鐘智華 李年航

1 概況

懸索橋索夾是通過吊桿將橋梁荷載傳遞給主纜的受力結(jié)構(gòu)。其安裝定位的準(zhǔn)確與否是決定成橋后吊桿是否處于正確位置及主纜是否按照設(shè)計(jì)受力的關(guān)鍵。為滿足受力要求，應(yīng)在施工中使主纜線形與設(shè)計(jì)一致，因此必須精確地計(jì)算索夾在主纜的安裝位置，并正確、細(xì)致地做好測(cè)量放樣。本文以贛江公路大橋?yàn)槔?，贛江公路大橋?yàn)殡p塔懸索橋，主梁采用全封閉鋼箱梁，橋梁全寬32.4 m，主梁梁高3.0 m，東、西兩岸河堤處各設(shè)一座重力式錨碇基礎(chǔ)，主塔采用門框式造型，其中橋面以上部分塔高約65 m。主纜共兩根且采用PPWS預(yù)制平行絲股，由平行鋼絲索股組成，每根主纜由37股索股組成，每根索股由127絲直徑為5.30 mm的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲組成。

2 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

懸索橋主纜一旦施工架設(shè)完成以后，其線形就確定下來，由于各種因素的綜合影響，主纜實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形必將存在一定誤差，應(yīng)測(cè)出主纜的實(shí)際線形、兩主塔塔頂?shù)膶?shí)際里程以及三跨的跨徑(測(cè)量安排在主纜表面溫度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行)，以便為索夾的施工放樣提供初始數(shù)據(jù)。為了保證成橋線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該通過對(duì)索夾設(shè)計(jì)位置及吊索長度進(jìn)行修正，以消除主纜架設(shè)階段的施工誤差。因此，索夾位置計(jì)算相當(dāng)重要，為了保證計(jì)算的精確必須量測(cè)結(jié)構(gòu)實(shí)際線形。

2.1 三跨跨徑測(cè)量

1)主塔塔頂標(biāo)高和縱向水平偏移的測(cè)定。2)主鞍座縱向預(yù)偏量的測(cè)定。主鞍座縱向預(yù)偏量，可采用水平尺結(jié)合鋼尺丈量的方法在塔頂直接量得。由于設(shè)計(jì)主鞍座的預(yù)偏量是相對(duì)于塔柱理論中心而言，而實(shí)際塔柱塔頂存在有縱向水平偏移，因此在塔頂量得的主鞍座縱向預(yù)偏量應(yīng)扣除塔頂水平位移的影響，最終給出主鞍座中心相對(duì)于主塔理論中心的絕對(duì)預(yù)偏量(即給出主鞍座中心里程)。3)散索鞍頂面中心標(biāo)高測(cè)定。在緊纜后解除對(duì)散索鞍的約束，這將會(huì)導(dǎo)致散索鞍的初始傾角變化。因此有必要對(duì)散索鞍頂面中心標(biāo)高及其傾角進(jìn)行測(cè)定。

2.2 成纜線形的測(cè)定

由于主纜線形是確定各主纜單元初始位置的重要依據(jù)，具體為:兩邊跨布置在跨徑的1/2處，中跨布置在兩主塔中距的1/4，1/2，3/4處。對(duì)這些點(diǎn)位放樣時(shí)，應(yīng)按實(shí)測(cè)的各跨跨徑施放，對(duì)中跨宜在兩主塔塔頂分設(shè)兩個(gè)測(cè)站。交會(huì)放樣及施放時(shí)主纜結(jié)構(gòu)溫度與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)溫度的溫差效應(yīng)修正。

2.3 主纜成型后的直徑測(cè)定

對(duì)主纜成型后的直徑測(cè)定，選擇主纜表面溫度相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，在兩邊跨及跨中選擇多個(gè)截面進(jìn)行測(cè)定，最后取得平均值并修正到標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下。

3 索夾位置計(jì)算

索夾安裝位置計(jì)算的原則是空纜時(shí)吊點(diǎn)的無應(yīng)力索長等于成橋時(shí)吊點(diǎn)間的無應(yīng)力長度。因此索夾位置計(jì)算根據(jù)這一原則建立迭代過程，根據(jù)實(shí)際測(cè)量的空纜參數(shù)(主纜偏位、跨徑等)進(jìn)行計(jì)算，確定實(shí)際的索夾安裝位置數(shù)據(jù)。

