大跨径自锚式悬索桥体系转换方法与流程

本发明涉及桥梁建设技术领域，尤其涉及一种大跨径自锚式悬索桥体系转换方法。

背景技术：

目前，自锚式悬索桥体系转换方法有顶升法、落梁法和吊索张拉法。

顶升法在多跨连续梁的基础上，通过降低索鞍完成主缆和吊索的安装，然后再顶推塔顶索鞍实现全桥体现转换。该方法所需千斤顶吨位大，且顶推时需同步作业，施工及控制均较为复杂，目前仅有日本此花大桥采用该种方法完成全桥体系转换。

落梁法是将加劲梁抬高到一定高度后进行主缆和吊索的安装，最后通过逐步落架的方式实现体系转换。该方法的关键是合理确定落架顺序，确保结构安全的从临时支撑转换到永久支撑上，一般来讲，卸架完成后还需对吊索进行张拉调整。此方法计算也较为复杂，施工控制难度较大，多适用于双塔三跨自锚式悬索桥，其中湖南长沙三汊矶自锚式悬索桥就是采用落梁法施工的一个成功案例。

吊索张拉法通过张拉吊索逐渐将加劲梁的自重转换到主缆上，实现全桥的体系转换。该方法相对前两种施工方法操作简单，施工速度快，质量控制容易得到保证而被广泛采用。目前已建成的佛山平胜大桥，万新大桥，江山北关大桥均采用吊索张拉实现全桥体系转换。

主跨径达600m的自锚式悬索桥，主缆成桥状态与空缆状态最大垂直高差达5m之多，吊索张拉过程中结构几何非线性特性突出，且吊索索力相互影响，若采用常见的以成桥线形为基础进行吊索张拉，不仅接长杆用量大，需用张拉设备台套数多，而且循环次数多，工期长，控制难度大。

因此，特别需要寻找一种更为有效的体系转换方法，以解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种大跨径自锚式悬索桥体系转换方法，旨在节省接长杆的用量与张拉设备台套数，同时减少张拉循环次数。

为了达上述目的，本发明提出一种大跨径自锚式悬索桥体系转换方法，包括以下步骤：

建造悬索桥永久塔、边墩、辅助墩、临时支架以及临时斜拉桥钢塔；

以塔梁交接处为作业平台，进行边跨的施工直至边跨合拢；

利用临时斜拉桥钢塔上挂索与扣索悬拼主梁，直至中跨合拢；

张拉斜拉索，将主梁线形提升至接近悬索桥拆除二期恒载的线形；

施工猫道和牵引系统，架设主缆；

张拉吊索直至所有吊索安装完毕；

拆除斜拉索和临时斜拉桥钢塔；

加二期恒载，微调吊索索力。

优选地，在悬索桥永久塔塔顶上建造所述临时斜拉桥钢塔。

优选地，进行边跨的施工时，采用顶推法施工。

优选地，所述以塔梁交接处为作业平台，进行边跨的施工直至边跨合拢的步骤具体包括：

以塔梁交接处为作业平台，架梁吊机吊起钢箱梁，将相邻两钢箱梁通过拼装焊接，向边跨逐节顶推，直至辅助墩安装就位，在边跨合拢后拆除临时支架。

优选地，所述利用临时斜拉桥钢塔上挂索与扣索悬拼主梁，直至中跨合拢的步骤具体包括：

中跨主梁从塔边开始，架梁吊机吊起钢箱梁，将相邻两钢箱梁拼装焊接，利用临时斜拉桥钢塔挂索与扣索悬拼主梁，主梁线形按设计成桥线形控制，直至中跨合拢。

优选地，所述张拉斜拉索，将主梁线形提升至接近悬索桥拆除二期恒载的线形的步骤具体包括：

由远端向近端依次对称张拉斜拉索，将主梁线形提升至接近悬索桥拆除二期恒载的线形。

优选地，所述张拉吊索直至所有吊索安装完毕的步骤具体包括：

中跨从塔边开始张拉吊索，每次一根，顺序向跨中推进，直到中跨吊索不能一次张拉到位为止；

边跨从塔侧开始，中跨从最后安装就位的吊索下一根开始，对称张拉吊索，依次向前推进，直至吊索安装完毕。

优选地，拆除斜拉索时，从中跨开始向塔边顺次拆除斜拉索。

优选地，拆除斜拉索时，从塔顶向下逐根拆除斜拉索。

本实施例提出的大跨径自锚式悬索桥体系转换方法，利用了斜拉索索力可调的特性，将主梁线形提升，以此为基础进行吊索张拉的方法，使得吊索张拉过程中，不仅克服直接建成去二期恒载主梁线形方案中无应力状态量与设计成桥的无应力状态量之间存在较大差异的弊端，而且使接长杆用量、张拉设备台套数、张拉至安装就位循环次数大为减少，既节省施工成本，同时也易于操作，保证施工桥梁达到设计成桥状态，较好地解决大跨度自锚式悬索桥的体系转换难题，为类似桥梁工程的建设提供一种有效途径。

