赣江公路大桥索夹安装定位

钟智华 李年航

1 概况

悬索桥索夹是通过吊杆将桥梁荷载传递给主缆的受力结构。其安装定位的准确与否是决定成桥后吊杆是否处于正确位置及主缆是否按照设计受力的关键。为满足受力要求，应在施工中使主缆线形与设计一致，因此必须精确地计算索夹在主缆的安装位置，并正确、细致地做好测量放样。本文以赣江公路大桥为例，赣江公路大桥为双塔悬索桥，主梁采用全封闭钢箱梁，桥梁全宽32.4 m，主梁梁高3.0 m，东、西两岸河堤处各设一座重力式锚碇基础，主塔采用门框式造型，其中桥面以上部分塔高约65 m。主缆共两根且采用PPWS预制平行丝股，由平行钢丝索股组成，每根主缆由37股索股组成，每根索股由127丝直径为5.30 mm的镀锌高强钢丝组成。

2 数据准备

悬索桥主缆一旦施工架设完成以后，其线形就确定下来，由于各种因素的综合影响，主缆实际线形与设计线形必将存在一定误差，应测出主缆的实际线形、两主塔塔顶的实际里程以及三跨的跨径(测量安排在主缆表面温度相对稳定时进行)，以便为索夹的施工放样提供初始数据。为了保证成桥线形达到设计要求，应该通过对索夹设计位置及吊索长度进行修正，以消除主缆架设阶段的施工误差。因此，索夹位置计算相当重要，为了保证计算的精确必须量测结构实际线形。

2.1 三跨跨径测量

1)主塔塔顶标高和纵向水平偏移的测定。2)主鞍座纵向预偏量的测定。主鞍座纵向预偏量，可采用水平尺结合钢尺丈量的方法在塔顶直接量得。由于设计主鞍座的预偏量是相对于塔柱理论中心而言，而实际塔柱塔顶存在有纵向水平偏移，因此在塔顶量得的主鞍座纵向预偏量应扣除塔顶水平位移的影响，最终给出主鞍座中心相对于主塔理论中心的绝对预偏量(即给出主鞍座中心里程)。3)散索鞍顶面中心标高测定。在紧缆后解除对散索鞍的约束，这将会导致散索鞍的初始倾角变化。因此有必要对散索鞍顶面中心标高及其倾角进行测定。

2.2 成缆线形的测定

由于主缆线形是确定各主缆单元初始位置的重要依据，具体为:两边跨布置在跨径的1/2处，中跨布置在两主塔中距的1/4，1/2，3/4处。对这些点位放样时，应按实测的各跨跨径施放，对中跨宜在两主塔塔顶分设两个测站。交会放样及施放时主缆结构温度与设计标准温度的温差效应修正。

2.3 主缆成型后的直径测定

对主缆成型后的直径测定，选择主缆表面温度相对稳定时，在两边跨及跨中选择多个截面进行测定，最后取得平均值并修正到标准温度条件下。

3 索夹位置计算

索夹安装位置计算的原则是空缆时吊点的无应力索长等于成桥时吊点间的无应力长度。因此索夹位置计算根据这一原则建立迭代过程，根据实际测量的空缆参数(主缆偏位、跨径等)进行计算，确定实际的索夹安装位置数据。

3.1 吊点坐标计算

根据空缆状态时塔顶处索的水平力 H及竖向支撑力V，主缆端点至每个吊点间的无应力索长S0，可利用吊点处的迪卡尔坐标来确定吊点的位置，对于在无应力状态下自重集度q的自由悬索，其上任一点的Lagrange坐标为 S0，相应的迪卡尔坐标为(x，y)，则任意索段端点力与坐标之间有以下函数关系:

代入各吊点处的Lagrange坐标，相应的(x，y)就为空缆状态吊点的位置。此部分计算一般需借助计算程序进行。

3.2 吊点至索夹两端的距离计算

为了索夹安装位置方便，一般需计算吊点至索夹两端的距离(见图1)。

其中，L1，L2分别为吊索中心线与主缆的中心线交点到索夹两端的距离;α为空缆状态下索夹位置的水平倾角;R为空缆半径;L3，L4分别为天顶线交点到索夹两端的距离。

4 索夹放样定位

主缆线形随温度的变化而变化，主缆表面温度和中心温度一般不一样，故索夹放样应选择夜间气温相对稳定的时段进行，这样容易反映出主缆的实际线形状态。本桥通过前期观测，凌晨1:00～5:00时温度变化相对稳定，故索夹放样时间选择在这一时段进行。

为了加快晚上放样的速度，在主缆线形定型后，白天沿主缆的曲线把索夹的粗略位置在主缆上作临时标记。晚上索夹放样时，将两台全站仪架设在同岸两个主塔顶上，以对岸塔顶控制点为后视方向，两台仪器同时对两个索夹放样，采用一端逐个放到另一端，再从另一端复核测量回来，同时需注意跨中间的索夹是否位于跨中点。放样时，首先在索夹位置放样出主缆中心线与天顶线的交点，然后采用量距法确定索夹两边缘的位置。

放样时的数据是根据紧缆完成后测量的跨径等参数计算的，实际放样时跨径可能与计算有偏差，为了保证索夹位置的准确，根据实际的跨径对索夹放样里程进行修正:

其中，S修为修正后的里程值;S计为计算的里程值;L测为实际测量得到的跨径;L计为设计计算的跨径。

5 复核检测

索夹放样完成后，检查所有索夹的放样点，具体内容如下:1)采用放样时两条主缆放样的仪器与测量人员互换对放样点检查。2)采用相对距离法检查，确保同一主缆上各索夹间的相对实测距离与设计距离比较，保证满足定位(本桥3 mm)的精度。3)由于主缆架设和紧缆误差，主缆成型不是理想的圆形截面，再加上放样时有风，全站仪放样的天顶线不一定在主缆的中线上，索夹安装前采用专门的卡尺配合水平尺进行主缆分中，找出真正的天顶线位置，保证索夹安装位置正确，不存在偏转现象。

6 结语

赣江公路大桥索夹最终的复核，放样精度满足3 mm，实践证明本桥放样所采用的方法简便、可靠，满足设计要求，对同类工程施工有一定的参考价值。

[1] 胡旭伟.大跨径悬索桥施工测量方法与精度分析[J].测绘技术装备，2003(2):96-97.

[2] 王国峰，王宗仁.悬索桥索夹的施工放样[J].黑龙江交通科技，2008(7):135-136.

[3] 姜 军，孙胜江.悬索桥索夹安装位置及吊索下料长度计算[J].公路，2007(8):61-62.