3.1 吊點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

根據(jù)空纜狀態(tài)時(shí)塔頂處索的水平力 H及豎向支撐力V，主纜端點(diǎn)至每個(gè)吊點(diǎn)間的無應(yīng)力索長S0，可利用吊點(diǎn)處的迪卡爾坐標(biāo)來確定吊點(diǎn)的位置，對(duì)于在無應(yīng)力狀態(tài)下自重集度q的自由懸索，其上任一點(diǎn)的Lagrange坐標(biāo)為 S0，相應(yīng)的迪卡爾坐標(biāo)為(x，y)，則任意索段端點(diǎn)力與坐標(biāo)之間有以下函數(shù)關(guān)系:

代入各吊點(diǎn)處的Lagrange坐標(biāo)，相應(yīng)的(x，y)就為空纜狀態(tài)吊點(diǎn)的位置。此部分計(jì)算一般需借助計(jì)算程序進(jìn)行。

3.2 吊點(diǎn)至索夾兩端的距離計(jì)算

為了索夾安裝位置方便，一般需計(jì)算吊點(diǎn)至索夾兩端的距離(見圖1)。

其中，L1，L2分別為吊索中心線與主纜的中心線交點(diǎn)到索夾兩端的距離;α為空纜狀態(tài)下索夾位置的水平傾角;R為空纜半徑;L3，L4分別為天頂線交點(diǎn)到索夾兩端的距離。

4 索夾放樣定位

主纜線形隨溫度的變化而變化，主纜表面溫度和中心溫度一般不一樣，故索夾放樣應(yīng)選擇夜間氣溫相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)段進(jìn)行，這樣容易反映出主纜的實(shí)際線形狀態(tài)。本橋通過前期觀測(cè)，凌晨1:00～5:00時(shí)溫度變化相對(duì)穩(wěn)定，故索夾放樣時(shí)間選擇在這一時(shí)段進(jìn)行。

為了加快晚上放樣的速度，在主纜線形定型后，白天沿主纜的曲線把索夾的粗略位置在主纜上作臨時(shí)標(biāo)記。晚上索夾放樣時(shí)，將兩臺(tái)全站儀架設(shè)在同岸兩個(gè)主塔頂上，以對(duì)岸塔頂控制點(diǎn)為后視方向，兩臺(tái)儀器同時(shí)對(duì)兩個(gè)索夾放樣，采用一端逐個(gè)放到另一端，再從另一端復(fù)核測(cè)量回來，同時(shí)需注意跨中間的索夾是否位于跨中點(diǎn)。放樣時(shí)，首先在索夾位置放樣出主纜中心線與天頂線的交點(diǎn)，然后采用量距法確定索夾兩邊緣的位置。

放樣時(shí)的數(shù)據(jù)是根據(jù)緊纜完成后測(cè)量的跨徑等參數(shù)計(jì)算的，實(shí)際放樣時(shí)跨徑可能與計(jì)算有偏差，為了保證索夾位置的準(zhǔn)確，根據(jù)實(shí)際的跨徑對(duì)索夾放樣里程進(jìn)行修正:

其中，S修為修正后的里程值;S計(jì)為計(jì)算的里程值;L測(cè)為實(shí)際測(cè)量得到的跨徑;L計(jì)為設(shè)計(jì)計(jì)算的跨徑。

5 復(fù)核檢測(cè)

索夾放樣完成后，檢查所有索夾的放樣點(diǎn)，具體內(nèi)容如下:1)采用放樣時(shí)兩條主纜放樣的儀器與測(cè)量人員互換對(duì)放樣點(diǎn)檢查。2)采用相對(duì)距離法檢查，確保同一主纜上各索夾間的相對(duì)實(shí)測(cè)距離與設(shè)計(jì)距離比較，保證滿足定位(本橋3 mm)的精度。3)由于主纜架設(shè)和緊纜誤差，主纜成型不是理想的圓形截面，再加上放樣時(shí)有風(fēng)，全站儀放樣的天頂線不一定在主纜的中線上，索夾安裝前采用專門的卡尺配合水平尺進(jìn)行主纜分中，找出真正的天頂線位置，保證索夾安裝位置正確，不存在偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

6 結(jié)語

贛江公路大橋索夾最終的復(fù)核，放樣精度滿足3 mm，實(shí)踐證明本橋放樣所采用的方法簡便、可靠，滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)同類工程施工有一定的參考價(jià)值。

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