重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的索力和线形控制

总第２３０期　交通科技　Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２３０　２００８年第５期　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　８Ｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．５　ＯＣｔ．２００８　重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的　索力和线形控制　马　超　李之达　张文斌　（１．武汉理工大学交通学院武汉４３００６３；２．十堰市交通基本建设质量监督站　十堰４４２０００）　摘要为了使斜拉桥在施工过程中的索力和线形能符合设计要求，对重庆忠县长江大桥斜拉桥　主梁悬浇施工阶段全桥的线形和索力进行了控制，采用桥梁博士软件模拟斜拉桥施工过程，通过　理论计算和实测数据进行对比、分析。数据表明，索力和线形基本符合设计计算值，并能确保桥梁　施工的安全性。　关键词斜拉桥索力线形　混凝土斜拉桥采用密索体系，属高次超静定　重庆忠县长江大桥斜拉桥为双向４车道，设　结构，成桥后主梁的线形及内力状态与施工方法　计车速８Ｏ　ｋｍ／ｈ，桥梁纵坡０．３％，竖曲线顶点位　和安装顺序有密切的关系，且施工中每个工况的　于主桥中跨中点，竖曲线半径为１００　ｋｍ，桥梁横　结构体系及荷载条件都不尽相同，结构的内力和　坡为２　；设计荷载为公路一Ｉ级；设计基准风速　线形也随之不断变化。　２５．０　ｍ／ｓ；地震烈度按基本烈度ＶＩ度设计，按　笔者结合重庆忠县长江大桥斜拉桥的施工，　ＶＩＩ度设防；桥址处平均温度１７．０～１８．１℃，结　通过理论计算和实测数据进行对比和调整，确保　构设计合龙温度２０℃，体系升温２０℃，体系降温　斜拉桥索力、线形和内力分布合理，满足设计和规　２０℃，塔、梁与斜拉索温差１５℃，塔身左、右侧温　范要求［１　］。　差５℃［　。　１工程概况　２结构计算模型　重庆忠县长江大桥斜拉桥为３跨预应力混凝　根据该桥构造和施工特点，建立施工阶段全　土双塔双索面斜拉桥（２０５　１ＴＩ＋４６０　ｍ＋２０５　ｉｎ一　桥平面模型，主梁、塔、墩为杆系单元，拉索为索单　８７０　ｍ）。大桥斜拉桥索塔为塔墩固接的钢筋混　元。塔墩固结，主塔处梁与墩竖、纵向铰结，墩底　凝土和部分施加预应力配筋结构，塔柱采用Ｃ５０　固定，主梁两端为滑动支座，全桥划分８１７个节　砼，墩身采用Ｃ４ｏ砼，塔柱整体为Ｈ形，索塔总高　点，８１５个单元，４４５个刚束。　度为２４７．５Ｏ　ｍ；斜拉索采用直径为７　ｍｍ的低松　采用桥梁博士３．１．０版分析软件模拟斜拉桥　弛高强多束平行钢丝组成，其规格分别为１３９、　施工过程，进行施工过程静力分析。通过该软件　１６３、１８７、２１１、２４１、２５３、２６５、２８３丝共８种，标准　为此桥监控进行帮助，确保斜拉桥索力、线形和内　强度为１　６７０　ＭＰａ，在塔上采用齿板锚固方式，全　力分布合理，满足设计和规范要求。　桥共设置４×２９对平行钢丝斜拉索，在梁上标准　间距为８　１ＴＩ，在塔上锚固间距为１．７５～５　Ｉｎ；主梁　３结果分析　为整体开口梁板式断面，大部分梁段采用Ｃ５５　３．１索力控制　砼，跨中部分梁段采用Ｃ６ｏ砼，梁高（中心线处）　斜拉桥索力直接影响结构的变形与受力。施　Ｚ．９６５　ｍ，标准截面纵向每隔８　Ｉｎ设一道横隔板。　工阶段索力实际上包括２部分：①中间过程索　桥面标准宽度２４．５　Ｉｎ，中间设２．０　ｍ宽中央分隔　力，即混凝土浇筑过程的索力；②混凝土达到强　带，两边各设０．５　１１＂１防护栏。　度体系转换后的索力。其中第二部分索力对成桥　状态起控制作用，但中间过程索力对于混凝土斜　收稿日期：２００８—０５—２３　拉桥施工监控来说至关重要，直接关系到混凝土　１６　马　超等：重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的索力和线形控制　２００８年第５期　浇注过程中桥梁结构本身和挂篮的安全以及节段　梁体浇筑后的线形［４］。　３．１．１索力计算　以１Ｏ号墩为例，根据桥梁博士３．１．０，可计　算出该墩８号块斜拉索的第三次张拉完后各索力　的情况，该工况下各计算索力值见表１所列。　