有主鞍座；边跨主缆进入锚碇之前可能设副鞍座；在锚碇前沿，主缆散开，需设散索鞍；若主缆散索中不改变其方向，则只需设散索套。在采用空中送丝法制成的主缆中，位于丝股和锚杆之间的中介环节，称为鞍跟。兹分别介绍于下。1、主鞍座图1313为汕头海湾大杨塔顶主

22、鞍座的总装图，中间顶上是承托悬索桥主缆的槽道，两侧有多道竖向肋板将槽道部分和底座部分联成一体。为便于加工、运输和现场吊装，一船将其分成基本对称的两半体制造后栓合。鞍座毛坯依其制造方法可分为整体铸造式、分体铸造拼接式和铸焊式三种。汕头海湾大桥和西陵长江大桥鞍座均采用整铸式。整铸式鞍座是其整体或半体采用普通铸造方法(铸钢)浇铸而成，它能较为简便地解决鞍座外形复杂、重量较大的问题。特别是鞍座槽道为系列同心阶梯圆弧曲面，一般需铸造成型后再进行加工。铸焊式鞍座是槽道部分铸造而成，下底板及结构加强肋则用厚钢板制造，彼此对位后焊接。这种鞍座由于采用分体铸造方法，使铸造工作相对简单一些，铸造缺陷有所减少且较易

23、发现和处理，其主要技术问题是厚板焊接技术及焊后无损检测问题。许多迹象表明，由于焊接工艺及设备的不断发展，对于象鞍座这类大型单件结构采用铸焊结构将会越来越经济，其发展潜力很大。拼装式鞍座各部分分体铸造，经机械加工后，采用螺栓连接成整体*当采用铸焊式结构的技术条件不甚具备时，此法不失为一种简便的处理方法，且无焊接变形及焊后热处理问题。但此法对其分体各部分之结合面的加工插度和装配质量要求较高.整体性能对此较为敏感，其自重较同规格整铸式鞍座为重。比较典型的拼装式鞍座如固1314，图a)中鞍座整体或半体以侧壁莱一位置分成上下两部分分别铸造，机加工其结合面后拴接；图b)为单独铸出槽迫镶块，镶入槽底。在悬索

24、桥架梁过程中，随着缆力增长，主缆要带着主鞍座向河侧移动，为使塔身所受到的施工应力较小.并为使主鞍座两边的主缆水平分力接近于相等，就需要让主鞍座在施工过程中能有控制地作相对于塔顶的纵向移动。为此，应在鞍座下放置辊轴，或在鞍座底面涂抹石蜡。汕头海湾大桥是在鞍座底板上设置纵向油槽，钻有注轴孔，同时在上下摩擦面之间满涂特种涂层。先将鞍座向两塔岸侧预偏104.3mm，在中跨首先安装的12段梁中，每安装一梁段向前顶推一次，即分12次顶推到设计位置。鞍座的纵向顶推是在塔顶鞍座旁靠岸侧设置施顶反力架，在反力架与鞍座间安放2台6000kN千斤顶水平施顶。每个鞍座的两台千斤顶并联，上下游四台顶同步施顶纵移.见图1

25、315。每个鞍座实际顶推力约50006000kN，其中南主塔上游鞍座最大顶推力达8520kN。2.副鞍座若边跨较大，致使主缆在边跨靠岸端的坡度乎缓，则为使主缆对水平线的倾角变陡以便进入锚碇.需在边跨缩岸端设墩(或钢排架)，墩顶设置副鞍座。美国三藩市海湾桥、纽波特桥、英国福斯桥均设有别鞍座。主缆在副鞍座处的转角一般不大，其施于励鞍座的压力也较小，使副鞍座的制造比较容易。从副鞍座到锚块砼前锚面还有相当大的距离，随着缆力的增加，副鞍座也将发生向河侧的纵横，故副鞍座应设置在摇轴或摆柱或辊轴上，在施工过程中也应先使副鞍座向岸侧有一个预偏量。3.散索鞍及散索套在锚碇前段，主缆在这里散开。当缆在散开的同时有

