自錨式懸索橋施工控制全過程分析

王夢奇 李鎮

摘 要：近年來，在橋梁建設中，自錨式懸索橋的應用建設在我國逐漸提高，它不同于其它類型的懸索橋。它的纜、梁、索、塔之間都有獨特的作用，并且通過這個作用能夠組合成系統性的自平衡系統，要想最大限度的進行自錨式懸索橋的建造。就需要相關人員共同努力，度過一個繁瑣的施工和結構體系轉變的階段。

關鍵詞：自錨式懸索橋;施工控制;全過程;分析

中圖分類號：U448.25 文獻標識碼：A

0 前言

自錨式懸索橋具有受力復雜多樣的特點，其在施工建設階段中，自錨式懸索橋的線形和構造內力會隨之發生相應的改變。本文以福州洪塘拓寬改建大橋為例，對自錨式懸索橋施工控制的整個階段進行更加深層次的分析和研究，從各方面做出了探討，為其它橋梁建設的施工控制提供有效的意見參考。

1 整體工程概況

福州洪塘大橋拓寬改建工程的路線總長為2 207.8 m，福州洪塘大橋的拓寬改建工程建筑起點是洪塘大橋東側橋頭的洪塘立交處，工程結束位置則位于洪塘大橋西橋頭的周圍。該地區屬于亞熱帶海洋季風氣候，福州洪塘大橋拓寬改建工程的建設地點的水文條件也比較良好。福州洪塘大橋改建工程主橋采用了半漂浮的結構體系，其主線主要采用了設計速度為每小時60 km的雙向八車道建造，而匝道則是通過設計速度為每小時30 km～35 km的標準建造，橋梁整體具有比較強的抗震能力。

2 自錨式懸索橋施工控制的意義

加強對自錨式懸索橋的施工控制，能夠最大限度的提高橋梁在建設施工過程中的整體建設安全度，而要想知道一座橋梁的建設是否完全達到其中的建設標準，就需要確保成橋線形和受力能夠達到相關的建設標準。橋梁下部結構的部分只需要結合具體的建設標準就能夠最大限度的完成施工建設，相對來說，橋梁的上部結構更加復雜。要想使其結構內力從根本上滿足設計的要求，難度會極大的增加，所以對自錨式懸索橋進行施工控制管理非常有必要。

3 對自錨式懸索橋進行施工控制

3.1 主梁建造階段控制

（1）拼裝線形控制。在工廠支墩中小節段組拼成大節段的過程中，鋼箱梁處于無應力的情況，需要將無應力小節段制作和大節段拼裝施工控制參數提前交付給工廠。

（2）架設線性控制。當完成小節段鋼箱梁組拼成大節段以后，要通過水上運輸設施將這些鋼箱梁運送到相應的位置，并且通過浮吊吊裝放到相應的位置。架設線形需要經過相關人員的精準預算進行控制。除此之外，相關人員還要將各個大節段鋼箱梁間的縫隙焊接起來，使其變化為多跨連續梁。

（3）體系轉變。在后期階段吊索張拉和主纜架設中，逐漸由主纜承受粱重荷載，鋼箱梁也會發生變化，逐漸轉變成吊鎖多點彈性支撐形態。在整個轉變的階段中，主梁受力情況發生改變，這時就要嚴格根據制定好的吊索張拉計劃進行計算，有效的控制好鋼箱梁的變化。

（4）節段控制。自錨式懸索橋中的主纜的吊索點和錨固點的位置都是非常關鍵的，當某一位置發生了偏離，就會使線形和受力都發生轉變。在進行自錨式懸索橋施工階段中，因為加勁梁的受軸力發生變化，就會使整體的梁長減少。所以，有關人員要提前通過正確的方式計算出準確的壓縮數據，在施工的過程中提前設計好長度的預先留出值，當鋼箱梁在架設的過程中就要進行準確的控制和管理，使鋼箱梁的主纜錨點符合施工要求。

架設和拼裝線形不但是基礎，還關系到成橋線形會不會達到最后的建設目標。在成橋的階段下，以逆施工的形式將其進行倒拆處理，將鋪裝、吊索、主纜等進行有序的拆解，就能獲取到加勁梁的架設線形。但是，倒拆的方式并不能是鋼箱梁處于逆向連續變簡支狀態，所以，還要需要在架設線形上增加各節段鋼箱梁簡支自重變形。自錨式懸索橋具有很突出的非線性特點，所以拼裝線形不能完全同于現實，其無應力拼裝線形就成為了初始線形，從而對現實的施工建設進行模仿和數值計算。

3.2 主纜架設階段控制

福州洪塘大橋拓寬改建工程主纜為兩跨對稱線形，主跨跨度為150 m，垂跨比為1：10.9，垂度15.114 m，全橋共設置2根主纜，每根主纜由37股127絲Ф5.2 mm鍍鋅高強度鋼絲組成。索夾內主纜直徑393.64 mm，索夾外主纜直徑398.53 mm。

（1）架設前準備。在主纜進場前必須有出廠合格證或材料品質證明，其性能與材質須經試驗室檢驗合格，滿足工程需要。材料不合格、不能滿足工程需要或不能滿足設計要求，不能進場。單元索股由吊機提升放入放索盤，清理放索場場地（錨固區橋面），在主索鞍上確定索股安裝的中間線標記，便于索股入鞍。

