自锚式悬索桥施工控制全过程分析

王梦奇 李镇

摘 要：近年来，在桥梁建设中，自锚式悬索桥的应用建设在我国逐渐提高，它不同于其它类型的悬索桥。它的缆、梁、索、塔之间都有独特的作用，并且通过这个作用能够组合成系统性的自平衡系统，要想最大限度的进行自锚式悬索桥的建造。就需要相关人员共同努力，度过一个繁琐的施工和结构体系转变的阶段。

关键词：自锚式悬索桥;施工控制;全过程;分析

中图分类号：U448.25 文献标识码：A

0 前言

自锚式悬索桥具有受力复杂多样的特点，其在施工建设阶段中，自锚式悬索桥的线形和构造内力会随之发生相应的改变。本文以福州洪塘拓宽改建大桥为例，对自锚式悬索桥施工控制的整个阶段进行更加深层次的分析和研究，从各方面做出了探讨，为其它桥梁建设的施工控制提供有效的意见参考。

1 整体工程概况

福州洪塘大桥拓宽改建工程的路线总长为2 207.8 m，福州洪塘大桥的拓宽改建工程建筑起点是洪塘大桥东侧桥头的洪塘立交处，工程结束位置则位于洪塘大桥西桥头的周围。该地区属于亚热带海洋季风气候，福州洪塘大桥拓宽改建工程的建设地点的水文条件也比较良好。福州洪塘大桥改建工程主桥采用了半漂浮的结构体系，其主线主要采用了设计速度为每小时60 km的双向八车道建造，而匝道则是通过设计速度为每小时30 km～35 km的标准建造，桥梁整体具有比较强的抗震能力。

2 自锚式悬索桥施工控制的意义

加强对自锚式悬索桥的施工控制，能够最大限度的提高桥梁在建设施工过程中的整体建设安全度，而要想知道一座桥梁的建设是否完全达到其中的建设标准，就需要确保成桥线形和受力能够达到相关的建设标准。桥梁下部结构的部分只需要结合具体的建设标准就能够最大限度的完成施工建设，相对来说，桥梁的上部结构更加复杂。要想使其结构内力从根本上满足设计的要求，难度会极大的增加，所以对自锚式悬索桥进行施工控制管理非常有必要。

3 对自锚式悬索桥进行施工控制

3.1 主梁建造阶段控制

（1）拼装线形控制。在工厂支墩中小节段组拼成大节段的过程中，钢箱梁处于无应力的情况，需要将无应力小节段制作和大节段拼装施工控制参数提前交付给工厂。

（2）架设线性控制。当完成小节段钢箱梁组拼成大节段以后，要通过水上运输设施将这些钢箱梁运送到相应的位置，并且通过浮吊吊装放到相应的位置。架设线形需要经过相关人员的精准预算进行控制。除此之外，相关人员还要将各个大节段钢箱梁间的缝隙焊接起来，使其变化为多跨连续梁。

（3）体系转变。在后期阶段吊索张拉和主缆架设中，逐渐由主缆承受粱重荷载，钢箱梁也会发生变化，逐渐转变成吊锁多点弹性支撑形态。在整个转变的阶段中，主梁受力情况发生改变，这时就要严格根据制定好的吊索张拉计划进行计算，有效的控制好钢箱梁的变化。

（4）节段控制。自锚式悬索桥中的主缆的吊索点和锚固点的位置都是非常关键的，当某一位置发生了偏离，就会使线形和受力都发生转变。在进行自锚式悬索桥施工阶段中，因为加劲梁的受轴力发生变化，就会使整体的梁长减少。所以，有关人员要提前通过正确的方式计算出准确的压缩数据，在施工的过程中提前设计好长度的预先留出值，当钢箱梁在架设的过程中就要进行准确的控制和管理，使钢箱梁的主缆锚点符合施工要求。

架设和拼装线形不但是基础，还关系到成桥线形会不会达到最后的建设目标。在成桥的阶段下，以逆施工的形式将其进行倒拆处理，将铺装、吊索、主缆等进行有序的拆解，就能获取到加劲梁的架设线形。但是，倒拆的方式并不能是钢箱梁处于逆向连续变简支状态，所以，还要需要在架设线形上增加各节段钢箱梁简支自重变形。自锚式悬索桥具有很突出的非线性特点，所以拼装线形不能完全同于现实，其无应力拼装线形就成为了初始线形，从而对现实的施工建设进行模仿和数值计算。

3.2 主缆架设阶段控制

福州洪塘大桥拓宽改建工程主缆为两跨对称线形，主跨跨度为150 m，垂跨比为1：10.9，垂度15.114 m，全桥共设置2根主缆，每根主缆由37股127丝Ф5.2 mm镀锌高强度钢丝组成。索夹内主缆直径393.64 mm，索夹外主缆直径398.53 mm。

（1）架设前准备。在主缆进场前必须有出厂合格证或材料品质证明，其性能与材质须经试验室检验合格，满足工程需要。材料不合格、不能满足工程需要或不能满足设计要求，不能进场。单元索股由吊机提升放入放索盘，清理放索场场地（锚固区桥面），在主索鞍上确定索股安装的中间线标记，便于索股入鞍。

（2）单元索股架设。索股架设分为索股牵引、横移、整形、入鞍、锚固等工序。首先架设1#基准索，然后架设一般索股。索股牵拉到位后，进行索股的上提、横移、整形、入鞍工作。利用汽车吊将存放索区的单元索股，安装在放索盘内，放索盘前设置左右限位的水平滚筒。

