悬索桥隧道锚设计

　文章编号:0451-0712(2007)11-0021-06 中图分类号:U 44215 文献标识码:B

悬索桥隧道锚设计

朱　玉,廖朝华,彭元诚

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司　武汉市　430056)

摘　要:隧道锚具有环境扰动小、性价比高的特点,是悬索桥较理想的锚碇形式,但受地质条件以及人们对岩体性质的认识水平等条件的限制,目前在大跨径悬索桥中应用不多,相关文献也不多见。本文结合进行我国首座采用隧道锚的大跨径悬索桥—四渡河大桥隧道锚的设计及取得的成果,系统介绍了悬索桥隧道锚锚址的基本特点、锚体尺寸拟定、锚固系统选择以及数值分析、模型试验应注意的问题,便于隧道锚的进一步应用。

关键词:悬索桥隧道锚;尺寸拟定;锚固系统选择;岩体力学参数;初始应力场;数值分析;模型试验

近年来,随着我国西部大开发政策和可持续发

展战略的实施,高速公路迅速在祖国西部的崇山峻岭中延伸,对环境扰动小的结构型式倍受关注。悬索桥具有跨越能力强和加劲梁高基本不随跨径增加而增高的特点,可有效避免高墩而达到跨越深谷的目的,是符合这种理念的理想桥型。锚碇作为悬索桥的四大部分之一,其土方量占悬索桥总开挖量的绝大部分,是最大限度减少环境扰动的关键所在。隧道锚可有效减少开挖量和混凝土用量,是理想的锚碇型式,如美国的华盛顿桥,其新泽西岸隧道锚与纽约岸重力锚混凝土用量比为1∶418,我国四渡河大桥宜昌岸隧道锚与恩施重力锚混凝土用量比为1∶4,土石方开挖量之比为1∶5。因而,隧道锚的使用对有效保护自然环境、避免大规模开挖、节约投资方面具有

重要意义。

由于隧道锚把岩体作为锚体的一部分共同承受大缆拉力,因而不但对地质条件要求较高,而且要求设计者对岩体性能要有深入的认识。它不仅涉及岩体的开挖问题(这在隧道工程中经常遇到),更主要的是需要确定开挖后岩体的二次承受巨大的大缆荷载问题,这在其他岩土工程中是很少见的。隧道锚的应用较少,相关的文献尚不多见,从目前的文献看,隧道锚的应用尚处于起步阶段。图1所示的四渡河大桥是沪蓉国道主干线湖北榔坪～高坪段的一座特大桥,其宜昌岸采用隧道锚。在2004年6月完成该桥施工图设计,预计2007年12月建成。本文结合隧道锚的设计和有关研究,系统介绍了隧道锚设计的相关问题

。

单位:c m

图1　四渡河大桥桥型布置

收稿日期:2007-05-18

　公路　2007年11月　第11期 H IGHWA Y N ov 12007　N o 111　

1　隧道锚的组成及其功能

隧道锚主体部分主要包括:鞍室、混凝土锚体、系统锚杆、锚固系统、后锚室、散鞍基础等,见图2所示。此外还有门洞、步梯、防排水构造,检修通道等附属设施,不参与结构的受力。隧道锚主体部分的主要功能如下

。

单位:c m

图2　四渡河大桥隧道锚构造

(1)鞍室。

鞍室的主要功能是容纳大缆的散鞍,并有足够的长度便于大缆散开锚固,同时提供进行锚碇锚固系统、大缆散鞍等防护、维护的空间。根据具体情况,鞍室截面可采用等截面或变截面。由于隧道锚的鞍室一般均需开挖山体,故需要采取初期开挖支护措施和以后保持开挖后山体稳定长期支护构造(二次衬砌)。四渡河大桥隧道锚鞍室从散索鞍到前锚面设计为20m 。鞍室衬砌厚度合计为55c m ,初期支护采用长为3m 间距为1m 的梅花形布置的水泥砂浆锚杆和15c m 厚的挂网喷射混凝土;二次衬砌采用现浇钢筋混凝土结构,厚40c m 。考虑锚体两侧地形的不同,两鞍室和明洞采用不同的长度和截面,减少对山体的破坏。

