大跨度斜拉桥斜拉索无应力长度计算方法

(重庆万桥交通科技发展有限公司， 重庆 401336)

大跨度斜拉桥斜拉索无应力长度计算方法

唐 妮

(重庆万桥交通科技发展有限公司， 重庆 401336)

文章对大跨度斜拉桥在施工阶段中所出现的各种问题因素进行了合理的分析和探索，从而来确定影响应力长度的因素；将上述的因素和问题都纳入考虑范围之后，从而发现出斜拉索无应力长度的精确计算方法。发现：主塔的预偏位、主梁预拱度、主梁动态变位、温差以及所选用的载荷等都是会对无应力的长度计算产生较大影响的；文章给出了几点可以精确地计算斜拉索的无应力长度的方式方法，有效的解决了实际施工和使用中的一些问题。

大跨度；斜拉；拉索；无应力；长度；计算方法

前言

斜拉桥的主要结构是高次超静定结构, 由于其特殊的力学结构特性和载荷能力,这就导致了拉索是斜拉桥中的受力最多的结构。在对斜拉桥进行设计的时候,拉索无应力长度主要是通过成桥线形来确定的,锚头构造也是其中的一个考虑范围,最后设计时给出一定的富足, 最后来确定结构构件的长度。如果长度不够的话，有效锚固长度就无法得到合理的保障,严重时固锚困难，如过偏长,拉伸量不足，那么桥的承载能力也会受到影响。

1 影响斜拉索无应力长度的施工因素分析

使用应力计算拉锁长度的精度，弹性延伸电缆，除了考虑凹陷矫正，和固锚段的长度外，还需要考虑多种因素的影响，包括有主塔施工阶段结构的因素，如变形中产生的动力学因素，偏转的主塔、梁的预拱度抬高，动态位移、温度差、电缆和计算误差参数和材料弹性的伸长量、竖向荷载的更正效果等等。以临邑大桥为背景，对该项目中的每一个灵敏度因子进行了分析，对各参数进行了分析，得出了对该参数的分析方法。斜拉索的长度为以下几类，包括短索Z1索、中长索Z8索、长索Z14索。

2.1 主塔位置

2.1.1 主塔纵桥向动态变位

在实际施工时，主塔当存在不平衡的载荷时，就会产生纵桥方向的位移。在就会使得在实际操作的过程中，主塔在纵向就会产生位移，即我们所说的动态变位。主塔动态变位对于我们所研究的因变量应力长度有一定影响。根据已有学者的材料以及我们的实验数据可以发现，两者之间的影响较大。所以，斜拉索无应力长度在除此进行计算时，必须要考虑到主塔桥纵向动态位移所带来的影响。

2.1.3 主塔纵桥向预偏位

在斜塔斜拉桥的施工过程中，为了使得在施工结束后，主塔的高度和外观达到标准，在前期的施工过程中就需要在主塔上设置纵桥向预偏位，这一般是按照几何原则设计的；在直塔斜拉桥的施工过程中，主塔纵桥向预偏位一般是不会出现和存在的问题，所以就可以忽略这一因素的影响。

2.2 主梁位置

2.2.1 主梁预拱度

斜拉桥的整体刚度往往不会太高，主梁的挠度要比直塔斜拉桥要高。根据《公路斜拉桥设计细则》（JTG／TD65－01—2007）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）的相关规定，在施工过程中需要对主梁进行几何原则的。在设计的过程中已经考虑了主梁的预拱度，就可以忽略此因素影响。

2.3 主梁动态变位

悬臂吊重的施工阶段，临时施工荷载、荷载临时布置和荷载作用下附加荷载作用下的扣件共同产生较大的竖向位移。在主梁的中会产生垂直位移，这是因为在此过程中的施工阶段，位于的垂直方向的运动是由主梁纵向动力学所需长度，以及所消耗的位移距离所决定的。考虑到对桥梁的整体设计成果，安装梁施工和预准备过程中的必要性就不言而喻。设计时的张力和几何位置的确定也显得尤为重要。

2.4 温差影响

目前斜拉桥的斜拉索一般都是成品，斜拉索的制作一般都是在室内进行的，工厂的温度和实际施工的温度之间存在着一定的差异。而且此工程对于斜拉桥施工而言，周期是比较久的，而且斜拉索在工地施工的过程中还会有一年四季的变化，所以温度对于其影响还是需要考虑的。从目前已经有的数据和发现的规律来看：三十摄氏度时，温差对短索的影响是最小的，这一点可以被省去；温差对于其他两种锁链的影响是比较大的。所以当温差比较大的时候，对于中长索道的计算需要将温度纳入考虑的范围之内。