26、一向下的转折角时，就需要设一个散索鞍。散索鞍下面也应设摇轴、摆柱或辊轴.汕头海湾大桥是在散索鞍下面设置盆式橡胶支座，两侧有卡板、螺栓，以防止其侧向移动。其槽道呈漏斗状，主缆从小口进入，在大口处散开，形状为系列阶梯形空间曲面，如图1316所示。如果主缆在散开的同时不改变其总方向，那就不用散索鞍而用散索套.散索套的槽道与散索鞍基本相同。在散索套安装就位后，由于侧向力的作用，仍有可能向着主缆未散开的那个方向滑移，为此，应在散索套小口之外设置“挡圈”。挡圈的构造同索夹相似，即凭借高强螺柱使挡圈抱紧主缆，由此而产生摩擦力以阻挡散索套的移动.4.靴跟及锚杆在采用空中送丝法制成的主缆中，位于丝股和锚杆之间的

27、连接构件是靴跟及其附件.靴跟的功能有二。一是传力，丝股套在靴跟的槽道上，而锚杆则连接在靴跟的销钉上，二是调节长度，丝股的实际长度将因施工误差等因素而有出入，靴蹬中有调节长度的附件，可以纠正施工误差，使丝股的长度符合设计要求.图1317表示美国三藩市梅湾桥所用的靴跟及其附件.从立面图中可以看出丝股缠在靴跟的槽道上(向右)，而锚杆(眼杆)则套在靴跟的大销钉上(向左)。平面图中丝股末绘出。靴跟凭借两块拉板与右端的另一根销钉相连接，两根销钉位置是固定的，而靴跟则可以凭借千斤顶及垫片与销钉作相对微小的移动。千斤顶的活塞同靶跟上的施力孔眼相联，若丝股实际长度偏大，则千斤顶活塞向左推进，迫使靶跟相对于大销钉

28、左移，靴跟内放置垫片的空间扩大，可放置垫片以固定靴跟位置，消除丝股误差。丝股实际长度偏小别放松千斤顶使靴跟右移，取去相应的垫片。最右侧的垫片应与大销钉曲面相匹配.在采用预制索股法制成的主缆中，当钢丝束(预制索股)拽拉至锚碇时，先将两端的锚头临时锚固，然后调整线形，精确测量其长度。目前预制绳股的锚杆多采用高强螺杆，在钢丝束的锚头底部配以穿心式千斤顶穿在高强螺杆上，调整长度时，钢丝束的收紧或放松通过千斤顶的拽拉及调整锚头下的垫片来实现，如图1318所示。三、索夹及吊索索夹有两种构造形式，一种是用竖缝分成两半，吊索骑在索夹上，如图1319所示，用高强螺栓将两半拉紧.使索夹内壁压紧主缆，从而产生摩擦力

29、以防止索夹滑动。在索夹两半之间应保留适当的缝隙(图中为38mm)，借以确保螺杆拉力能用于产生索夹对主缆的压力.高强螺杆位置尽可能向内靠近，一剧使螺杆拉力对索夹壁的偏心较小，再则可以使螺杆较长，有利于螺杆股收更多的应变能以防拉裂和减少应力损失.一般在每缆每一吊点有两根钢丝绳骑在索夹之外，用吊索钢丝绳有4个截面共同受力。设吊索总力为户，吊点处主缆切线同水平线的夹角为0，则其沿主缆切线的分力为，此即使索夹沿主缆滑动的力。由此可以求得全部高强螺杆必需的预拉力为：式中p为摩擦系数，其经验值可达0.6。这是因为当螺杆预拉力相当大时，主缆直径在索夹处局部缩小，使索夹滑动受到较大的阻力.图1319中，上，下两

30、捧共有14个高强螺杆.由此可以求得每个螺杆必需的拉力.在施工及管运中，螺杆预拉力的损失显著，这主要是因为螺杆材的松弛、主缆钢丝相互位置在重复加载中自行调整及镀锌层的受挤变形等.为此，在施工需要重复拧紧螺杆。另一种索夹构造是在索夹下方铸成竖向节点板，在板上钻制孔眼，吊索墙头的锚杯凭借销钉与此孔跟相连.其索夹较常见的是分成上、下两半。图1320是英国塞支桥的索夹构造，用矩形齿状水平缝(其实是沿主缆轴线的缝)分成两半，高强螺杆与缝的方向垂直，斜吊索上端的锚杯借销钉连接在与索夹下半铸在一起的节点板上。这种构造也可以将索夹分成左右两半，如丹麦的小贝尔特桥，两半的下部均铸有节点板，安装后并在一起。汕头海湾