(2)锚体。

锚体的主要功能是容纳锚碇的锚固系统、传递大缆拉力到岩体,是隧道锚的主要结构。根据锚体的功能,锚体设计应考虑对锚碇锚固系统的保护作用,自身要有足够的强度承受缆力和锚固系统的压力。四渡河大桥隧道锚锚体纵断面为前小后大的楔形,在轴向拉力作用下,可对围岩体产生正压力;横断面顶部采用圆弧形,侧壁和底部采用直线,前锚面尺寸为915m ×10m 、顶部圆弧半径为5125m ,后锚面尺

寸为14m ×14m 、顶部圆弧半径为7m 。锚体混凝土采用防渗和收缩补偿混凝土,混凝土微膨胀率采用01015%,抗渗等级W 8。两端混凝土标号为C 40,中间为C 30,满足对锚固系统的防护和不同部位的结构受力需要。

(3)系统锚杆。

系统锚杆的主要作用是作为开挖的初期支护,加强锚体、岩体间的连接,提高锚洞周围开挖扰动带的强度,同时利用锚杆孔完成对锚体围岩的灌浆。其设置应根据锚洞围岩整体结构连续性状况及锚洞围岩普遍存在的松弛圈厚度范围,并结合隧道锚力学分析的结果综合确定。四渡河大桥最终的锚杆布置为:岩溶发育、裂隙密集岩段,杆间距布置为80c m ×80c m ,长715m ,锚体区围岩锚杆植入岩体7m ,浇

入锚体015m ;其余区段锚杆间距改为120c m ×120c m ,长415m 。锚体区围岩锚杆植入岩体4m ,浇入锚体015m 。锚杆直径32mm ,锚杆钻孔孔径100mm ,孔深与锚杆长度一致。

(4)锚固系统。锚固系统一般由索股锚固拉杆和预应力束锚固构造组成。这里所说的锚固系统主要是预应力束的锚固构造,其主要功能是把大缆拉力传递给锚体。根据着力点的不同,可分为前锚式和后锚式。四渡河大桥隧道锚的预应力束采用环氧涂层钢绞线、可换式无粘结预应力体系。

(5)后锚室。

后锚室的主要功能是提供进行锚碇锚固系统防护、维护的空间。有的隧道锚不设后锚室或者虽有后锚室但在锚碇修建完成后进行了回填封堵,这对锚体可换式无粘结预应力体系是不可行的。四渡河大桥隧道锚后锚室深212m ,横截面与锚体横截面相同。

(6)散鞍基础。散鞍基础直接承受由大缆作用于散鞍的压力,并传递到地基。四渡河大桥隧道锚的散鞍基础采用C 30混凝土。

此外,由于隧道锚属地下结构,应重视防、排水

措施,及除湿系统的设置。2　隧道锚的锚址特点

隧道锚把岩体作为锚体的一部分共同承受大缆拉力,因而从宏观上看,即所谓从概念设计的角度而言,适合建造隧道锚的锚址地质条件应具有以下特点。

—22— 公 路 2007年　第11期　

(1)锚址区的地质条件应是区域稳定的。锚址区不应有滑坡、崩塌、倾倒体及层间滑动等区域性地质灾害存在,不应有深大断裂带通过。

(2)锚址区的岩体应具有较强的整体性。锚址区的岩体不应有较多的裂隙、层理等地质构造,这些构造降低了岩体的整体性,对控制隧道锚的变位极为不利。

(3)锚址区的岩体应具有较高的强度。由于隧道锚的承载能力与岩体的强度密切相关,故要求锚址区的岩体应具有较高的强度,以达到隧道锚的承载要求。

3　实用锚体尺寸拟定方法

锚体尺寸的拟定是隧道锚设计的主要环节,如何快速、合理地拟定隧道锚锚体尺寸对设计者而言是最为关心的,也是隧道锚的设计关键问题之一。

锚体尺寸拟定可分为两方面,即截面设计和锚体长度拟定,相比而言锚体长度拟定较为困难。对于锚体截面设计主要应考虑以下三个方面:

