（重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400074）

懸索橋索夾位置的確定

汪怡杉

（重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400074）

懸索橋結(jié)構(gòu)中主纜是主要承重構(gòu)件，與主纜相接的索夾位置的準確布置會直接影響主纜的成橋線形。本文總結(jié)了索夾位置的設(shè)計計算到施工放樣的關(guān)鍵問題，以確保我們在應(yīng)用過程中保證索夾的可靠性，從而保證了橋梁的安全性。

懸索橋；索夾；索夾位置；設(shè)計；放樣

0 引言

懸索橋以其較強的跨越能力、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和獨特的外觀造型成為現(xiàn)代橋梁中被廣泛應(yīng)用的一種代表性橋梁形式。懸索橋通常是由主體結(jié)構(gòu)和附屬系統(tǒng)組成，其中主體部分有主纜、索塔、錨碇和主梁，附屬部分包括主索鞍、散索鞍以及吊索和索夾組成的懸吊系統(tǒng)。懸索橋通過吊桿將橋面荷載傳遞給主纜，再由主纜將力分散給兩邊的塔和錨碇，從而有效的進行了受力傳遞并合理的建造起一種結(jié)構(gòu)受力體系。由此可見，主纜是主要的承重構(gòu)件，而索夾是連接吊索和主纜的構(gòu)件，也是荷載傳遞過程中的必經(jīng)之路，它直接影響了成橋之后吊桿的位置是否正確，從而決定著主纜的受力是否按照既定要求而開展，因此索夾的設(shè)計和精確定位對整個橋梁體系起著重大作用。為了滿足要求，施工必須保證主纜線形與設(shè)計統(tǒng)一，因此計算和確定索夾的安裝位置成為懸索橋設(shè)計和施工中不容忽視的環(huán)節(jié)。

1 索夾位置的計算0～0

索夾位置的設(shè)計，其核心不是解決主纜和索夾幾何尺寸的問題，而是計算在確定無應(yīng)力索長和邊界條件下主纜的線形以及空纜狀態(tài)下吊點（吊索中心線和主纜中心線的交點）的無應(yīng)力索長和吊桿的無應(yīng)力長度?？绽|下索夾間的無應(yīng)力索長理論上等于恒載作用下的索長，

但受材料、溫度和施工等因素的影響，主纜線形表現(xiàn)出明顯的幾何非線性，因此計算過程中簡單的拋物線理論無法解決，需要采用懸鏈線方程來計算。根據(jù)空纜時吊點的無應(yīng)力索長等于成橋時吊點間的無應(yīng)力長度這一計算原則進行迭代，分析迭代結(jié)果，最終確定索夾安裝位置。此時，索夾安裝位置的計算分為兩個步驟：其一吊點在空纜線形時的位置坐標的計算；其二吊點到索夾兩端距離的計算。

1.1 吊點位置

根據(jù)成橋狀態(tài)之下吊桿的位置則可得到各桿間節(jié)段無應(yīng)力長度，由于成橋和空纜狀態(tài)下的主纜無應(yīng)力長度均不變，即可通過計算得到豎向力。再由空纜下塔頂主纜水平力與豎向支承力，利用笛卡爾坐標來確定吊點位置。