31、大桥的索夹采用图1319的构造形式。索夹的安装是在气温稳定的夜间，用全站仪按照施工控制的位置，将每个索夹到主塔中心的距离测出，标定在每根主缆的相应位置上，再根据各个索夹的设计长度，向两侧量出索夹的边缘线。利用通过塔顶和散索鞍处支架上的10kN缆索吊机吊运索夹进行安装，如图132la)所示。索夹安装就位之后，用YC一40千斤顶将索夹上各高强螺杆拧紧，控制拉力为340i10kN。索夹螺杆的紧固重复四次：索夹安装时，架梁的缆索吊机就位前；全都梁段架完后；二期恒载铺装之后.施工中经常检查索夹螺杆的紧固情况，在任何情况下拉力都不得小于280kN.索夹安装的容许误差为：纵向位置10mm，横向扭转6mm。吊

32、索需在设计拉力324kN的作用下对在工厂预制的吊索长度进行复测，以便根据误差大小调整吊索锚板高度。每个索夹上两根吊索长度不同，必须对号入座.吊索的安装也是利用10kN缆索吊机，见图132lb)。四、猫道猫道是指位于主缆之下(大约lm)，沿着主缆设置，让进行主缆作业的工人有个立足的脚手架。它是由猫道主索上铺设钢丝网面层、扶手绳等所组成.猫道宽度不大，为防止被风吹翻，同时也是为上、下游猫道之间能互相交通，一般要在两猫道之间设置横向天桥，中跨町设三至五道，边跨一道。在猫道下方一般需设抗风索。在立面上，抗风索呈向上凸出的曲线形，其两端则扣在塔和锚碇的下方。在猫道主索和抗风索之间设若干根竖向(或斜向成v

33、形的)细绳，互相辅紧，就形成一空间抗风体系。这样设置的抗风索势必侵入航运净空，故必须得到航运部门同意。沿抗风索还须控规定悬挂信号灯，以防船舶将它撞坏。虎门大桥每条猫道分三跨，各自独立，每跨均由8根48钢丝绳(猫道主索)支承，上面设有钢丝网面层、扶手蝇、猫道门架以及门架支承索等。上、下游猫道之间设五道横向天桥.中跨猫道主索的架设是猫道架设的关键，先利用牵引系统牵引托架支承绳，然后在架设好的托架上牵引猫道主索过江，通航净空由托架保证，如图1322所示。此法的优点是所需主(前端牵引)、副(后端施加反拉力)卷扬机功率较小。猫道主索架设完成后再依次铺设猫道面层，安装扶手架，架设抗风索等.汕头海湾大桥猫道

34、主索为上、下游各设6根45mm钢丝绳，两端带冷铸锚头，分别与固定在主塔顶和两岸散索鞍基础上的锚梁相接.猫道面距主缆中心为1400mm，猫道宽4000mm，用两层铁丝网上压有槽钢及小方木.上、下游猫道间用轻型桁架连接作横向天桥，中跨三道，边跨各一道。抗风索用25mm钢丝绳从猫道中跨的处斜拉至主塔承台与预埋件连接.猫道的安装是在两塔间先由拖轮带一根22mm钢丝绳渡海，架空作为导索。卷插机带动导索，从空中带33mm牵引索过海安装。用33mm牵引索作临时支承索，由22mm钢丝绳牵引，将45mm猫道主索逐根牵引过海安装就位，之后再用22mm钢丝绳将成卷的猫道面铁丝网牵引拉开铺设在猫道主索上。第三节 悬索

