悬索桥主缆索夹安装位置计算及放样

叶恒梅 胡 凯 姜 川

（湖北交通职业技术学院，湖北 武汉430079）

在悬索桥施工过程中，由于混凝土收缩徐变、猫道荷载、温度和施工误差等综合因素的影响，导致空缆状态时的线形很难完全达到目标状态。此时索股已架设完成，造成的误差无法避免，为了保证成桥时吊索受力状态和桥面线形达到设计要求，需要针对实际空缆线形重新计算索夹位置进行准确放样，确保索夹安装的精度。

1 索夹安装位置的计算

空缆状态索夹安装位置计算，包括吊点在空缆线形下的坐标计算与吊点到索夹两端距离的计算两方面内容。

1.1 索夹吊点位置的确定

根据空缆状态时塔顶处索的水平力H 及竖向支承力V，主缆端点至每个吊点间的无应力长度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为q 的自由悬索，其上任一点的拉格朗日坐标为S0，相应的笛卡尔坐标为(x，y)，则任意自由索段端点力与坐标之间有以下函数关系：

1.2 吊点到索夹两端的距离计算

白洋长江公路大桥的吊索与索夹为骑跨式连接。对于骑跨式吊索索夹，吊点到索夹两端的距离计算，要根据索夹的位置和索夹的型号来进行，同时根据测量放样的需要，还需提供与吊点水平坐标相同的天顶线上的点到索夹两端的距离。如图1 所示，a、b、c 等为已知，L1、L2、L3、L4是需要提供的数据，计算公式如下：

图1 骑跨式索夹定位图式

图2 中跨索夹安装位置示意图

式中：a 、b 为两索槽顶圆心连线中心到索夹两端的距离（同一型号索夹值是常数）；L1、L2为主缆中心线与吊索中心线交点O 到索夹两端的距离；L3、L4为空缆状态下，O 点在主缆天顶线竖直投影点O′到索夹两端的距离；αc 为成桥状态下索夹位置的水平倾角；αck 为空缆状态下索夹位置的水平倾角；C为索槽顶圆心到主缆中心线的垂直距离。

2 索夹安装及放样

索夹放样前，首先通过测量仪器反复测量桥塔绝对坐标以及跨间距，使两者吻合，验证测量环境稳定性。

根据索夹位置计算方法，白洋长江公路大桥监控单位通过收集到的前提资料计算得到索夹安装位置。如白洋长江公路大桥白洋侧中跨的索夹放样位置及修正参数，见表1。表1 中给出了白洋长江公路大桥白洋侧中跨空缆状态的索夹安装标记点到桥塔格栅中心的距离X 和空缆状态切线角A。施工单位根据这些参数，结合索夹安装放样的方法，计算放样参数。安装时应注意索夹的安装标记点的标记端方向，索夹安装位置的误差控制按相关规范和设计要求执行。图2 标识了中跨索夹安装标记点，即吊索中心线与主缆中心线的交点。施工单位可首先测量桥塔偏位和温度，并根据桥塔偏位测点与桥塔顶部格栅中心的相对关系计算出桥塔顶部格栅中心的绝对坐标，然后根据以下监控指令中提供的参数X 可以计算出索夹安装标记点的绝对位置。索夹安装辅助参考点的位置可以根据监控指令的空缆状态切线角 A和索夹的长度L、La、缆径等设计参数进行计算。索夹安装标记点的精确测量工作应在夜间22:00～5:00 进行，且应注意温度的测量工作。

在空缆状态，中跨索夹安装标记点位置到桥塔格栅中心（预偏量设置的基点）的距离X 和切线角A 计算公式如下：

公式(7)和(8)中各参数注解如下：

X——对于中跨白洋侧索夹（0～33），X 为安装标记点位置到白洋侧桥塔塔顶格栅中心的距离；

A——安装点切线角；

t——跨内平均温度；

d——相对于祼塔状态（第一次塔锚联测的塔顶格栅间跨度）的跨度变化量，跨度增大为正、跨度减小为负；

Kxt——温度影响X 的系数；

KAt——温度影响A 的系数；

Kxd——跨度变化影响X 的系数；

KAd——跨度变化影响A 的系数。

表1 白洋侧中跨索夹安装参数表

3 结论

本文根据白洋长江公路大桥预测的成桥主缆线形，给出空缆状态时索夹安装位置计算与放样方法以及安装参数，为精确计算索夹的安装位置提供参考依据，确保白洋长江公路大桥在施工监控过程中，索夹位置误差满足施工规范以及成桥时吊索力受力状态和桥面线形达到设计要求。