(1)锚体截面要足够大,以满足大缆散索后锚固空间的需要;

(2)锚体截面不能太大以至于使左右锚体的距离过近,使锚体间围岩扰动严重,强度降低太多;

(3)锚体截面的外轮廓要有利于岩体开挖阶段的稳定,可借鉴常规的隧道断面。只要综合考虑这些因素就不难拟定锚体的横截面。

对于相对困难的锚体长度拟定问题,作者根据四渡河大桥隧道锚设计时所做的研究工作,建议了一个近似估算公式,即:

L m≥

33P K (8C U p[Σ])

式中:L m为锚体长度;P为大缆拉力;K为锚碇安全系数;C为参数,建议在0110～0112之间取值; U p为锚体截面的周长;[Σ]为岩体容许抗剪强度,偏安全计可取无正压力时的岩体抗剪强度,即粘聚力。

此公式系根据锚体周围剪应力分布特点及最大剪应力准则得到,推导中引入了以下假定,现予以明确,供使用者选择。

(1)锚体截面近似按等截面。考虑到两缆间距有限,锚体的张角不能太大,忽略张角的影响偏安全。

(2)略去锚体的自重。考虑隧道锚的本质是依靠岩体对锚体的锚固作用,而不是依靠锚体自身的重量锚固大缆,此假定也是偏安全的。若要考虑锚体重量的影响,可以在大缆拉力P中扣除之。

(3)引入10%假定。即认为当锚固段的锚体轴力降到大缆拉力P的10%以下时,其后的锚体长度对锚固作用贡献不大

,可以略去不计。

四渡河大桥隧道锚锚体周围剪应力分布见图

3所示,水平轴距离以后锚面计为0,沿指向前锚面方向增大。锚体后锚面布置见图4所示。

图3　四渡河大桥隧道锚锚体周围剪应力分布

单位:c m

图4　四渡河大桥隧道锚锚体后锚面

4　锚固系统选择

根据锚固系统采用结构材料的不同,可分为无预加力的预埋型钢型式和有预加力的预应力钢束锚固型式。锚碇型钢型式的锚固系统现在已很少使用,预应力钢束锚固型式已成为主要的型式。从锚固系统着力点位置的不同又可分为前锚式和后锚式。

从多项研究及四渡河大桥隧道锚锚体周围剪应力的分布规律,均表明剪应力的最大值出现在锚固体着力点附近。从力学分析的角度看,采用后锚式锚固系统明显优于前锚式锚固系统。其主要原因是,一般而言,越是靠近岩体深部,岩体的强度越高,相应的承载能力越高,故相同的锚体长度,锚固系统的着力点

—

3

2

—

　2007年　第11期 朱　玉等:悬索桥隧道锚设计　

放置在锚体后锚面附近有利于提高隧道锚的承载力。此外,考虑到后期维护和长期使用的需要,锚固系统采用无粘结预应力束还具有可换性的优势。具

体选用时还需结合施工条件、施工方法综合考虑。四渡河大桥隧道锚采用后锚式无粘结钢绞线形式锚固系统,且具有单根可换性

。

单位:mm

图5　四渡河大桥隧道锚可换式锚体预应力体系构造

5　数值分析应注意的问题

数值分析已是桥梁结构设计的主要分析手段,目前主要方法为有限元法,相应的商业软件比较多。这些方法和软件均相对成熟,这已为桥梁设计工作者所普遍认同和接受。对于岩土领域的数值分析,采

用连续体快速拉格朗日分析法(Fast L agrangian A nalysis of Con tinua )已比较广泛,相应的商业软件以FLA C 系列(2D 、3D )最为著名。对于隧道锚的数

