论文部分内容阅读
【摘要】 本文采用山东威海市环海公路的靖海湾斜拉桥施工状态进行双控实践作为实例，分析研究该桥上部结构的边界条件，受力图式等，推求成桥工程中主梁锚固点和斜拉桥索力的双控证据，作为监控依据，在合拢时获得较好的桥面线性。
【关键词】塔墩梁全固结体系；施工状态；边界条件；双控
Abstract： this paper put the Jinghai Bay cable-stayed bridge construction state dual control practice in Shandong Weihai sea road as an example, analyzed the boundary conditions of the bridge superstructure, the main beam anchor point the dual control of evidence in the Deriving Bridge project and the cable tension as a monitor in accordance with good deck when in close linear.Key words: tower pier beam consolidation system; construction state; boundary conditions; double control
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
1、地理位置
威海市长会口大桥是威海市环海公路的重要组成部分，大桥桥址西端位于文登市的长会口东山，东端位于荣成市岳家村的北面张家山。环海公路是威海市公路主骨架“三纵、三横、一环”中的一环，环海公路长会口大桥的建设，对于完善威海市的公路网主骨架，提高威海市路网的整体通行能力，促进威海市与山东中西部地区的经济联系，开发其千里海岸线渔业及旅游资源，提升威海市人文景观等具有十分重要的意义。
2、气候条件
桥位地区属暖温带大陆性季风湿润气候，四季分明，气候温和，冬少严寒、夏无酷暑，海洋性气候特点表现突出。多年平均温度11.3℃。极端最低气温-25.5℃，极端最高气温36.8℃。本区域全年风以南南东和北北西为主，历年最大风速28m/s。
3、结构形式
主桥为117+230+117m双塔双索面斜拉桥，主桥结构为塔、梁、墩全固结体系。
主梁采用构造简单、施工方便的双边主肋形预应力混凝土结构。主梁顶、底面全宽20.1m，顶面设2％双向横坡，边肋高2.0m，梁中部全高2.2m，顶板厚32cm，每一梁段主梁设置一道横隔梁，横隔梁与主梁同高，厚度为28cm。
全桥共划分15个梁段，分索塔区0号梁段，1～13号标准梁段，14号边跨合龙段，15号中跨合龙段。全桥共设52对斜拉索，采用竖琴形布置。斜拉索在塔上垂直索距4.603～4.611米，在梁上水平纵向索距为8米，塔端为张拉端，梁端为固定端。斜拉索长度为20.723m～131.743m，重量为1.0709t～6.5379t，单根索的张拉力为300t～375t。斜拉索为高强低松弛镀锌平行钢丝制成的热挤聚乙烯成品拉索, 镀锌钢丝直径为7mm，标准强度等级为1670MPa，钢丝性能符合GB5223-85《预应力混凝土用钢丝》的规定要求。拉索防护: 镀锌钢丝扭绞成缆后涂防锈涂料,绕包聚脂复合带，热
挤黑色PE和彩色PE护套，其技术条件符合GB/T18365-2001和交通部《斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术规范》(JT/T6-94)。拉索采用冷铸镦头锚，两端均为张拉端锚具锚固。
主梁标准断面图
二． 计算部分
1、施工简介
威海市靖海湾斜拉桥设计成塔墩梁全固结结构形式，是一座三跨双塔对称采用并行式双索面预应力混凝土桥梁，中跨的跨径为230米，两个边跨均为117米，索塔成H型 ，高度达104米，每座塔上挂有26对斜拉索，全桥共有104根索，主梁的横断面设计成┏┓字型，两侧为主梁，截面为矩形高2.0米，宽1.8米，采用C60级预应力钢绞线混凝土，斜拉索两端即塔柱和主梁上，均设置锚箱。
每座索塔有两根塔柱组成，采用液压自动爬模进行施工，无论是塔上的还是主梁的锚箱附近的混凝土应力分布均为复杂多变，并有劈裂力，施工难度大，容易出现混凝土裂纹是项目的难点和重点部位。
主梁施工除0#块和中跨，边跨合拢断之外，其余均为8.0米长的标准段，采用前支点挂蓝法进行浇注C60高强混凝土施工，挂蓝自重135吨，8米主梁的预应力混凝土重量300吨，进行主梁浇注时的施工临时荷载估计为15.0吨，则三项合计为450吨
2、边界条件
靖海湾的斜拉桥主梁为连续梁，它与斜拉索连接处，采用钢锚箱来连结，视为铰结支座方式。边界条件是：实梁 θ=0,f≠0 即转角为零，挠度不等于零；虚梁Q≠0，M≠0.则该点的垂直挠度Δy不等于零，具体的計算公式如下：Δy=8.390177×10-10FS×Sinδ.