（2）單元索股架設。索股架設分為索股牽引、橫移、整形、入鞍、錨固等工序。首先架設1#基準索，然后架設一般索股。索股牽拉到位后，進行索股的上提、橫移、整形、入鞍工作。利用汽車吊將存放索區的單元索股，安裝在放索盤內，放索盤前設置左右限位的水平滾筒。

由于每次安裝單元索股的時候，需要把成盤索股裝入放索盤，都需要起吊設備，橋面不能上吊車，因此需要把庫存索股放在棧橋上，每次在頭一根索股完畢的時候，由吊車協助進入錨箱，然后完畢后把下一根索股放進放索盤，再把索股牽引至貓道，收車。二根牽拉、回拉鋼絲繩由對面錨碇處，越過塔頂，與錨端承重索上的移動滑車連接。放索盤中放出索股前端錨頭，用小型機具，配合人工提起錨頭與牽引移動滑車連接。索股牽引時，牽引卷揚機拉著索股錨頭和移動滑車往前走，同時回拉卷揚機配合著放松鋼絲繩。牽引過后的索股落在貓道上的托輪上。

3.3 主纜控制

（1）無應力長度。自錨式懸索橋主纜無應力的長度數值也就是說在一定的條件下，索股的截面應力是數值零的階段長度。有應力的數值會根據主纜承受的荷載變化和改變，無應力數值則不同，它和有應力長度數值正好相反，它不會跟隨荷載量的變化發生任何的改變，是一個固定不變的數值。要想使成橋階段中結構線形與內力都能夠最大限度的符合建設要求，提高整體質量，那么就要把握好主纜無應力長度數值的計算，保證其精準性。

（2）基準索股線形。在主纜架設階段，為了能夠最大程度上提高施工的便利性和建設質量，相關人員就要提前選擇出一個能夠代表大多數的索股，并將選擇出來的索股架設到相應的位置上，然后在將其他的一些索股以這跟索股為具體的參照物，從而進行架設。被參照的這根索股也就是基準索股。同時，為了最大限度的提高在施工建設過程中的整體質量和效率，在一般情況下都會選取基準索股當做最下部分的索股，其它一部分的索股就能夠充分的將基準索股作為參照進行架設工作，同時，工作人員還要注意嚴格遵守相關的施工建設原則。在空纜線形的數值的計算中，主要會選取主纜中心索股，這就需要及時將基準索股線形的數值，并將其作為具體的控制依據。

在基準索股架設的過程中，一般會處于非基準階段，不可避免的是其溫度、位移都會和原有的設計計劃產生一定的偏離。所以，這就要求基準索股線形就不可以通過標準的狀態線形采取控制，要進一步分析和研究這種情況下對基準索股線形的影響。

（3）一般索股線形。基準索股以外的索股為一般索股，一般索股是依據相對于基準索股進行相對垂度調整。一般索股垂度調整采用相對基準索股方法進行。

監控組計算出各相對基準索股與1#索股的理論垂度值。測定相對基準索股與待調索股的溫度（索股斷面上四個面溫度平均值）并進行溫度修正。

采用卡尺待調整索股與基準索股的相對垂度差，根據垂度差采用與基準索股基本相同的調整方法和順序進行調整。一般索股架設調整過程中，索股與索股間應保持若即若離的狀態，避免上層索股壓住已架好的下層索股上，減少調索時的相互影響。

3.4 空纜線形

在自錨式懸索橋建設中，加勁梁后錨面板上通常會有主纜的兩端錨固在上面，并將其撐在主塔的位置上，以此來達到索鞍兩邊的主纜達到一定的平衡狀態，這就是主纜空掛。在這個階段中，主纜中心索股中間就是空纜線形。要準確把握對空纜線形的計算結果，保證其精準性，因為它是確保自錨式懸索橋建造的重要內容，當主纜架設建造完成，主纜線形也要符合相應的設計要求。

3.5 吊索控制

（1）吊索無應力長度。現階段，我國自錨式懸索橋在成橋階段后就降低了其需要調整和改進的范圍，在這種情況下，吊索的無應力長度數值計算和吊索伸長量的計算就十分關鍵，要極大程度的確保計算中的準確性。自錨式懸索橋吊索無應力的長度數值計算方式和主纜無應力數值計算的主要方式是同樣的，因此，吊索無應力長度數值等于有應力和應力伸長量兩者之間相減。當吊索的無應力長度數值計算完成之后，就要對吊索兩邊的建造失誤進行改進和調整。

（2）吊索張拉。在吊索張拉過程中會有一部分問題產生，例如吊索退出、索鞍的頂推等問題，這些非線性問題都會在一定程度上增加吊索張拉數值計算的復雜程度。在吊索張拉的階段中，會有大部分的機構構件應用到其中，所以一般情況下要主要考慮到主纜的線形、吊索索力等。這時就可以通過利用有限元對其進行準確的分析和調整，并且還能通過吊索無應力的張拉控制方式對其進行相應的分析和計算，最終形成最合格、最有效的一種張拉控制計劃。

4 結束語

隨著現階段社會水平的提升，國家有關部門對橋梁建設也進一步提高了要求，為了最大限度的確保自錨式懸索橋的施工質量，對自錨式懸索橋的施工管理是必不可少的。相關人員要不斷加強對我國橋梁施工建設的控制，改進現階段我國橋梁建設中存在的主要問題，最大限度的保證橋梁建設的安全性，這樣才能不斷推進我國橋梁建設的發展。

參考文獻：

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