懸索橋主纜索夾安裝位置計算及放樣

葉恒梅 胡 凱 姜 川

（湖北交通職業技術學院，湖北 武漢430079）

在懸索橋施工過程中，由于混凝土收縮徐變、貓道荷載、溫度和施工誤差等綜合因素的影響，導致空纜狀態時的線形很難完全達到目標狀態。此時索股已架設完成，造成的誤差無法避免，為了保證成橋時吊索受力狀態和橋面線形達到設計要求，需要針對實際空纜線形重新計算索夾位置進行準確放樣，確保索夾安裝的精度。

1 索夾安裝位置的計算

空纜狀態索夾安裝位置計算，包括吊點在空纜線形下的坐標計算與吊點到索夾兩端距離的計算兩方面內容。

1.1 索夾吊點位置的確定

根據空纜狀態時塔頂處索的水平力H 及豎向支承力V，主纜端點至每個吊點間的無應力長度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為q 的自由懸索，其上任一點的拉格朗日坐標為S0，相應的笛卡爾坐標為(x，y)，則任意自由索段端點力與坐標之間有以下函數關系：

1.2 吊點到索夾兩端的距離計算

白洋長江公路大橋的吊索與索夾為騎跨式連接。對于騎跨式吊索索夾，吊點到索夾兩端的距離計算，要根據索夾的位置和索夾的型號來進行，同時根據測量放樣的需要，還需提供與吊點水平坐標相同的天頂線上的點到索夾兩端的距離。如圖1 所示，a、b、c 等為已知，L1、L2、L3、L4是需要提供的數據，計算公式如下：

圖1 騎跨式索夾定位圖式

圖2 中跨索夾安裝位置示意圖

式中：a 、b 為兩索槽頂圓心連線中心到索夾兩端的距離（同一型號索夾值是常數）；L1、L2為主纜中心線與吊索中心線交點O 到索夾兩端的距離；L3、L4為空纜狀態下，O 點在主纜天頂線豎直投影點O′到索夾兩端的距離；αc 為成橋狀態下索夾位置的水平傾角；αck 為空纜狀態下索夾位置的水平傾角；C為索槽頂圓心到主纜中心線的垂直距離。

2 索夾安裝及放樣

索夾放樣前，首先通過測量儀器反復測量橋塔絕對坐標以及跨間距，使兩者吻合，驗證測量環境穩定性。

根據索夾位置計算方法，白洋長江公路大橋監控單位通過收集到的前提資料計算得到索夾安裝位置。如白洋長江公路大橋白洋側中跨的索夾放樣位置及修正參數，見表1。表1 中給出了白洋長江公路大橋白洋側中跨空纜狀態的索夾安裝標記點到橋塔格柵中心的距離X 和空纜狀態切線角A。施工單位根據這些參數，結合索夾安裝放樣的方法，計算放樣參數。安裝時應注意索夾的安裝標記點的標記端方向，索夾安裝位置的誤差控制按相關規范和設計要求執行。圖2 標識了中跨索夾安裝標記點，即吊索中心線與主纜中心線的交點。施工單位可首先測量橋塔偏位和溫度，并根據橋塔偏位測點與橋塔頂部格柵中心的相對關系計算出橋塔頂部格柵中心的絕對坐標，然后根據以下監控指令中提供的參數X 可以計算出索夾安裝標記點的絕對位置。索夾安裝輔助參考點的位置可以根據監控指令的空纜狀態切線角 A和索夾的長度L、La、纜徑等設計參數進行計算。索夾安裝標記點的精確測量工作應在夜間22:00～5:00 進行，且應注意溫度的測量工作。

在空纜狀態，中跨索夾安裝標記點位置到橋塔格柵中心（預偏量設置的基點）的距離X 和切線角A 計算公式如下：

公式(7)和(8)中各參數注解如下：

X——對于中跨白洋側索夾（0～33），X 為安裝標記點位置到白洋側橋塔塔頂格柵中心的距離；

A——安裝點切線角；

t——跨內平均溫度；

d——相對于祼塔狀態（第一次塔錨聯測的塔頂格柵間跨度）的跨度變化量，跨度增大為正、跨度減小為負；

Kxt——溫度影響X 的系數；

KAt——溫度影響A 的系數；

Kxd——跨度變化影響X 的系數；

KAd——跨度變化影響A 的系數。

表1 白洋側中跨索夾安裝參數表

3 結論

本文根據白洋長江公路大橋預測的成橋主纜線形，給出空纜狀態時索夾安裝位置計算與放樣方法以及安裝參數，為精確計算索夾的安裝位置提供參考依據，確保白洋長江公路大橋在施工監控過程中，索夾位置誤差滿足施工規范以及成橋時吊索力受力狀態和橋面線形達到設計要求。