值分析,采用两种方法均可。

对于隧道锚的数值分析过程除需建立初始应力场外与桥梁上部结构的计算类似,已为大家所熟知,不再赘述。这里对涉及岩土方面需要注意的加以重点说明。众所周知,数值分析结果可靠性来自于输入参数的可靠性。对于桥梁上部结构而言,材料参数相对精确,而对于岩土类天然材料而言,其参数的可靠性却难以控制,这一点类似于旧桥的承载力评定,却远远比旧桥的承载力评定困难得多。对于旧桥的承载力评定,一般有相关的设计、竣工资料可查,无资料可查时也可通过荷载实验进一步推测、评定,毕竟原有结构是人工修建,其材料、质量是经过控制的。对于岩土类天然材料,其材料都是自然形成的,经历

了复杂的物理、化学过程,其内部的应力状态、材质的均匀性、层理的发育程度均是难以探明和预计的,这些应引起设计者的足够重视,主要表现如下。

(1)岩体力学参数的取值。

由于岩体工程特性复杂,几乎随处都在变化。室内岩石试验是人们掌握岩石力学性质最基本的手段之一,但室内测定的岩石力学参数直接用于评价岩体力学参数与实际相差甚远,多结合现场测定的岩体力学参数综合评价。现场原位试验确定的岩体参数又具有明显的尺寸效应。事实上,人们对岩体的实际构成本身都很不清楚,希望通过试验能够准确地进行模拟并获得可靠数据是没有根据的。人们不得不对试验数据参照工程经验进行修正,尽管修正带有随意性。因而,对岩体力学参数,特别是结构响应的敏感参数的取值是数值分析精确性的前提,对隧道锚的数值分析十分重要。(2)岩体材料本构模型。

本构模型一般指本构关系和强度准则的总称。由于岩体结构的复杂性,人们已经认识到试图建立一种反映岩体全部变形机理的普适本构模型目前还是不可能的。应针对岩体、工程和问题的具体特点选

—42— 公 路 2007年　第11期　

用简单而能说明最主要问题的本构模型。岩体多采用弹塑性力学模型,本构关系用全量或增量理论表达,屈服准则一般与强度准则只差一个常数。近百年来提出了许多本构理论。目前用于岩土工程中的主要有R ank ine 、T resca 、M oh r 2Cou lom b 、D rucker 2P rager 、Griffith 和Hoek 2B row n 准则。四渡河大桥隧道锚数值分析采用了M oh r 2Cou lom b 准则。

(3)地应力场量测。地应力是在任何工程作用之前存在于岩体中的应力,也称初始应力。它直接影响岩体的材料特性和稳定性。工程建设产生的附加应力和地应力共同构成岩体的最终应力状态,并决定岩体的变形和破坏,一般认为由自重应力、构造应力和封闭自应力组成。主要的地应力测量方法有:应力解除法、应力恢复法、水压致裂法和声发射法。但目前尚无一种公认完善的测试方法,各种方法得到的均是在钻孔、取样扰动后的二次应力状态下的结果,且扰动对初始应力场的影响,目前还无法精确估计。四渡河大桥隧道锚数值分析的初始应力场近似采用了自重场。

从以上可以看出,限于目前岩土工程学科的发展阶段,若要得到隧道锚的承载能力及变位的精确估计是困难的,不同的参数测定者会得到不同的岩体力学参数,其主要原因是要对测得的岩体力学参数进行多项修正,而这些修正带有任意性,依测量者的经验、经历而不同,故目前应慎重判别计算的结果。隧道锚的承载性能的精确评价及更经济的隧道锚设计还有待于岩土工程学科的进一步发展。四渡河大桥隧道锚数值分析采用有限元法,计算结果显示,按锚体间岩体塑性区贯通判断的安全系数约为6左右,四渡河大桥隧道锚数值分析结果,分别为在7倍缆力作用时锚体围岩顺桥向位移及锚体围岩塑