上式中：F为斜拉索施工状态的张力索力 见表（6）
S为斜拉索的长度见表中数据，计算时要考虑斜拉索的最大垂度值ξmax.
δ为斜拉索考虑桥面纵坡和竖曲线设置后的锚固点的水平倾角。见表（1），表（2）。
3、 施工状态索力Fi数值推求
推求索力Fi的计算公式如下：
Fi=Wi×Di/(Lisinδi+Hicosδi)
上式中：Wi为8米标准节段的重力即450吨，是常数。
Di为13个8米标准断重心到塔柱中心线的水平距离，按米计，见（4）。
Li为斜拉索在梁上的锚固点到塔柱中心线的水平距离，按米计，见表(3)。
Hi为斜拉索在梁上的锚固点到梁截面形心的竖向距离，按米计，见表（5）。
δi为斜拉索的水平倾角。
索力Fi推求时，分为边跨和中跨两部分，其结果见表（6）。
4、 主梁锚固点挠度
主梁视为有若干个铰接支点的连续杆件，支点挠度值与斜拉索长度，索力大小，斜拉索的最大垂度值ξmax.以及斜拉索承受拉力后的伸长量有直接关系。斜拉索的伸长量Δs计算公式如下：
Δs=Fi×Si/AE
主梁锚固点垂直挠度Δyi=Δsi×sinδi
其中：A为斜拉索的截面面积，是常数A=6273毫米2，E为斜拉索的弹性模量，E=1.90×105MPa
则，AE是常数，AE=11.9178×1018
Si为斜拉索塔上的锚固点到主梁锚固点之间的斜长，计算斜长时，应考虑斜拉索的垂直挠度ξmax.的影响，两锚固点不等高的斜拉索的斜长Si的计算公式如下：
S=L×[1+0.5(h/l)+8/3×(ξmax./l)2]
式中：L为两锚固点的水平距离；h为两锚固点的高程差。
ξmax.为斜拉索的最大垂度值，见图（7），其计算公式如下：ξmax. =(ql2)/8F(cosδi)2=(ql2)/8Hcosδi
其中：q为斜拉索每米重量。q=53.2Kg/m
H为斜拉索锚固点的水平力，则Hi=FiCosδi
L为斜拉索两端锚固点的水平距离
斜拉索的最大垂度ξmax.与索力Fi大小有关，斜拉索施工状态即中跨，边跨合拢前最大垂度值ξmax.计算结果见表(7)。
三．计算部分：
1、δi斜拉索的水平倾角的计算：
注：由设计图纸知斜拉索在梁上合塔上的锚固点桩号和高程，13对斜拉索近乎完全平行，故δi=（塔锚高程-梁锚高程）/（塔锚桩号-梁锚桩号）
注：边跨斜拉索倾角的计算同中跨。
2、Li斜拉索在梁上的锚固点到塔柱中心线
的水平距离，按米计
3、Di13个8米标准断重心到塔柱中心线
的水平距离，按米计
4、Hi为斜拉索在梁上的锚固点到梁截面形心的竖向距离，按米计
5、22号塔柱中跨和边跨施工状态斜拉索索力F的推求
由公式Fi=Wi×Di/(Lisinδi+Hicosδi)，将其中各参数由上表代入计算结果如下：
6、ξmax.为斜拉索的最大垂度值，推求如下：
ξmax. =(ql2)/8F(cosδi)2=(ql2)/8Hcosδi按米计，F值见表（6），L值见表（2）
7、Si为斜拉索塔上的锚固点到主梁锚固点之间的斜长，S=L×[1+0.5(h/l)+8/3×(ξmax./l)2]，按米计。ξmax值见上表，H,L值分别见表（5），表（3）。其计算结果见下表，
8、主梁锚固点垂直挠度计算如下，主梁锚固点垂直挠度Δyi=Δsi×sinδi，按毫米计，
其中：A为斜拉索的截面面积，是常数A=6273毫米2 E为斜拉索的弹性模量，E=1.90×105MPa则，AE是常数，AE=11.9178×1018
四、结论分析
本文主要是桥梁的上部局部应力和挠度的计算，通过查阅书籍公式计算得到索力、索长，及每段标准块的垂直挠度即抛高值，对每一号块在施工过程中进行监控，为取得合理线性顺利合拢做依据。
参考文献
一．高等学校教材攀腨工程，姚玲森主编，北京人民交通出版社。
二．交通部标准，JTG/TD65-01-2007 氀路斜拉桥设计细则，重庆交通科研设计院主编，北京人民交通出版社。
三．攀腨施工控制——无应力状态法理论与实践，北京人民交通出版社。
四．国家标准 GB/T 18365-2001，鰀拉桥热聚乙烯高强拉索技术条件，北京中国标准出版社
五．铁道部大桥工程局编攀腨设计手册第二版，上海科技出版社。
六．桥梁工程；
七．桥梁设计理论
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】塔墩梁全固结体系；施工状态；边界条件；双控
