[发明专利]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

说明书

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→主塔、加劲梁施工→主缆安装→吊索安装→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；