表１斜拉索索力计算值　ｋＮ　斜拉索编号　计算值　斜拉索编号　计算值　Ａ１　２　５３９　Ｂ１　２　６１Ｏ　ＡＺ　２　５４６　Ｂ２　２　６１６　Ａ３　２　４４６　Ｂ３　２　５６１　Ａ４　２　２２４　Ｂ４　２　１５２　Ａ５　２　４８０　Ｂ５　２　３５７　Ａ６　２　６２７　Ｂ６　２　５０２　Ａ７　２　８５９　Ｂ７　２　７８２　Ａ８　３　１２４　Ｂ８　３　１１４　３．１．２索力测量　采用频率法测量１０号墩８号块斜拉索的第　三次张拉完后各索力的情况，该工况下各实测索　力值见表２所列。　表２斜拉索索力实测值　ｋＮ　斜拉索编号　实测值　斜拉索编号　实测值　上游　２　７３６　上游　２　７３６　Ａ１　下游　２　８１７　Ｂ１　下游　２　８１７　上游　２　６７９　上游　２　６７９　Ａ２　下游　２　７６７　Ｂ２　下游　２　７６７　上游　２　４７５　上游　２　４７５　Ａ３　下游　２　５１９　Ｂ３　下游　２　５１９　上游　２　４５４　上游　２　４５４　Ａ４　下游　２　６１４　Ｂ４　下游　２　６１４　上游　２　５２２　上游　２　５２２　Ａ５　下游　２　４９０　Ｂ５　下游　２　４９Ｏ　上游　２　６０２　上游　２　６０２　Ａ６　下游　２　８０３　Ｂ６　下游　２　８０３　上游　２　８９５　上游　２　８９５　Ａ７　下游　２　８２５　Ｂ７　下游　２　８２５　上游　３　１９５　上游　３　１９５　Ａ８　下游　３　１５０　Ｂ８　下游　３　１５０　３．１．３计算与测量结果对比分析　通过对１Ｏ号墩８号块斜拉索第三次张拉完　后各索力的实测值和计算值进行对比分析，绘出　其柱状比较图，如图１，图２所示。　蚤　＼　．Ｒ　髅　照　嚣　。　．图，圈．　。　，　．　。　。蘑，　互　＼　长　强　斑　Ａｌ　ＡＺ　Ａ３　Ａ４　Ａ５　Ａ６　Ａ，Ａ８　Ｂｌ　３　Ｂ岳Ｂｂ　Ｂ６　Ｂ７　Ｂ８　斜拉索编号　图２　斜拉桥下游索力实测值与计算值比较　从以上的测量数据结果看，除Ａ４下游的索　力实测值与计算值误差达到１８　９／６，稍微偏大外，　其余索力都在施工误差和可控范围之内，满足施　工要求。　３．２线形控制　３．２．１预拱度的设置　线形状态通过施工过程中设置预拱度来实　现。成桥合理线形和各个施工过程中的张拉索力　确定后，即可确定成桥预拱度，从而求得立模标　高。立模标高确定后，主梁线形也随之确定。所　以立模标高是决定斜拉桥成桥线形的重要因素。　若某一节段前端的设计标高为Ｈ，成桥预拱　度为ｙ　，主梁施工过程中此点的变形为ｙ　，立模　标高修正值为Ｈ修，则此点的立模标高Ｈ立模为：　Ｈ立模一Ｈ＋Ｙｌ—Ｙ２＋Ｈ修　式中：ｙ　包括成桥后徐变产生的位移和活载预拱　度两部分；Ｙ　也应由２部分构成：①当前节段施　工过程中产生的节段前端位移ｆ　；②后续施工　使此块件前端产生的位移　，则主梁施工过程中　的变形：　Ｙｚ—ｆｌ＋厂２　Ｈ修为施工误差、温度等影响的修正值。　３．２．２斜拉桥梁底实测标高　通过水准仪，对１Ｏ号墩８号索第三次张拉后　主梁线形标高进行了实地测量，该工况下各实测　高程见表３所列。　表３　１０号墩线形情况　２００８年第５期　马　超等：重庆忠县长江大桥斜拉桥施工过程中的索力和线形控制　１７　续表３　（１）线形受温度影响大，所以一般安排在Ｏ６：　００￣０８：Ｏ０之间对主梁标高进行实地测量，使温　度对其影响大幅减小。　（２）在整个浇筑梁段时，挂篮变形量不太稳　定，直接导致了主梁标高的变化。　４结语　（１）斜拉桥的索力是施工监控中的一个关键　点，需要对其进行实时监测。通过对斜拉桥索力　的实测值与软件计算值进行对比、分析，表明索力　基本符合设计计算值，并满足施工安全要求。　注：测量时间为２００８—０４—０３，晴天，气温１７℃。　（２）本桥结构跨度大，线形受温度影响大，因　３．２．３计算与实测结果对比分析　此对线形控制也很重要。在施工中，通过合理选　斜拉桥梁底实测标高与理论值比较，直观对　择测量环境温度和控制主梁挂篮的稳定性，使其　比见图３所示。　测量标高的精确性进一步提高，对比主梁标高实　２５３．Ｓ５　测值与计算值，得出线形符合设计和施工要求，满　２５３．５Ｏ　足最后成桥阶段的线形要求。　２５３．４５　（３）斜拉桥施工阶段的索力和线形控制一直　２５３．４０　是施工过程中的重点和难点，两者相互影响，如何　２６３．３５　氍　短２５３．３０　合理地处理两者关系，使之更符合设计值，需要进　一２５３．２５　步讨论和研究。　２５３．２Ｏ　参考文献　２５３．１５　２５３．１０　８　７　６　５　４　３　２　ｌ　０　０　ｌ　２　３　４　５　６　７　８　［１］　肖光宏．重庆奉节长江公路大桥斜拉桥施工阶段线　梁段号　形控制［ｊ］．公路交通技术，２００７（１２）：７１—７５．　图。３斜拉桥梁底实测标高与理论值比较　［２］　梁鑫，杨晓云．