由于每次安装单元索股的时候，需要把成盘索股装入放索盘，都需要起吊设备，桥面不能上吊车，因此需要把库存索股放在栈桥上，每次在头一根索股完毕的时候，由吊车协助进入锚箱，然后完毕后把下一根索股放进放索盘，再把索股牵引至猫道，收车。二根牵拉、回拉钢丝绳由对面锚碇处，越过塔顶，与锚端承重索上的移动滑车连接。放索盘中放出索股前端锚头，用小型机具，配合人工提起锚头与牵引移动滑车连接。索股牵引时，牵引卷扬机拉着索股锚头和移动滑车往前走，同时回拉卷扬机配合着放松钢丝绳。牵引过后的索股落在猫道上的托轮上。

3.3 主纜控制

（1）无应力长度。自锚式悬索桥主缆无应力的长度数值也就是说在一定的条件下，索股的截面应力是数值零的阶段长度。有应力的数值会根据主缆承受的荷载变化和改变，无应力数值则不同，它和有应力长度数值正好相反，它不会跟随荷载量的变化发生任何的改变，是一个固定不变的数值。要想使成桥阶段中结构线形与内力都能够最大限度的符合建设要求，提高整体质量，那么就要把握好主缆无应力长度数值的计算，保证其精准性。

（2）基准索股线形。在主缆架设阶段，为了能够最大程度上提高施工的便利性和建设质量，相关人员就要提前选择出一个能够代表大多数的索股，并将选择出来的索股架设到相应的位置上，然后在将其他的一些索股以这跟索股为具体的参照物，从而进行架设。被参照的这根索股也就是基准索股。同时，为了最大限度的提高在施工建设过程中的整体质量和效率，在一般情况下都会选取基准索股当做最下部分的索股，其它一部分的索股就能够充分的将基准索股作为参照进行架设工作，同时，工作人员还要注意严格遵守相关的施工建设原则。在空缆线形的数值的计算中，主要会选取主缆中心索股，这就需要及时将基准索股线形的数值，并将其作为具体的控制依据。

在基准索股架设的过程中，一般会处于非基准阶段，不可避免的是其温度、位移都会和原有的设计计划产生一定的偏离。所以，这就要求基准索股线形就不可以通过标准的状态线形采取控制，要进一步分析和研究这种情况下对基准索股线形的影响。

（3）一般索股线形。基准索股以外的索股为一般索股，一般索股是依據相对于基准索股进行相对垂度调整。一般索股垂度调整采用相对基准索股方法进行。

监控组计算出各相对基准索股与1#索股的理论垂度值。测定相对基准索股与待调索股的温度（索股断面上四个面温度平均值）并进行温度修正。

采用卡尺待调整索股与基准索股的相对垂度差，根据垂度差采用与基准索股基本相同的调整方法和顺序进行调整。一般索股架设调整过程中，索股与索股间应保持若即若离的状态，避免上层索股压住已架好的下层索股上，减少调索时的相互影响。

3.4 空缆线形

在自锚式悬索桥建设中，加劲梁后锚面板上通常会有主缆的两端锚固在上面，并将其撑在主塔的位置上，以此来达到索鞍两边的主缆达到一定的平衡状态，这就是主缆空挂。在这个阶段中，主缆中心索股中间就是空缆线形。要准确把握对空缆线形的计算结果，保证其精准性，因为它是确保自锚式悬索桥建造的重要内容，当主缆架设建造完成，主缆线形也要符合相应的设计要求。

3.5 吊索控制

（1）吊索无应力长度。现阶段，我国自锚式悬索桥在成桥阶段后就降低了其需要调整和改进的范围，在这种情况下，吊索的无应力长度数值计算和吊索伸长量的计算就十分关键，要极大程度的确保计算中的准确性。自锚式悬索桥吊索无应力的长度数值计算方式和主缆无应力数值计算的主要方式是同样的，因此，吊索无应力长度数值等于有应力和应力伸长量两者之间相减。当吊索的无应力长度数值计算完成之后，就要对吊索两边的建造失误进行改进和调整。

（2）吊索张拉。在吊索张拉过程中会有一部分问题产生，例如吊索退出、索鞍的顶推等问题，这些非线性问题都会在一定程度上增加吊索张拉数值计算的复杂程度。在吊索张拉的阶段中，会有大部分的机构构件应用到其中，所以一般情况下要主要考虑到主缆的线形、吊索索力等。这时就可以通过利用有限元对其进行准确的分析和调整，并且还能通过吊索无应力的张拉控制方式对其进行相应的分析和计算，最终形成最合格、最有效的一种张拉控制计划。

4 结束语

随着现阶段社会水平的提升，国家有关部门对桥梁建设也进一步提高了要求，为了最大限度的确保自锚式悬索桥的施工质量，对自锚式悬索桥的施工管理是必不可少的。相关人员要不断加强对我国桥梁施工建设的控制，改进现阶段我国桥梁建设中存在的主要问题，最大限度的保证桥梁建设的安全性，这样才能不断推进我国桥梁建设的发展。

参考文献：

[1]吕杉.大跨度自锚式悬索桥施工监控与数值模拟仿真研究[D].湖北工业大学，2020.

[2]李铁栓.独塔自锚式悬索桥主要施工方案研究[D].合肥工业大学，2020.

[3]刘帅.独塔自锚式悬索桥吊索张拉优化及施工控制分析[D].东南大学，2019.