悬索桥索夹位置的确定

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

悬索桥索夹位置的确定

汪怡杉

（重庆交通大学 土木工程学院， 重庆 400074）

悬索桥结构中主缆是主要承重构件，与主缆相接的索夹位置的准确布置会直接影响主缆的成桥线形。本文总结了索夹位置的设计计算到施工放样的关键问题，以确保我们在应用过程中保证索夹的可靠性，从而保证了桥梁的安全性。

悬索桥；索夹；索夹位置；设计；放样

0 引言

悬索桥以其较强的跨越能力、合理的结构设计和独特的外观造型成为现代桥梁中被广泛应用的一种代表性桥梁形式。悬索桥通常是由主体结构和附属系统组成，其中主体部分有主缆、索塔、锚碇和主梁，附属部分包括主索鞍、散索鞍以及吊索和索夹组成的悬吊系统。悬索桥通过吊杆将桥面荷载传递给主缆，再由主缆将力分散给两边的塔和锚碇，从而有效的进行了受力传递并合理的建造起一种结构受力体系。由此可见，主缆是主要的承重构件，而索夹是连接吊索和主缆的构件，也是荷载传递过程中的必经之路，它直接影响了成桥之后吊杆的位置是否正确，从而决定着主缆的受力是否按照既定要求而开展，因此索夹的设计和精确定位对整个桥梁体系起着重大作用。为了满足要求，施工必须保证主缆线形与设计统一，因此计算和确定索夹的安装位置成为悬索桥设计和施工中不容忽视的环节。

1 索夹位置的计算0～0

索夹位置的设计，其核心不是解决主缆和索夹几何尺寸的问题，而是计算在确定无应力索长和边界条件下主缆的线形以及空缆状态下吊点（吊索中心线和主缆中心线的交点）的无应力索长和吊杆的无应力长度。空缆下索夹间的无应力索长理论上等于恒载作用下的索长，

但受材料、温度和施工等因素的影响，主缆线形表现出明显的几何非线性，因此计算过程中简单的抛物线理论无法解决，需要采用悬链线方程来计算。根据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这一计算原则进行迭代，分析迭代结果，最终确定索夹安装位置。此时，索夹安装位置的计算分为两个步骤：其一吊点在空缆线形时的位置坐标的计算；其二吊点到索夹两端距离的计算。

1.1 吊点位置

根据成桥状态之下吊杆的位置则可得到各杆间节段无应力长度，由于成桥和空缆状态下的主缆无应力长度均不变，即可通过计算得到竖向力。再由空缆下塔顶主缆水平力与竖向支承力，利用笛卡尔坐标来确定吊点位置。

其中：x(s):索夹横坐标

y(s):索夹纵坐标

Hq:索的水平拉力

S:主缆无应力长度

V:塔顶竖向支承力

1.2 吊点到索夹两端距离

该距离的计算是放样所需，不同索夹对应不同计算方式，悬索桥的索夹一般分为两种：骑跨式吊索索夹和销铰式吊索索夹

2 索夹位置的放样

为了排除主缆标高误差与塔顶标高误差对主缆施工的影响，在通过理论计算得到索夹位置的基础之上，施工中索夹的放样应该是在主缆架设完成之后开展，而主缆架设是悬索桥施工过程中最为关键的地方。为了控制主缆线形与设计一致，必须排除温度等外界环境造成的非线性变化影响，为此这项工作一般会在凌晨夜间温度相对稳定，风力较小时进行。索夹位置的标定也尽量选在同样的环境之下。索夹相互间的距离长度应该根据实际量测数据与理论数据之间的误差值来做出相应的调节，在测量过程中要保证主缆处于不受约束的无应力缆索状态之下。一般定位标定要反复进行，以便对照核实得到精确值。标定及核实结束后即可完成索夹的安装。索夹放样完成后再次对放样点进行复核，要保证误差范围控制在3mm内。

索夹安装上后，要及时拧紧索夹上的连接螺栓，以便索夹位置的偏移，一般情况在索夹安置过程中，螺栓要经过3次紧固，以确保它具有足够的预拉力：索夹安装时、主梁吊装后、桥面铺装后即成桥。索夹的螺栓轴力是由螺栓沿着轴力的方向上的伸长量来计算的，由于施工过程的推进，荷载的不断增加，会导致主缆与螺栓都发生变化，因此才需要分阶段禁固。布梁中对螺栓拉力进行检查以保证在任何情况下螺杆拉力不小于设计值。

螺栓轴力计算方法:

其中：P:螺栓轴力

E:螺栓弹性模量

A:螺栓截面积

△L:伸长量

L:螺栓有效长度

具体安装放样方法可按照以下方法灵活运用，在温度稳定的夜间先对监控点进行观测，获取计算索夹放样时各个点的原始数据，以此得到空缆线形再计算出每一个索夹在各温度下的位置参数，然后进行测量和放样。先放初样，并找到中心点位置进行标注，再按照理论计算数据放样，最后二者之间检查误差。安装索夹时，中跨要从两岸的塔顶向跨中施工，而边跨则从散索鞍位置向塔顶施工。

3 索夹位置的防滑[10]

索夹和主缆间的抗滑摩擦力是确保悬索桥传力系统有效运行的重要因素，若索夹无法稳固而左右滑移，不仅会损伤主缆，还会改变吊杆位置从而影响结构受力状态。环向应力及抗滑性能是索夹设计中最为重要的指标。0连接螺栓的设定个数和预拉力都是预先根据成桥状态反算得到的，但是在实际操作中，由于主缆的特殊构造，使得索夹位置会随着时间变化、后续施工影响发生预拉力损失的现象，一般情况下损失较为明显。导致这种损失的原因有很多，通过实验模拟分析得到其中主要原因有：①螺栓材料本身的收缩徐变；②索夹产生的径向力作用下主缆材料表面保护层的变化；③施工中受外力影响使得主缆粗细变化、分子位置相互错动；④外界温度气压影响。

为了减少索夹的滑移变动，首先要确保索夹安装时它与主缆之间的空隙合理，若空隙较大可采用与主缆相同的材料进行填充，另外为了防止预拉力损失过大造成的索夹紧固力严重缺乏，可预先计算适当增加预拉力。若后期发生了滑移，要及时分析事故原因，针对性处理问题。

4 结论

索夹位置的设计和施工放样以及后期的防滑，在悬索桥施工中具有重大意义，环环相扣，在设计和施工过程中都要确保其位置的准确性。

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