其中：x(s):索夾橫坐標

y(s):索夾縱坐標

Hq:索的水平拉力

S:主纜無應(yīng)力長度

V:塔頂豎向支承力

1.2 吊點到索夾兩端距離

該距離的計算是放樣所需，不同索夾對應(yīng)不同計算方式，懸索橋的索夾一般分為兩種：騎跨式吊索索夾和銷鉸式吊索索夾

2 索夾位置的放樣

為了排除主纜標高誤差與塔頂標高誤差對主纜施工的影響，在通過理論計算得到索夾位置的基礎(chǔ)之上，施工中索夾的放樣應(yīng)該是在主纜架設(shè)完成之后開展，而主纜架設(shè)是懸索橋施工過程中最為關(guān)鍵的地方。為了控制主纜線形與設(shè)計一致，必須排除溫度等外界環(huán)境造成的非線性變化影響，為此這項工作一般會在凌晨夜間溫度相對穩(wěn)定，風力較小時進行。索夾位置的標定也盡量選在同樣的環(huán)境之下。索夾相互間的距離長度應(yīng)該根據(jù)實際量測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)之間的誤差值來做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，在測量過程中要保證主纜處于不受約束的無應(yīng)力纜索狀態(tài)之下。一般定位標定要反復進行，以便對照核實得到精確值。標定及核實結(jié)束后即可完成索夾的安裝。索夾放樣完成后再次對放樣點進行復核，要保證誤差范圍控制在3mm內(nèi)。

索夾安裝上后，要及時擰緊索夾上的連接螺栓，以便索夾位置的偏移，一般情況在索夾安置過程中，螺栓要經(jīng)過3次緊固，以確保它具有足夠的預(yù)拉力：索夾安裝時、主梁吊裝后、橋面鋪裝后即成橋。索夾的螺栓軸力是由螺栓沿著軸力的方向上的伸長量來計算的，由于施工過程的推進，荷載的不斷增加，會導致主纜與螺栓都發(fā)生變化，因此才需要分階段禁固。布梁中對螺栓拉力進行檢查以保證在任何情況下螺桿拉力不小于設(shè)計值。

螺栓軸力計算方法:

其中：P:螺栓軸力

E:螺栓彈性模量

A:螺栓截面積

△L:伸長量

L:螺栓有效長度

具體安裝放樣方法可按照以下方法靈活運用，在溫度穩(wěn)定的夜間先對監(jiān)控點進行觀測，獲取計算索夾放樣時各個點的原始數(shù)據(jù)，以此得到空纜線形再計算出每一個索夾在各溫度下的位置參數(shù)，然后進行測量和放樣。先放初樣，并找到中心點位置進行標注，再按照理論計算數(shù)據(jù)放樣，最后二者之間檢查誤差。安裝索夾時，中跨要從兩岸的塔頂向跨中施工，而邊跨則從散索鞍位置向塔頂施工。

3 索夾位置的防滑[10]

索夾和主纜間的抗滑摩擦力是確保懸索橋傳力系統(tǒng)有效運行的重要因素，若索夾無法穩(wěn)固而左右滑移，不僅會損傷主纜，還會改變吊桿位置從而影響結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。環(huán)向應(yīng)力及抗滑性能是索夾設(shè)計中最為重要的指標。0連接螺栓的設(shè)定個數(shù)和預(yù)拉力都是預(yù)先根據(jù)成橋狀態(tài)反算得到的，但是在實際操作中，由于主纜的特殊構(gòu)造，使得索夾位置會隨著時間變化、后續(xù)施工影響發(fā)生預(yù)拉力損失的現(xiàn)象，一般情況下?lián)p失較為明顯。導致這種損失的原因有很多，通過實驗?zāi)M分析得到其中主要原因有：①螺栓材料本身的收縮徐變；②索夾產(chǎn)生的徑向力作用下主纜材料表面保護層的變化；③施工中受外力影響使得主纜粗細變化、分子位置相互錯動；④外界溫度氣壓影響。

為了減少索夾的滑移變動，首先要確保索夾安裝時它與主纜之間的空隙合理，若空隙較大可采用與主纜相同的材料進行填充，另外為了防止預(yù)拉力損失過大造成的索夾緊固力嚴重缺乏，可預(yù)先計算適當增加預(yù)拉力。若后期發(fā)生了滑移，要及時分析事故原因，針對性處理問題。

4 結(jié)論

索夾位置的設(shè)計和施工放樣以及后期的防滑，在懸索橋施工中具有重大意義，環(huán)環(huán)相扣，在設(shè)計和施工過程中都要確保其位置的準確性。

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