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自锚式悬索桥施工监控技术研究

1前言

自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥，是一种新兴的适用于城

市地区的新桥型。它的主缆直接锚固在加劲梁的梁端，由主梁直

接承受主缆中的水平拉力，不需要浩大的锚碇，这给不便利建筑

锚碇的地方修建悬索桥供应了一种解决方法。1915年德国就修

建了第一座自锚式悬索桥，日本1990年建成的北港桥，韩国

1999年建成的永宗大桥堪称是自锚式悬索桥的代表。

自锚式悬索桥有如下特点：

(1)在形状结构上，取消了其它悬索桥两端大体积锚锭混凝

土，节约了占地面积。

(2)在受力结构上，利用桥梁桥面系来平衡主缆的水平拉力，

悬索部分和钢桁梁自成体系形式，上部结构中的恒载和活载通过

自锚体系传力至索塔，再传至索塔基础，最终传力至地基[1]。

(3)在施工步骤上，其它悬索桥先施工主缆，然后再进行梁

体的安装或浇筑，而自锚式悬索桥由于主缆锚固在主梁两端，故

先进行钢桁梁的施工，再安装主缆。

(4)在施工监测监控上，自锚式悬索桥要求精度较其它悬索

桥高，钢梁拼装、主缆安装调整、索夹和吊杆的安装调整、索塔

的偏位变形等都应在监控之下，使桥梁时刻处在良好的施工掌握

状态和操作状态。总之，自锚式悬索桥保留了传统悬索桥的形状,

桥梁造型美观,在地基很差或锚碇修建困难的地区也可采用，是

1

城市中小跨径桥梁设计方案的抱负选择[2]。

2桥梁施工监控

桥梁施工监控是一个“施工—测量—计算分析—修正—预

报”的循环过程，即通过事先在塔、梁和拉索等主要部位埋设数

种性能各异的的传感器和相关的测试仪器获得大量的数据，包括

几何参量和力学参量;并利用高效计算机程序，对数据进行分析

处理，并确定一个阶段的施工参数。通过二者的有机结合，调整

掌握桥梁的内力和线形，实现桥跨结构的内力和线形同时达到设

计预期值，确保桥梁施工安全和正常运营，并保证其具有美丽的

外观外形。自锚式柔性悬索钢桁梁桥的主缆锚固在桥梁两端的铺

锭横梁上，加劲钢桁梁的两端也分别埋入两端的锚锭横梁中，锚

固梁通过板式橡胶支座支撑在桥台上，主缆水平力与加劲梁水平

力平衡，如主缆张拉力过大则简单引起加劲钢桁梁内力超限，造

成加劲梁局部失稳，甚至全桥垮塌，主缆鞍座偏心过大，造成主

塔弯曲拉应力过大，形成施工过程的担心全。监控计算采用的基

本方法是倒拆法，即通过从成桥状态倒拆结构的过程进行结构分

析来得到每一工况段结构的内力状态和位移状态。倒拆法在计算

时由于设汁时所采用的计算参数诸如材料弹性模量、构件的重量、

混凝土的收缩徐变系数、施工中温度变化以及施工临时荷载条件

等与实际工程中所表现出来的不完全全都，因此计算只能按假设

的抱负状态进行计算，然后：再依据施工过程中所监测到的实际

结构参数对原假设计算施工掌握的目标值进行必要的调整，以保

证主体结构在施工过程中的安全并最终达到或接近设计成桥状

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态。

3确定初始状态及建立模型

在施工过程应依据实际状况对设计成桥状态重新进行优化

计算，来确定最优的成桥状态，以此作为监控计算初始状态。依

据其跨度L、垂度、荷载值，以主缆一端为坐标原点，平行桥跨

纵轴方向为x轴，建立平面坐标系，利用抛物线方程，并依照设

计部门确定的设计成桥线形来确定成桥状态：

(1)式中：——主缆两端点所连直线与x轴的夹角;——主缆

水平拉力，。施工掌握参数包括：构件自重、施丁荷载P、结构

温度△t和施工周期T;节段立模(或拼装)时的标高、索力值及张拉

顺序和塔顶位移;节段施工完毕的标高、索力值及张拉顺序和塔

顶偏位，中间调索时的标高、索力值及张拉顺序和塔顶偏位。计

算假定是对全桥竖向恒载和温度变化采用平面有限元分析法，即

建立平面杆系计算模型，主缆、吊索为索单位，其它为梁单元，

主缆与吊索的抗弯刚度不计，进行非线性结构分析。

4施工监控实施

自锚式悬索桥施工监控的主要内容有索塔偏位、梁体线形、

索力测量、温度测试、应力测试等。

(1)主塔塔偏测量由于主塔在施工和成桥状态均通过吊杆和

主缆担当相当部分的荷载，在不平衡荷载和大气温差及照耀下均

会使主塔产生不同程度的变形，为了不影响索力调整，须把握主

塔在自然条件下的变化规律以及在索力影响下偏离位置的