附图说明

图1为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s10后的结构示意图；

图2为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s20后的结构示意图；

图3为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s30后的结构示意图；

图4为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s40后的结构示意图；

图5为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s50后的结构示意图；

图6为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s60后的结构示意图；

图7为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s70后的结构示意图；

图8为本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于悬索桥时在完成步骤s80后的结构示意图。

图中：1-临时支架，2-临时斜拉桥钢塔，3-顶推器，4-顶推支架，5-主缆，6-钢箱梁主梁，7-锚跨砼箱梁。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图8，本优选实施例中，一种大跨径自锚式悬索桥体系转换方法，包括以下步骤：

步骤s10，建造悬索桥永久塔、边墩、辅助墩、临时支架以及临时斜拉桥钢塔；

步骤s20，以塔梁交接处为作业平台，进行边跨的施工直至边跨合拢；

步骤s30，利用临时斜拉桥钢塔上挂索与扣索悬拼主梁，直至中跨合拢；

步骤s40，张拉斜拉索，将主梁线形提升至接近悬索桥拆除二期恒载的线形；

步骤s50，施工猫道和牵引系统，架设主缆；

步骤s60，张拉吊索直至所有吊索安装完毕；

步骤s70，拆除斜拉索和临时斜拉桥钢塔；

步骤s80，加二期恒载，微调吊索索力。

进一步地，在悬索桥永久塔塔顶上建造所述临时斜拉桥钢塔，从而节省另建临时支撑结构的成本与工作场所。

进一步地，进行边跨的施工时，采用顶推法施工，这样主梁完全由水上运输、起吊，不受陆路运输条件的限制。

步骤s20具体包括：以塔梁交接处为作业平台，架梁吊机吊起钢箱梁，将相邻两钢箱梁通过拼装焊接，向边跨逐节顶推，直至辅助墩安装就位，在边跨合拢后拆除临时支架。

步骤s30具体包括：中跨主梁从塔边开始，架梁吊机吊起钢箱梁，将相邻两钢箱梁拼装焊接，利用临时斜拉桥钢塔挂索与扣索悬拼主梁，主梁线形按设计成桥线形控制，直至中跨合拢。

步骤s40具体包括：由远端向近端依次对称张拉斜拉索，将主梁线形提升至接近悬索桥拆除二期恒载的线形。

本实施例中，由远端向近端依次对称张拉斜拉索是因为：由于斜拉桥架设完成时，千斤顶在临时斜拉桥塔顶，由远端向近端依次对称张拉时不用来回搬运，节约大量时间；另外，主梁跨中敏感性强，主梁提升的位移容易控制。

步骤s60具体包括：中跨从塔边开始张拉吊索，每次一根，顺序向跨中推进，直到中跨吊索不能一次张拉到位为止；

边跨从塔侧开始，中跨从最后安装就位的吊索下一根开始，对称张拉吊索，依次向前推进，直至吊索安装完毕。

步骤s70中，拆除斜拉索时，从中跨开始向塔边顺次拆除斜拉索。

步骤s70中，从塔顶向下逐根拆除斜拉索。从塔顶向下逐根拆除斜拉索，比从塔底向上逐根拆除斜拉索更能保证临时斜拉桥钢塔的安全。

步骤s40中，充分利用斜拉索索力可调的特性，提升桥梁中间线形，使吊索张拉安装更为方便，同时也节省接长杆的长度与张拉设备数量

将本大跨径自锚式悬索桥体系转换方法用于某双索面三跨钢箱加筋梁自锚式悬索桥，桥梁基本参数如下：中跨600m，垂度60m,矢跨比1/10，边跨210m，左塔标高h＝321.630m；中跨吊杆间距15×40，边跨吊杆间距11×10+30m；单根主缆截面0.2578mm²，弹性模量2.00×10⁵mpa,加筋梁截面2.6918mm²，弹性模量2.06×10⁵mpa；索塔为混凝土箱形变截面。

按大跨径自锚式悬索桥体系转换方法与常规直接张拉吊索的方法的参数对比如下表所示。

通过上述计算比较，结果表明使用本发明的转换方法，可以较大节约千斤顶台数和张拉次数，较大减少接长杆的长度，张拉完成后满足悬索桥成桥要求。

本实施例提出的大跨径自锚式悬索桥体系转换方法，利用了斜拉索索力可调的特性，将主梁线形提升，以此为基础进行吊索张拉的方法，使得吊索张拉过程中，不仅克服直接建成去二期恒载主梁线形方案中无应力状态量与设计成桥的无应力状态量之间存在较大差异的弊端，而且使接长杆用量、张拉设备台套数、张拉至安装就位循环次数大为减少，既节省施工成本，同时也易于操作，保证施工桥梁达到设计成桥状态，较好地解决大跨度自锚式悬索桥的体系转换难题，为类似桥梁工程的建设提供一种有效途径。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。