专利名称：双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥吊索张拉方法
技术领域：
本发明涉及一种悬索桥的施工方法，特别涉及一种双塔单跨大横向倾角空间主 缆自锚式悬索桥吊索张拉方法。
背景技术：
自锚式悬索桥不需修建体积庞大的锚碇，对地质条件要求低，跨径布置灵活， 且景观效应好。而空间主缆自锚式悬索桥，由于横桥向倾斜的吊索将主缆拉开到一定程 度，吊索和主缆均具有保向力，因此其抗风能力强，动力性能优，越来越受到重视。迄 今为止，已建或在建的空间主缆自锚式悬索桥有十余座，如韩国永宗大桥、美国旧金山 新奥克兰海湾大桥、广州猎德大桥、杭州江东大桥、天津富民桥、青岛海湾大桥大沽河 航道桥等。迄今为止，空间主缆自锚式悬索桥按主塔的数量可以将其分为独塔和双塔； 而根据边跨有无吊索又可以将独塔单跨(仅主跨有吊索)、独塔双跨(主、边跨均有吊 索)，双塔单跨(仅主跨有吊索)、双塔三跨(主、边跨均有吊索)；按主缆在成桥时的 横桥向倾斜程度可分为大横向倾角和小横向倾角，如杭州江东大桥主跨主缆在成桥时横 桥向倾角较大(达19° )，而广州猎德大桥主缆在成桥时横桥向倾角较小(约7。)， 主缆成桥时的横桥向倾角大小与主塔高度、桥梁跨度及桥面宽度相关。由于受主梁稳定 性的限制，自锚式悬索桥的跨度一般不太大，所以对相同主跨的跨度，双塔单跨空间主 缆自锚式悬索桥的主缆成桥横桥向倾角较独塔双跨(或单跨)大。无论是平面主缆自锚式悬索桥，还是空间主缆自锚式悬索桥，其施工方法一般 为下部结构施工一主塔、加劲梁施工一主缆安装一吊索安装一体系转换，其中体系转 换的功能是将由临时墩承受的加劲梁自重转换到吊索上，继而由吊索传递给主缆，主缆 传递给主塔。因此，体系转换为自锚式悬索桥建造过程的关键技术环节。目前，自锚式悬索桥体系转换方法有两种第一种称为顶升法，即先整体顶升 加劲梁，然后在无应力状态下安装吊索，精确调整吊索长度后，解除加劲梁的临时墩支 承，使加劲梁悬吊于主缆上；第二种称为吊索张拉法，即先安装吊索，再分批分阶段张 拉吊索，将加劲梁由临时墩支承转化为主缆悬吊。第一种方法进行体系转换的优点是一 般不需要对吊索进行张拉的设备，缺点是吊索需要调整时难度较大，同时需要较多的起 顶设备、材料。第二种方法则具有较好的适应性，自锚式悬索桥的体系转换绝大部分采 用该方法。第二种方法一般是直接张拉永久吊索来完成体系转换，如果大横向倾角的 空间主缆自锚式悬索桥也采用这种方法，则由于空缆与成桥时的上吊点横桥向坐标相差 较大，但吊索锚固导管的横桥向倾角为成桥时的倾角固定不变，所以在永久吊索横向拉 开主缆，将主梁提起的过程中，极可能引起永久吊索在其钢箱梁上的锚固导管口横向弯 折，影响永久吊索的耐久性，严重时会折断永久吊索，出现安全事故。针对双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥，为了解决体系转换的吊索张 拉法存在的问题，现有的方法有两种第一种是采用相对较柔的钢丝绳制作永久吊索， 并在钢箱梁上的锚固导管口设置一定半径的滚轮作为转向装置，让钢丝绳吊索沿圆弧逐步转向后锚固到梁底，如韩国的永宗大桥采用了该法；第二种是采用平行钢丝制作刚性 较大的永久吊索，但在张拉永久吊索前，先张拉几对锚固在梁顶的钢丝绳临时吊索将主 缆沿横桥向拉开到一定的程度，然后张拉永久吊索。但是，对于采用临时吊索将主缆先 行拉开的方法，在永久吊索张拉过程中，临时吊索的索力会被动地变化，有可能超过临 时吊索的控制张拉力。针对该问题，显然可以采用在张拉永久吊索过程中，当临时索索 力较小时将其张紧到一定程度，当临时索索力较大时将其放松到一定程度的方法来完成 体系转换。但是，这种方法存在两个问题一是放松临时索较困难且非常不安全；二是 调整临时索索力需耗费大量的时间，影响工期。
发明内容
为了解决平行钢丝吊索双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥体系转换中 存在的临时索放松较困难、不安全且耗费时间、影响工期的问题，本发明提供一种无需 在永久吊索张拉过程中调整临时索索力，且安全系数高、快捷方便的双塔单跨大横向倾 角空间主缆自锚式悬索桥吊索张拉方法。本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤
1)主塔、加劲梁施工，主缆安装；
2)空缆上安装索夹，并将猫道改吊于主缆上；
3)将各临时吊索按照由主塔向跨中的顺序张拉，使主缆沿横桥向拉开到能让一部分 永久吊索能够张拉而不在其锚固导管口弯折。临时吊索的索力及后续的永久吊索张拉索 力由施工控制有限元程序仿真优化计算确定；
4)按照由长吊索向短吊索张拉的顺序安装并张拉永久吊索，但在此过程中，当各临 时吊索旁边的永久吊索满足张拉构造要求时，立即将临时索附近的永久吊索张拉到较大 索力或成桥时的无应力索长，利用永久吊索比临时吊索容许索力大得多的有利条件，使 临时吊索部分或全部退出工作，从而确保临时吊索索力不超过规定值。5)当所有临时吊索的索力均被其旁边的永久吊索控制住后，按照由长吊索向短 吊索的顺序将未张拉或未张拉到成桥无应力索长的永久吊索张拉到位；