Abstract： this paper put the Jinghai Bay cable-stayed bridge construction state dual control practice in Shandong Weihai sea road as an example, analyzed the boundary conditions of the bridge superstructure, the main beam anchor point the dual control of evidence in the Deriving Bridge project and the cable tension as a monitor in accordance with good deck when in close linear.Key words: tower pier beam consolidation system; construction state; boundary conditions; double control
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
1、地理位置
威海市长会口大桥是威海市环海公路的重要组成部分，大桥桥址西端位于文登市的长会口东山，东端位于荣成市岳家村的北面张家山。环海公路是威海市公路主骨架“三纵、三横、一环”中的一环，环海公路长会口大桥的建设，对于完善威海市的公路网主骨架，提高威海市路网的整体通行能力，促进威海市与山东中西部地区的经济联系，开发其千里海岸线渔业及旅游资源，提升威海市人文景观等具有十分重要的意义。
2、气候条件
桥位地区属暖温带大陆性季风湿润气候，四季分明，气候温和，冬少严寒、夏无酷暑，海洋性气候特点表现突出。多年平均温度11.3℃。极端最低气温-25.5℃，极端最高气温36.8℃。本区域全年风以南南东和北北西为主，历年最大风速28m/s。
3、结构形式
主桥为117+230+117m双塔双索面斜拉桥，主桥结构为塔、梁、墩全固结体系。
主梁采用构造简单、施工方便的双边主肋形预应力混凝土结构。主梁顶、底面全宽20.1m，顶面设2％双向横坡，边肋高2.0m，梁中部全高2.2m，顶板厚32cm，每一梁段主梁设置一道横隔梁，横隔梁与主梁同高，厚度为28cm。
全桥共划分15个梁段，分索塔区0号梁段，1～13号标准梁段，14号边跨合龙段，15号中跨合龙段。全桥共设52对斜拉索，采用竖琴形布置。斜拉索在塔上垂直索距4.603～4.611米，在梁上水平纵向索距为8米，塔端为张拉端，梁端为固定端。斜拉索长度为20.723m～131.743m，重量为1.0709t～6.5379t，单根索的张拉力为300t～375t。斜拉索为高强低松弛镀锌平行钢丝制成的热挤聚乙烯成品拉索, 镀锌钢丝直径为7mm，标准强度等级为1670MPa，钢丝性能符合GB5223-85《预应力混凝土用钢丝》的规定要求。拉索防护: 镀锌钢丝扭绞成缆后涂防锈涂料,绕包聚脂复合带，热
挤黑色PE和彩色PE护套，其技术条件符合GB/T18365-2001和交通部《斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术规范》(JT/T6-94)。拉索采用冷铸镦头锚，两端均为张拉端锚具锚固。
主梁标准断面图
二． 计算部分
1、施工简介
威海市靖海湾斜拉桥设计成塔墩梁全固结结构形式，是一座三跨双塔对称采用并行式双索面预应力混凝土桥梁，中跨的跨径为230米，两个边跨均为117米，索塔成H型 ，高度达104米，每座塔上挂有26对斜拉索，全桥共有104根索，主梁的横断面设计成┏┓字型，两侧为主梁，截面为矩形高2.0米，宽1.8米，采用C60级预应力钢绞线混凝土，斜拉索两端即塔柱和主梁上，均设置锚箱。
每座索塔有两根塔柱组成，采用液压自动爬模进行施工，无论是塔上的还是主梁的锚箱附近的混凝土应力分布均为复杂多变，并有劈裂力，施工难度大，容易出现混凝土裂纹是项目的难点和重点部位。
主梁施工除0#块和中跨，边跨合拢断之外，其余均为8.0米长的标准段，采用前支点挂蓝法进行浇注C60高强混凝土施工，挂蓝自重135吨，8米主梁的预应力混凝土重量300吨，进行主梁浇注时的施工临时荷载估计为15.0吨，则三项合计为450吨
2、边界条件
靖海湾的斜拉桥主梁为连续梁，它与斜拉索连接处，采用钢锚箱来连结，视为铰结支座方式。边界条件是：实梁 θ=0,f≠0 即转角为零，挠度不等于零；虚梁Q≠0，M≠0.则该点的垂直挠度Δy不等于零，具体的計算公式如下：Δy=8.390177×10-10FS×Sinδ.
上式中：F为斜拉索施工状态的张力索力 见表（6）
S为斜拉索的长度见表中数据，计算时要考虑斜拉索的最大垂度值ξmax.
