贛江公路大橋索夾安裝定位

鐘智華 李年航

1 概況

懸索橋索夾是通過吊桿將橋梁荷載傳遞給主纜的受力結構。其安裝定位的準確與否是決定成橋后吊桿是否處于正確位置及主纜是否按照設計受力的關鍵。為滿足受力要求，應在施工中使主纜線形與設計一致，因此必須精確地計算索夾在主纜的安裝位置，并正確、細致地做好測量放樣。本文以贛江公路大橋為例，贛江公路大橋為雙塔懸索橋，主梁采用全封閉鋼箱梁，橋梁全寬32.4 m，主梁梁高3.0 m，東、西兩岸河堤處各設一座重力式錨碇基礎，主塔采用門框式造型，其中橋面以上部分塔高約65 m。主纜共兩根且采用PPWS預制平行絲股，由平行鋼絲索股組成，每根主纜由37股索股組成，每根索股由127絲直徑為5.30 mm的鍍鋅高強鋼絲組成。

2 數據準備

懸索橋主纜一旦施工架設完成以后，其線形就確定下來，由于各種因素的綜合影響，主纜實際線形與設計線形必將存在一定誤差，應測出主纜的實際線形、兩主塔塔頂的實際里程以及三跨的跨徑(測量安排在主纜表面溫度相對穩定時進行)，以便為索夾的施工放樣提供初始數據。為了保證成橋線形達到設計要求，應該通過對索夾設計位置及吊索長度進行修正，以消除主纜架設階段的施工誤差。因此，索夾位置計算相當重要，為了保證計算的精確必須量測結構實際線形。

2.1 三跨跨徑測量

1)主塔塔頂標高和縱向水平偏移的測定。2)主鞍座縱向預偏量的測定。主鞍座縱向預偏量，可采用水平尺結合鋼尺丈量的方法在塔頂直接量得。由于設計主鞍座的預偏量是相對于塔柱理論中心而言，而實際塔柱塔頂存在有縱向水平偏移，因此在塔頂量得的主鞍座縱向預偏量應扣除塔頂水平位移的影響，最終給出主鞍座中心相對于主塔理論中心的絕對預偏量(即給出主鞍座中心里程)。3)散索鞍頂面中心標高測定。在緊纜后解除對散索鞍的約束，這將會導致散索鞍的初始傾角變化。因此有必要對散索鞍頂面中心標高及其傾角進行測定。

2.2 成纜線形的測定

由于主纜線形是確定各主纜單元初始位置的重要依據，具體為:兩邊跨布置在跨徑的1/2處，中跨布置在兩主塔中距的1/4，1/2，3/4處。對這些點位放樣時，應按實測的各跨跨徑施放，對中跨宜在兩主塔塔頂分設兩個測站。交會放樣及施放時主纜結構溫度與設計標準溫度的溫差效應修正。

2.3 主纜成型后的直徑測定

對主纜成型后的直徑測定，選擇主纜表面溫度相對穩定時，在兩邊跨及跨中選擇多個截面進行測定，最后取得平均值并修正到標準溫度條件下。

3 索夾位置計算

索夾安裝位置計算的原則是空纜時吊點的無應力索長等于成橋時吊點間的無應力長度。因此索夾位置計算根據這一原則建立迭代過程，根據實際測量的空纜參數(主纜偏位、跨徑等)進行計算，確定實際的索夾安裝位置數據。

3.1 吊點坐標計算

根據空纜狀態時塔頂處索的水平力 H及豎向支撐力V，主纜端點至每個吊點間的無應力索長S0，可利用吊點處的迪卡爾坐標來確定吊點的位置，對于在無應力狀態下自重集度q的自由懸索，其上任一點的Lagrange坐標為 S0，相應的迪卡爾坐標為(x，y)，則任意索段端點力與坐標之間有以下函數關系:

代入各吊點處的Lagrange坐標，相應的(x，y)就為空纜狀態吊點的位置。此部分計算一般需借助計算程序進行。

3.2 吊點至索夾兩端的距離計算

為了索夾安裝位置方便，一般需計算吊點至索夾兩端的距離(見圖1)。

其中，L1，L2分別為吊索中心線與主纜的中心線交點到索夾兩端的距離;α為空纜狀態下索夾位置的水平傾角;R為空纜半徑;L3，L4分別為天頂線交點到索夾兩端的距離。

4 索夾放樣定位

主纜線形隨溫度的變化而變化，主纜表面溫度和中心溫度一般不一樣，故索夾放樣應選擇夜間氣溫相對穩定的時段進行，這樣容易反映出主纜的實際線形狀態。本橋通過前期觀測，凌晨1:00～5:00時溫度變化相對穩定，故索夾放樣時間選擇在這一時段進行。

為了加快晚上放樣的速度，在主纜線形定型后，白天沿主纜的曲線把索夾的粗略位置在主纜上作臨時標記。晚上索夾放樣時，將兩臺全站儀架設在同岸兩個主塔頂上，以對岸塔頂控制點為后視方向，兩臺儀器同時對兩個索夾放樣，采用一端逐個放到另一端，再從另一端復核測量回來，同時需注意跨中間的索夾是否位于跨中點。放樣時，首先在索夾位置放樣出主纜中心線與天頂線的交點，然后采用量距法確定索夾兩邊緣的位置。

放樣時的數據是根據緊纜完成后測量的跨徑等參數計算的，實際放樣時跨徑可能與計算有偏差，為了保證索夾位置的準確，根據實際的跨徑對索夾放樣里程進行修正:

其中，S修為修正后的里程值;S計為計算的里程值;L測為實際測量得到的跨徑;L計為設計計算的跨徑。

5 復核檢測

索夾放樣完成后，檢查所有索夾的放樣點，具體內容如下:1)采用放樣時兩條主纜放樣的儀器與測量人員互換對放樣點檢查。2)采用相對距離法檢查，確保同一主纜上各索夾間的相對實測距離與設計距離比較，保證滿足定位(本橋3 mm)的精度。3)由于主纜架設和緊纜誤差，主纜成型不是理想的圓形截面，再加上放樣時有風，全站儀放樣的天頂線不一定在主纜的中線上，索夾安裝前采用專門的卡尺配合水平尺進行主纜分中，找出真正的天頂線位置，保證索夾安裝位置正確，不存在偏轉現象。

6 結語

贛江公路大橋索夾最終的復核，放樣精度滿足3 mm，實踐證明本橋放樣所采用的方法簡便、可靠，滿足設計要求，對同類工程施工有一定的參考價值。

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[2] 王國峰，王宗仁.懸索橋索夾的施工放樣[J].黑龍江交通科技，2008(7):135-136.

[3] 姜 軍，孫勝江.懸索橋索夾安裝位置及吊索下料長度計算[J].公路，2007(8):61-62.