2.5 施工控制计算

由于这两种设计和计算的过程在桥梁施工中有着不同和相同的部分，而且计算时所采用的计算机模型也是不尽相同的。所以第一个要做的就是检测施工阶段控制的成效，只有在两个数据保持基本一致的情况下才可以开始施工，不然的话，需要两名以上的计算人员同时验算检测，从而保障该工程的顺利进行。施工控制的阶段一般来说可大体分为以下两个:首先是计划工作的阶段，这一阶段主要考虑了实际的过程、方法、临时以及可能出现的荷载等等，做了较为真实的仿真，并进行了合理的调整，根据拱肋的结果和梁的安装位置预测等。其次就是现场当天的现场计算，这个工作是要以前面的计算工作为基础的，要时刻根据现场数据的反馈来进行及时的调整和重新计算，从而最大程度的保障现场施工的质量要求。

3 斜拉索无应力长度计算

3.1 定长扣索控制索力和预抬高量计算

计算拱肋节段的预抬高量目前而言，比较普遍的是采用基于传统的迭代数据分析的方式，一般来说是在一个模拟的模型空间内进行牙酸，将外力以索力的形式施加在桁架上，在自重、临时荷载、临时索力、索力作用下，计算索力增量和节段位移值（量）、索力增量值和索力，作为下段下完成时的电缆总值，最后可计算各索力值的时效性。拱肋采用结构力学所获得的弹性变形而引起的较高的值，起升段控制点垂直位移的预起拱高度的最终。固定长度的钢丝绳施工，在整个安装过程中临时铰链转动，不分段状态，彼此之间的关系是不改变的，这可以控制拱肋使得它保持在一个较为合适的范围之内。

3.2 斜拉索无应力长度计算

在实际计算中，对对斜拉桥的Z1～Z14这些斜拉索桥段进行算计和分析，使用的方法为斜拉索无应力长度精确计算方法以及现在已经有的国家标准计算方法。对于自重、临时荷载、临时索力、索力作用下，计算索力增量和节段位移值（量）、索力增量值和索力，可以使用有限元的计算和分析方法。温度差的影响则需要考虑到施工的实际情况再做决定。由于斜拉索的加工一般是在两次中进行的，也就是分冬季和夏季两个季节，对Z1～Z6的斜拉索在十摄氏度时需要进行矫正，对Z7～Z14斜拉索在三十摄氏度时需要进行矫正。这两种矫正的方式对于其都有一些具体的影响。2种方法在计算斜拉索无应力的长度、以及各类因素的影响过程中，由已经有的数据可发现。斜拉索的长度越长，各种施工阶段因素引起的索长修正值越大；当斜拉索的长度超过八十米时，锚具调节长度将小于各种施工阶段因素引起的修正长度，因此《规范》推荐的计算长度对于Z7～Z14斜拉索存在长度过短的现象。综上所述，对于大跨度斜拉桥的斜拉索，精确计算方法计算的索长更接近实际工程所需的真正长度。

4 结束语

斜拉桥的主要结构是高次超静定结构, 由于其特殊的力学结构特性和载荷能力,这就导致了拉索是斜拉桥中的受力最多的结构。在对斜拉桥进行设计的时候,拉索无应力长度主要是通过成桥线形来确定的。文章对大跨度斜拉桥在施工阶段中所出现的各种问题因素进行了合理的分析和探索，从而来确定影响应力长度的因素的，希望给广大同行一个参考。

[1]郝超，裴岷山，强士中．大跨度斜拉桥拉索无应力长度的计算方法比较［J］．重庆交通学院学报，2014，20(3)：1-3．

[2]张佐安．PC斜拉桥施工控制索长的确定［J］．公路交通技术，2015（4）：40-42．

[3]李春茂，郎宏继，胡景祥．沈阳市富民桥斜拉索长度计算方法［J］．桥梁建设，2014，34（增）：28-30．

[4]邵旭东，张 欣，李立峰．斜拉索索状态的精确计算［J］．中南公路工程，2015，30（1）：33－35，43．

TU75

：B

1007-6344（2017）08-0258-01