悬臂施工混凝土斜拉桥主梁线形　通过对斜拉桥主梁标高的实际测量，可以看　的施工控制［Ｊ］．四川建筑，２００８（６）：１２１—１２２．　［３］　汪宏，李军，奉龙成，等．重庆忠县康家沱长江大　出现在斜拉桥的主梁高标与实测值基本符合，在　桥总体设计ＥＪ－］．公路交通技术，２００５（７）：３９—４５．　误差和可控范围内。但在工程中有些标高差值偏　［４］　王武勤．大跨度桥梁施工技术［Ｍ］．北京：人民交　大，主要原因如下：　通出版社，２００７．　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｃａｂｌｅ　Ｐｕｌｌｉｎｇ　Ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｕｒｉｎｇ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｚｈｏｎｇｘｉａｎ　Ｃａｂｌｅ－・ｓｔａｙｅｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｃｉｔｙ　Ｍａ　Ｃｈａｏ　，Ｌｉ　Ｚｈｉｄａ　，Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｎｂｉｎ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００６３，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈｉｙａｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ　ｏｆ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｓｈｉｙａｎ　４４２０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃａｂｌｅ　ｐｕｌｌｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ—　ａｒ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｃａｂｌｅ　ｐｕｌｌｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｌｉｎ—　ｅａｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｕｒｉｎｇ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｃａｓｔ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｉｒｄｅｒ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ—’ｓｐａｎ　ｃａｂｌｅ　ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｎ　Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｂｙ　Ｄｒ．Ｂｒｉｄｇｅ　３．１．０　ｖｅｒｓｉｏｎ　ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｂｙ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｄａｔａ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｐｕｌｌｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｌｉｎｅａｒ　ｃａｎ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ　ｂｙ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｎ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｅｎｓｕｒｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ；ｃａｂｌｅ　ｐｕｌｌｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ；ｌｉｎｅａｒ