6)拆除临时墩和临时吊索，完成体系转换。本发明的技术效果在于本发明首先将各临时吊索张拉到合适的索力，主缆 张开到一定程度，使某些永久吊索能够张拉而不在其锚固导管口弯折，继而在永久吊索 张拉过程中，当临时吊索旁边的永久吊索满足张拉构造要求时，将临时索附近的永久吊 索张拉到一定吨位或张拉到成桥时的无应力索长，利用永久吊索比临时吊索容许索力大 得多的有利条件，使临时吊索部分或全部退出工作，从而确保临时吊索索力不超过规定 值。整个体系转换过程中无需主动放松或张紧临时吊索，避免了临时索放松较困难、不 安全且耗费时间、影响工期的问题，使得整个体系转换安全、快捷。以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明中的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥桥型布置图。图 1(a)、1(b)分别是立面布置和平面布置图。
图2是本发明的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥吊索锚固定体系构 造图。图3是本发明的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥体系转换的吊索张 拉步骤示意图。
具体实施例方式参见图1、2、3，图1是本发明中的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥 桥型布置图。图2是本发明的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥吊索锚固定体 系构造图。图3是本发明的双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥体系转换的吊索 张拉步骤示意图。图中1是主塔；2是主缆；3是永久吊索；4是散索套；5是主索鞍；6是主 跨；7是边跨；8是临时墩；9是钢箱梁；10是吊索锚固导管；11是吊索锚固垫板；12 是吊索锚固螺母，13是临时吊索。本发明的具体实施步骤如下
1)主塔1、加劲梁9施工，主缆2安装；
2)空缆上安装索夹，并将猫道改吊于主缆上；
3)如图3(1)所示，按照由主塔向跨中的顺序将各临时吊索13对称张拉到合适的 索力，使主缆2沿横桥向拉开到一定程度，让一部分永久吊索3能够张拉而不在其锚固导 管10 口弯折。临时吊索13的索力由施工控制有限元程序仿真优化计算确定，其索力合 适与否的判断标准是既要能使得主缆2尽量拉开，又要保证在所有临时吊索13旁的永久 吊索3张拉到能使临时吊索13部分或永久退出工作之前，临时吊索索力增量较小，索力 总量不超过临时吊索索力控制值；
4)如图3(2)、图3 (3)所示，按照由长吊索向短吊索张拉的顺序安装并张拉 永久吊索3，但在此过程中，当临时吊索13旁边的永久吊索3满足张拉构造要求时，立即 将临时索13附近的永久吊索3安装并张拉到一定吨位或张拉到成桥时的无应力索长，如 图3 (4)、图3 (5)所示，利用永久吊索3比临时吊索13容许索力大得多的有利条 件，使临时吊索13部分或全部退出工作，从而确保临时吊索13索力不超过规定值，临时 吊索13旁的永久吊索3张拉力由有限元仿真计算确定。5)如图3 (6)、图3 (7)所示，当所有临时吊索13的索力均被其旁边已张 拉到一定吨位或张拉到成桥时无应力索长的永久吊索3控制住后，按照由长吊索向短吊 索的顺序将未张拉或未张拉到成桥无应力索长的永久吊索3张拉到位；
6)如图3 (8)，拆除临时墩8和临时吊索13，完成体系转换。在整个过程中，张拉吊索的索力值及鞍座顶推时机均需通过有限元程序仿真优 化计算确定，但对于平行钢丝吊索双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥，解决其 体系转换过程中临时吊索放松较困难、不安全且耗费时间、影响工期等问题的关键方法 如上所述。
权利要求
1. 一种双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥吊索张拉方法，包括以下步骤1)主塔、加劲梁施工，主缆安装；2)空缆上安装索夹，并将猫道改吊于主缆上；3)将各临时吊索按照由主塔向跨中的顺序张拉，使主缆沿横桥向拉开到能让一部分 永久吊索能够张拉而不在其锚固导管口弯折，临时吊索的索力及后续的永久吊索张拉索 力由施工控制有限元程序仿真优化计算确定；4)按照由长吊索向短吊索张拉的顺序安装并张拉永久吊索，在此过程中，当各临时 吊索旁边的永久吊索满足张拉构造要求时，立即将临时索附近的永久吊索张拉到较大索 力或成桥时的无应力索长，利用永久吊索比临时吊索容许索力大得多的有利条件，使临 时吊索部分或全部退出工作，从而确保临时吊索索力不超过规定值；5)当所有临时吊索的索力均被其旁边的永久吊索控制住后，按照由长吊索向短吊索 的顺序将未张拉或未张拉到成桥无应力索长的永久吊索张拉到位；6)拆除临时墩和临时吊索，完成体系转换。
全文摘要
本发明公开了一种双塔单跨大横向倾角空间主缆自锚式悬索桥吊索张拉方法。它包括以下步骤先用临时吊索将主缆拉开到一定程度，然后在张拉永久吊索过程中将临时索附近的永久吊索张拉到一定吨位或张拉到成桥时的无应力索长，利用永久吊索比临时吊索容许索力大得多的有利条件，使临时吊索部分或全部退出工作，从而确保临时吊索索力不超过规定值。过程中若塔顶偏位超限则顶推主索鞍。本方法充分利用了临时吊索旁边的永久吊索控制索力较大的特点。本发明有以下优点1)不需在体系转换过程中主动调整临时吊索索力，保证了施工过程的安全；2)快捷方便，缩短工期，节约成本。
文档编号E01D11/02GK102021887SQ201010283308
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者张玉平, 李传习, 柯红军, 董创文 申请人:长沙理工大学