δ为斜拉索考虑桥面纵坡和竖曲线设置后的锚固点的水平倾角。见表（1），表（2）。
3、 施工状态索力Fi数值推求
推求索力Fi的计算公式如下：
Fi=Wi×Di/(Lisinδi+Hicosδi)
上式中：Wi为8米标准节段的重力即450吨，是常数。
Di为13个8米标准断重心到塔柱中心线的水平距离，按米计，见（4）。
Li为斜拉索在梁上的锚固点到塔柱中心线的水平距离，按米计，见表(3)。
Hi为斜拉索在梁上的锚固点到梁截面形心的竖向距离，按米计，见表（5）。
δi为斜拉索的水平倾角。
索力Fi推求时，分为边跨和中跨两部分，其结果见表（6）。
4、 主梁锚固点挠度
主梁视为有若干个铰接支点的连续杆件，支点挠度值与斜拉索长度，索力大小，斜拉索的最大垂度值ξmax.以及斜拉索承受拉力后的伸长量有直接关系。斜拉索的伸长量Δs计算公式如下：
Δs=Fi×Si/AE
主梁锚固点垂直挠度Δyi=Δsi×sinδi
其中：A为斜拉索的截面面积，是常数A=6273毫米2，E为斜拉索的弹性模量，E=1.90×105MPa
则，AE是常数，AE=11.9178×1018
Si为斜拉索塔上的锚固点到主梁锚固点之间的斜长，计算斜长时，应考虑斜拉索的垂直挠度ξmax.的影响，两锚固点不等高的斜拉索的斜长Si的计算公式如下：
S=L×[1+0.5(h/l)+8/3×(ξmax./l)2]
式中：L为两锚固点的水平距离；h为两锚固点的高程差。
ξmax.为斜拉索的最大垂度值，见图（7），其计算公式如下：ξmax. =(ql2)/8F(cosδi)2=(ql2)/8Hcosδi
其中：q为斜拉索每米重量。q=53.2Kg/m
H为斜拉索锚固点的水平力，则Hi=FiCosδi
L为斜拉索两端锚固点的水平距离
斜拉索的最大垂度ξmax.与索力Fi大小有关，斜拉索施工状态即中跨，边跨合拢前最大垂度值ξmax.计算结果见表(7)。
三．计算部分：
1、δi斜拉索的水平倾角的计算：
注：由设计图纸知斜拉索在梁上合塔上的锚固点桩号和高程，13对斜拉索近乎完全平行，故δi=（塔锚高程-梁锚高程）/（塔锚桩号-梁锚桩号）
注：边跨斜拉索倾角的计算同中跨。
2、Li斜拉索在梁上的锚固点到塔柱中心线
的水平距离，按米计
3、Di13个8米标准断重心到塔柱中心线
的水平距离，按米计
4、Hi为斜拉索在梁上的锚固点到梁截面形心的竖向距离，按米计
5、22号塔柱中跨和边跨施工状态斜拉索索力F的推求
由公式Fi=Wi×Di/(Lisinδi+Hicosδi)，将其中各参数由上表代入计算结果如下：
6、ξmax.为斜拉索的最大垂度值，推求如下：
ξmax. =(ql2)/8F(cosδi)2=(ql2)/8Hcosδi按米计，F值见表（6），L值见表（2）
7、Si为斜拉索塔上的锚固点到主梁锚固点之间的斜长，S=L×[1+0.5(h/l)+8/3×(ξmax./l)2]，按米计。ξmax值见上表，H,L值分别见表（5），表（3）。其计算结果见下表，
8、主梁锚固点垂直挠度计算如下，主梁锚固点垂直挠度Δyi=Δsi×sinδi，按毫米计，
其中：A为斜拉索的截面面积，是常数A=6273毫米2 E为斜拉索的弹性模量，E=1.90×105MPa则，AE是常数，AE=11.9178×1018
四、结论分析
本文主要是桥梁的上部局部应力和挠度的计算，通过查阅书籍公式计算得到索力、索长，及每段标准块的垂直挠度即抛高值，对每一号块在施工过程中进行监控，为取得合理线性顺利合拢做依据。
参考文献
一．高等学校教材攀腨工程，姚玲森主编，北京人民交通出版社。
二．交通部标准，JTG/TD65-01-2007 氀路斜拉桥设计细则，重庆交通科研设计院主编，北京人民交通出版社。
三．攀腨施工控制——无应力状态法理论与实践，北京人民交通出版社。
四．国家标准 GB/T 18365-2001，鰀拉桥热聚乙烯高强拉索技术条件，北京中国标准出版社
五．铁道部大桥工程局编攀腨设计手册第二版，上海科技出版社。
六．桥梁工程；
七．桥梁设计理论
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。