35、桥工程误差控制悬索桥在恒载作用下的几何形状和内力与施工方法密切相关，同一座桥会因施工方法及施工顺序的不同而导致成桥时几何形状和内力的不同。而且由于悬索桥结构施工的特殊性，其几何形状在施工过程中较难控制和管理，容易产生各种施工误差，因此一个科学细致的工程误差控制显得尤其重要.兹将悬索桥工程控制的重要性、内容及方法简要介绍于下。一、悬索桥工程控制的重要性悬索桥在施工过程中不仅容易产生各种施工误差，而且容易出现风的不稳定性和局部应力超限，兹列举于下：1.悬索桥抵抗变形的刚度主要来自主缆的重力刚度。当加劲梁尚未架设时，主缆是很柔的.随着加劲梁的架设及温度变化，主缆的几何形状变化很大。以虎门大桥的施工过

36、程为例，当跨中已吊装部分梁段，设温度降低20c、升高250C或为基准温度时，主缆及部分加劲梁相对于全桥完成(基准温度)时的竖向位移，如图1323所示。从图中可以看出，四分点处的主缆比全桥完成时主缆的位置高出67m，其纵向的位移也相当可观，因此索夹在主缆上的位置必须有一适当的预偏量.2.悬索桥施工各阶段中消除误差比较困难，一旦施工完毕，不但主缆长度无法调整，就是吊索也无法律斜拉桥的拉索那样重复张拉进行调整。悬索桥的主缆和吊索长度在搐工过程中只能通过垫片微量调整.3.悬索桥在施工阶段，加劲梁之间是先将上翼缘临时铰接，下翼缘张开，等到加劲梁全部(或部分)吊装完毕下翼缘方才合拢，将铰接变为刚接，因此施

37、工阶段颤振失稳的临界风速可能大大低于成桥状态的临界风速。4.悬索桥加劲梁的吊装与塔便鞍座顶推不垂同时进行的，在吊梁时，塔顶鞍座与塔顶在水平方向临时约束，此时塔顶与鞍座一起发生纵向位移，使塔根产生一定程度的弯矩，这样就可能发生塔根应力超限的危险。为了不让塔根应力超限，吊梁若干节段后就要用千斤顶调整塔顶鞍座与塔顶之间的位置(图1315)以释放塔根弯矩.何时释放必须通过工程控制确定.5.为了减少最终吊装完毕时现场焊接的工作量及提高施工阶段抗风稳定性，常常将部分梁段吊装完毕时就特这几个梁段焊成一喇性连接段.但如果一次喇性连接的部分长度太大，则其最外侧的吊索可能超载、加劲梁的弯曲应力可能超限。允许几十节

38、段先部分刚性连接，必须进行科学细致的工程控制。6.其他一些随机因素的影响。二、悬索桥工程误差控制的内容悬索桥的工程误差控制由施工前控制和施工中的控制两大部分组成。为达到工程误差控0t的目的，国内外有关学者先后研制出各有特色的计算机软件，其内容大同小异.所谓大同，是都按有限位移理论考虑了悬索桥的几何非线性，所谓小异，是各家思路不同，考虑的因素繁简不一.兹将工程控制的主要问题介绍于下；1.施工前误差控制包括确定主缆和吊索的无应力长度、加劲梁的无应力三维尺寸、鞍座的预偏量、索夹的预偏量等。如何确定这些尺寸使成桥状态时结构的几何形状满足设计要求，不能像其他体系(如斜拉桥、连续梁桥)那样用倒退分析来解决

39、。因为我们只知道成桥状态时的桥面竖曲线，吊索(索夹)位置、鞍座中心位置和主缆的跨中矢高，面主缆的线形是不知道的.主缆在刚刚架设就位之后应该是一根悬链线，但经过作用一期恒载(索夹、吊索、铰接的加劲梁段)和二期恒载(桥面铺装、防撞墙等)之后，究竟是什么线形就不知道了。因此确定施工前控制的尺寸必须采用逐步逼近的前进分析法。图1324为悬索桥在恒载作用下结构几何及内力计算框图。计算分为两个阶段，第一阶段计算一期恒载的作用，此时加劲梁尚未刚接，荷载全由主缆承受。第二阶段计算二期恒载的作用，荷载由已经刚接的加劲梁和主缆共同承受。两个阶段各有其初始态、荷载态和目标态.初始试算时(1CYC1，KCYC1)，取

