斜拉橋混凝土梁端索導(dǎo)管定位方法探討

摘 要：斜拉橋梁端索導(dǎo)管很難采用傳統(tǒng)對(duì)錨固點(diǎn)和出口點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量放樣，而在施工中索導(dǎo)管受斜拉索垂度影響很難有個(gè)量化的定位，本文以馬鞍山長(zhǎng)江大橋右汊主橋?yàn)槭┕?shí)例，主要介紹梁端索導(dǎo)管安裝定位方法：利用CAD簡(jiǎn)單作圖確定斜拉索在掛籃上錨固點(diǎn)位置，施工中反推出斜拉索梁端錨固點(diǎn)位置，并用梁端拉索傾角修正迭代計(jì)算方法，計(jì)算出梁端索導(dǎo)管出口點(diǎn)預(yù)抬值。以期望今后為此類工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：梁端索導(dǎo)管 斜拉索 預(yù)抬

中圖分類號(hào)：U44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0058-01

斜拉索是斜拉橋的重要組成部分，斜拉索施工中索導(dǎo)管的定位是否準(zhǔn)確關(guān)系到后期斜拉索的掛索、張拉及索力控制。為保證拉索在索導(dǎo)管出口處居中以便安裝減震圈，同時(shí)是拉索錨具與錨固面鋼墊板垂直以使拉索鋼絲受力均勻，索導(dǎo)管的定位必須精準(zhǔn)，否則將引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力較大變化，影響工程質(zhì)量。

懸臂澆筑法是大部分混凝土斜拉橋主梁施工的主要方法，前支點(diǎn)掛籃因結(jié)構(gòu)合理，能充分發(fā)揮斜拉索的效用而使用最為普遍。文獻(xiàn)[1]鐘樓大橋斜拉索施工通過(guò)測(cè)量索導(dǎo)管出口的中心點(diǎn)坐標(biāo)，并保證斜拉索下傾角β準(zhǔn)確，然后利用支撐加固索導(dǎo)管，將索導(dǎo)管固定。前支點(diǎn)掛籃施工在澆筑一個(gè)節(jié)段混凝土過(guò)程中需分階段調(diào)索，梁端索導(dǎo)管的提前固定可能會(huì)造成斜拉索（長(zhǎng)索）在掛索及分階段張拉過(guò)程中與索導(dǎo)管相互擠壓，導(dǎo)致索導(dǎo)管發(fā)生偏位；混凝土澆筑過(guò)程中掛籃的變形將導(dǎo)致索導(dǎo)管偏位；索導(dǎo)管定位完成后，后期鋼筋綁扎等工序易出現(xiàn)鋼筋等碰撞索導(dǎo)管的現(xiàn)象。故梁端索導(dǎo)管提前定位并非最合理的定位方法。

本文以馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋右汊主橋?yàn)槭┕?shí)例，主要介紹牽索掛籃施工的混凝土主梁梁端索導(dǎo)管定位方法及索導(dǎo)管出口預(yù)抬值的計(jì)算方法。

1 梁端索導(dǎo)管定位思路

馬鞍山長(zhǎng)江大橋右汊主橋主梁采用前支點(diǎn)掛籃施工工藝，斜拉索分三次張拉。梁端索導(dǎo)管的定位首先將索導(dǎo)管固定在斜拉索上，安裝斜拉索并設(shè)置索導(dǎo)管出口點(diǎn)預(yù)抬，最后完成斜拉索張拉。一般情況下，設(shè)計(jì)只給出了成橋狀態(tài)下索導(dǎo)管的基本參數(shù)，而施工中主梁各節(jié)段的索導(dǎo)管定位卻受到施工動(dòng)態(tài)影響（掛籃變形、懸臂梁體撓度、斜拉索自重垂度等），難度很大。傳統(tǒng)工藝將索導(dǎo)管與斜拉索直接對(duì)中處理或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作適當(dāng)預(yù)抬，而施工中由于斜拉索分級(jí)張拉及垂度影響，斜拉索索力調(diào)整后往往出現(xiàn)斜拉索不在索導(dǎo)管中心的情況。本文通過(guò)計(jì)算索導(dǎo)管出口點(diǎn)的預(yù)抬值，確定斜拉索與索導(dǎo)管的相對(duì)變化位置定位索導(dǎo)管，使索導(dǎo)管的空間姿態(tài)盡可能符合設(shè)計(jì)狀態(tài)。

