混 凝 土 自锚 式 悬 索桥 吊索 张 拉优 化 研 究
乔 朋 ，狄 谨
(1．长安 大学建 筑 工程 学院 ，陕西 西安 710061；2．长安 大学公 路 学院 ，陕 西 西安 710064)
摘 要 ：广两钦州 于材大桥为跨径 布置 (65+1 58+65)m 的双塔三跨混凝土 自锚式悬 索桥 ，采 用先梁后缆 法施工 。为保证施
丁 过程 中 的 安 全 性 和 经 济 性 ，采 用 “相 邻 索 同步 张 拉 的依 次 张 拉 法 ”，提 主跨 吊索 从 塔 柱 向跨 中 张 拉 和 从 跨 中 向 塔 柱 张 拉 2
种 方案 。建 立非 线性 有限元模型 ，对体 系转换过程 中 吊索 、主 梁、桥 塔 的内力和变 形进行 分析 ，并根 据张拉批 次 、接长 杆数量
和长度 、千斤顶数量及 鞍座顶推 次数 等进 行经济性 比选 分析 ，确定 适合该 桥的体 系转换 施T方 案。研究 结果表 明 ：主跨 吊索
选 择 从 跨 中 向 塔 柱 依 次 张 拉 的方 案 ，在 不 增 加 施 丁 千 斤 顶 数 量 的前 提 下 ，避 免 了全 桥 吊索 分 级 多 次 张 拉 带 来 的 不 便 ，提 高 了
体 系转换施T效率 。体系转换完成后桥梁 的线形和 内力均满 足要求 ，张拉方案 的实 际应用效果 良好。
关 键 词 ：自锚 式 悬 索桥 ；混 凝 土 结构 ；体 系转 换 ；吊 索 张拉 ；方 案 优 化
中 图 分 类 号 ：U448．25；U443．38 文 献 标 志 码 ：A 文 章 编 号 ：1671—7767(20l4)02—0042—05
1 前 言
自锚 式悬 索桥 施工 时 一般采 用“先梁 后缆 ”的施
工顺 序 ，即先 架设 加 劲 梁 ，然 后 架 设 主缆 ，再 安装 张
拉 吊索 实 现 体 系 转 换l 。根 据 无 应 力 状 态 控 制 理
论 ，当 成桥状 态 确定 时 ，各 构件 的无 应力 长度 和 曲率
为确 定 值 ，其 中吊索 的无应 力长 度也 是确 定 的 ；反 过
来 ，只要 体 系转换 过 程 中保 证 吊索 按 照无 应 力 长 度
安 装 ，不管 张拉顺 序 如 何 都 可 以达 到最 终 的成 桥 目
标 状态 ¨ j。但 是 ，受 张 拉 设 备 承 载 力 和 T 作 空 间
限制 ，同 时考虑 结构 局部 受力 的安 全性 ，很难 采 用所
有 吊索 一 次张 拉 到 位 的施 T 方 法 。因此 ，为保 证 主
梁 、塔 柱 、吊索 内力 不 超 限 ，必 须 确 定 吊索 的合 理 张
拉 顺 序 和张拉 力 ，制 定 满 足施 丁和 设 计 要 求 的最 优
化方 案 。
国 内学 者依托 实 际T 程对 自锚 式悬 索桥 的体 系
转换 展 开研究 ，提 出 了各 种 吊索 张 拉方 案 。绝 大 多
数采 用 的是全 桥 吊索 “分级 多次 张 拉 ”的方 案 ，如 湖
州 市飞 凤桥 主桥 分 3次 全部 张 拉 到 位 ，其 中跨 中附
近 9对 吊索 需要 3轮 反 复 张拉 调 整 [3 ；成 都 清 水 河
自锚 式 悬索 桥 的 吊索 从塔 根部 向梁 端分 4轮 张拉 到
位 ，其 中 16对 吊索 需 要 4轮反 复 张 拉 调 整 J；万 新
大桥 的全桥 吊索 分 4轮 张拉 ，优 化 后 的接 长 杆 数 量
为 3O根 J；天津 富 民桥主 桥 的全部 吊索 分 3轮 张拉
调 整可 完 成体 系转换 j；而 主跨 为 350 m、采 用钢 箱
主梁 的佛 山市 平胜 大 桥 选 择 的 张拉 方 案 略 有 不 同 ，
吊索 从塔 根部 向梁 端 依 次 进 行 张 拉 ，且 每 根 吊索 张
拉 次数不 超 过 3次 【。与 分 批 次 、多 轮 张 拉 的方 案
相 比，平 胜大 桥 的 吊索 张拉 过程 需 要 千 斤 顶 和 接 长
杆 的数量 较 少 ，相 对更 便 于施工 ，但 这种 方案 是否 适
合 混凝 土 主梁 的 自锚 式悬 索桥 有待 研究 。本 文 以广
西钦 州 子材 大桥 一双塔 三跨 混凝 土 自锚式 悬 索桥
为例 ，建立 非线性 有 限元模 型 对体 系转 换 过 程 中 的
吊索 张拉方 案进 行优 化研 究 。
2 工 程 概 况
子材 大 桥 主桥 为塔 梁 分离 、半飘 浮 体 系 的 混凝
土 自锚 式 悬索 桥 ，跨 径 布置 为 (65+l58+ 65)m，吊
索 间距 为 6 In，桥塔 为矩 形截 面 的双 柱 型塔 ，主跨 及
边跨 为悬 吊结 构 ，主 梁 采用 预 应 力 混 凝 土 双 边 主 箱
梁 断面 和 单 箱 多 室 箱 体 断 面 ，中 跨 设 计 矢 跨 比 为
1／6，标 准梁 高 2．24 m，顶 宽 35．5 m。子 材 大 桥 总
体 布置示 意 如 图 1所示 。
主 桥 采用 先 梁 后 缆 的施 工 工 序 ：先 进行 混凝 土
桥 塔和 预应 力混 凝 土 箱梁 的施 工 ，然后 进 行 索 鞍 定
位 和 主缆架 设 ，最 后 安 装 索 夹 并 进 行全 桥 吊索 张 拉
施 工 ，完成 体系 转换 达到 成桥 状态 。
3 吊索 张拉控 制 原则
确定 吊索 张拉 方 案 时 ，不 仅 要 考虑 结 构 内力 的
安全性 要 求 ，还 应兼 顾 施 T 方 案 的 经 济性 。根 据 混

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