40、目标态二时的几何(也就是成桥时的几何)为目标态一的几何(框1)，此时需要假定一个初始态一，为方便起见，可以同样取目标态一的几何(框2)。在初始态一上作用一期恒载，计入所有非线性因素就可以得到荷载态一(框3)，拿荷载态一与目标态一比较(框4)，初次试算肯定是误差较大的，于是修正初始态一(框A)，重复框3的计算(KCYC二KCYC+1)，如此类推直至误差小于某一指定值(例如ctolen0.01m)为止，接下来计算第二阶段.第二阶段的计算最初(1CYC1)以目标态一的几何为初始态二(框5)。在初始态二上作用二期恒载，计人所有非线性因素就可以得到荷载态二(框6)，拿荷载态二与目标态二比较(框7)，初次

41、计算时误差较大，于是修正初始态二，也就是修正了目标态一(框B)，这样就回到了框1(1CYCICYC1)，重复计算，如此类推，直至满足荷载态二与目标态二的误差小于某一指定值为止.在程序的后处理中就可以输出我们感兴趣的施工前误差控制的内容。2.悬索桥施工中工程误差控制的目的是指导现场工程技术人员把图纸上设计的悬索桥科学地、安全地、经济地得到实现.悬索桥的施工按施工场地的不同可分为工厂预制和工地现场浇筑、拼装、架设.如组成主缆的索股、鞍座、索夹、吊索、钢加劲梁等是在工厂内按无应力尺寸下料预制的，然后运到工地上拼装、架设，而锚碇、主塔，砼加劲梁、路面等是在工地上现场浇筑的。因此可以把悬索桥施工中的工程

42、控制再分为工厂预制时的精度控制和现场安装架设时的安全、精度控制两部分。前者可按规定的加工精度标准进行控制，容易得到保证。后者的内容主要有；施工阶段结构几何形状和内力的计算模拟，误差量测、反馈及调整，塔顶鞍座的合理顶推；加劲梁段吊装、刚接先后次序的合理选择等。分析结果表明，主塔、主缆的施工误差对加劲梁拼装、合拢的影响最大。由于主塔、主缆的施工误差，成桥状态下塔顶坐标和主缆跨中坐标与原设计值相比都会有误差，此时如仍按原设计的吊索无应力长度施工，势必对加劲梁的线形控制和合拢造成困难。解决这一问题的方法是根据实测空缆状态下的主塔、主缆的施工误差，换算出成桥状态下主塔标高、主缆跨中点标高的误差，修正主塔

43、塔顶标高及主缆矢高的输人数据，调用图1324的程序重新计算吊索的无应力长度，借以消除此项施工误差的影响.必须指出，在量测主塔、主缆的施工误差时，要特别注意温度的影响。一要由主缆的实测表面温度准确推算出主缆截面的平均沮度；二要由实测温度时的施工误差换算到基准温度时的施工误差，由此确定实际施工的主缆在基准温度时的几何形状。以成桥状态为初始态，可以通过倒拆分析对各种施工方案进行计算机摸拟，得到每一施工阶段的结构几何和内力，从而据此选择合理的施工方案。根据计算机模拟结果，有几点值得注意， (1)加劲梁的吊装，每吊装一段立即予以刚接直到桥跨全长，是通不过的。由于主缆几何形状在施工中变化很大，这样刚接若干段后，某一吊索和加劲梁的内力都会超过限值。 (2)合理的方法是将几段加劲梁刚接在一起，形成一不长的刚性连接段，各刚性连接段之间以临时铰相联，这样可以释放加劲梁和吊索中过高的内力，并且对施工过程中抗风稳定性有利。 (3)主缆架设完毕后，猫道的重量即悬挂在主缆上，它对悬索桥结构构件的无应力尺寸没有影响，但对架设过程的计算机模拟影响较大，主要会影响到加劲梁下翼缘的闭合，应予以重视。 (4)鞍座弧面与主缆相切点的运动对倒拆分析影响不大，可以忽略不计。第 9 页 共 9 页