2 斜拉索錨固點(diǎn)確定

根據(jù)斜拉索各參數(shù)簡(jiǎn)單利用CAD作圖可確定弧形梁墊板中心位置。已知斜拉索錨固點(diǎn)相對(duì)位置（a，b）及縱斷面斜拉索與水平線夾角（c=α-縱坡），在圖上作出索導(dǎo)管中心線并延伸至弧形梁外緣，得出弧形梁墊板中心相對(duì)弧形梁前端距離h及相對(duì)主梁頂面距離i和弧形梁墊板中心至斜拉索錨固點(diǎn)距離j’=j/cosβ。再由索導(dǎo)管出口點(diǎn)距主梁邊線距離e及橫斷面斜拉索與豎直線夾角β作出橫斷面索導(dǎo)管中心線，在距主梁頂面i處找到弧形梁墊板中心，得出弧形梁上錨固點(diǎn)相對(duì)弧形梁中心線距離k（弧形梁中心線與主梁邊線距離已知）。

斜拉索先安裝塔端再安裝梁端，梁端安裝時(shí)為掛籃立模完成后，安裝時(shí)采用16 t吊車安裝，安裝前需將索導(dǎo)管和螺旋筋固定在斜拉索上。由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件及索導(dǎo)管自身結(jié)構(gòu)制約，斜拉索錨固點(diǎn)不能直接測(cè)量，所以斜拉索安裝時(shí)先找出掛籃弧形梁墊板中心相對(duì)位置（即上面所求得h、i、k），然后根據(jù)該點(diǎn)到錨固點(diǎn)距離j’臨時(shí)固定索導(dǎo)管。

3 索導(dǎo)管出口點(diǎn)預(yù)抬值計(jì)算

前支點(diǎn)掛籃施工在澆筑一個(gè)節(jié)段混凝土過(guò)程中需分階段調(diào)索，工藝復(fù)雜，掛籃與斜拉索之間的索導(dǎo)管定位難度較大。索力不同斜拉索的傾角亦有偏差，故施工中需計(jì)算斜拉索梁端傾角變化，保證最終索力時(shí)斜拉索位于索導(dǎo)管中心。文獻(xiàn)[2]推導(dǎo)了拉索在塔端和梁端的傾角修正公式。塔端拉索斜率公式為：

式中：為高度差（m）；為水平距（m）；為水平分力（kN）；為塔端張拉力；為斜拉索自重集度（kg/m）。

假定塔端拉索斜率初始值為，即斜拉索初始線型為直線狀態(tài)，此時(shí)理論傾角，代入式（3）得，再代入式（1）得，重復(fù)以上步驟，逐次迭代，直至得到收斂穩(wěn)定的。實(shí)際計(jì)算時(shí)，僅需一兩次迭代即可求得收斂穩(wěn)定的。由此可由式（2）求得梁端拉索斜率，及梁端傾角修正。

將斜拉索錨固點(diǎn)高差、水平距、拉索自重集度及塔端張拉力代入公式，并按以上步驟進(jìn)行迭代，求出斜拉索梁端傾角，與設(shè)計(jì)提供值進(jìn)行比較，驗(yàn)證公式是否正確。

馬鞍山長(zhǎng)江大橋右汊主橋斜拉索分三次張拉，第一次為立模標(biāo)高調(diào)整之后張拉，第二次為混凝土澆筑一半時(shí)張拉，第三次為預(yù)應(yīng)力張拉完，體系轉(zhuǎn)換后張拉。由以上公式可知，斜拉索梁端傾角與塔端張拉力有關(guān)，由于索導(dǎo)管之前并未完全固定，斜拉索的一張、二張都可以帶動(dòng)索導(dǎo)管轉(zhuǎn)動(dòng)，所以一張后應(yīng)對(duì)索導(dǎo)管出口進(jìn)行預(yù)抬，預(yù)抬值為索導(dǎo)管出口點(diǎn)垂直于拉索方向距離。若預(yù)抬值較大，索導(dǎo)管內(nèi)空間不足，則需要采用二張后的預(yù)抬值進(jìn)行調(diào)整。預(yù)抬值計(jì)算可近似為斜拉索一張（二張）至最終索力時(shí)斜拉索在索導(dǎo)管出口點(diǎn)位置轉(zhuǎn)動(dòng)行程。索導(dǎo)管預(yù)抬值可按以下公式近似計(jì)算：

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了混凝土斜拉橋主梁前支點(diǎn)掛籃施工梁上索導(dǎo)管定位方法，通過(guò)掛籃錨固點(diǎn)確定及固定，相對(duì)確定斜拉索錨固點(diǎn)，保證索導(dǎo)管錨墊板中心位置準(zhǔn)確，再控制索導(dǎo)管出口預(yù)抬，即完成梁端索導(dǎo)管定位安裝。工藝簡(jiǎn)單，操作方便，可為以后同類工程提供經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]華新.斜拉橋塔端張拉拉索傾角修正及拉索主要參數(shù)實(shí)用計(jì)算方法[J].公路，2004（12）.

[3]劉士林，梁志濤，侯金龍，等.斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，2002.