性区分布,分别见图6、图7所示

。

单位:m

图6

　锚体围岩顺桥向位移分布

图7　锚体围岩塑性区分布(下部为隧道)

6　比例模型试验

基于岩体参数测定的不确定性,仅凭数值分析

的结果难以确定隧道锚的安全度,比例模型试验是一个较好的验证手段。但需指出,比例模型试验也存在以下问题需要注意,对试验的结果进行判别采用:(1)模型的比例不易确定,大尺度的模型造价高且因拉力过大而难以加载;(2)与原锚位岩体相似的试验锚位难以选取;(3)比例模型试验的结果存在较大的尺度效应。如,虎门大桥隧道锚初设方案的现场结构模型试验的模型比例为1∶50,节理密度212～219条 m ,节理长度1114～1118m ,而模型锚体的长度只有1106m 。

四渡河大桥隧道锚进行了1∶12缩尺比例模型试验。在隧道锚碇附近选择了与其工程地质条件、岩体结构和岩性相近处为模型试验点。对模型开展了不同倍数设计载荷水平的快速张拉及流变试验研究,试验预期目的有三个:(1)研究隧道锚碇安全系数及隧道锚碇的变形机理;(2)研究模型锚碇的变位与时效变形,对实际的隧道锚碇的长期稳定性进行评估;(3)为数值分析提供依据。

比例模型试验的主要结论为:推定实桥隧道锚碇的长期安全系数不小于216;隧道锚的瞬时超载承载能力可达到716倍设计缆力。图8、图9分别为四渡河大桥隧道锚比例模型的位移计钻孔布置示意和测缝计及应变计布置示意。

综合数值分析和比例模型试验的结果,推断四渡河大桥隧道锚的安全系数约为6,主要是一般桥梁结构的超载均是短期的,且恒载的变异性较小,超载主要为活载部分。7　结语

通过本文对隧道锚设计主要内容和关键问题的

—

52—　2007年　第11期 朱　玉等:悬索桥隧道锚设计　

图8

　位移计钻孔布置示意

图9　测缝计及应变计布置示意

系统介绍并结合四渡河大桥隧道锚设计的成果,基本可对隧道锚设计的方法和目前存在的问题有一个宏观的认识。尽管隧道锚的应用还存在一定的问题需要解决,毕竟科技是在不断进步的,我们相信,随着在以后的类似设计中针对隧道锚设计存在主要问题的进一步研究和解决,必将使这种性价比高、环境友好型悬索桥锚碇应用进一步发展。

由于隧道锚的应用尚处于起步阶段,相关的设计体系还不成熟,且涉及面广,特别是与桥梁工作者

不熟悉的岩土(石)力学学科关系密切,加上相关文

献和作者水平有限,本文只是就隧道锚设计的主要问题进行了介绍和探讨,有些认识可能是片面的,望能起到抛砖引玉的作用。参考文献:

[1]　铁道部大桥工程局桥梁科学研究所1悬索桥[M ]1北

京:科学技术文献出版社,19961

[2]　朱玉,廖朝华,彭元诚,等1大跨径悬索桥隧道锚设计

及结构性能评价[J ]1桥梁建设,2005,(2)1

[3]　卢永成1重庆长江鹅公岩大桥东隧道式锚碇[J ]1中国

市政工程,2003,(6)1

[4]　李更冰1万州长江二桥主桥设计简介[J ]1铁道标准设

计,2003,(3)1

[5]　董志宏,张奇华,丁秀丽,等1矮寨悬索桥隧道锚碇稳

定性数值分析[J ]1长江科学院院报,2005,22(6)1

[6]　曾钱帮,王思敬,彭运动,等1坝陵河悬索桥西岸隧道

式锚碇锚塞体长度方案比选的数值模拟研究[J ]1水文地质工程地质,2005,(6)1

[7]　朱玉,廖朝华,卫军1隧道锚锚体长度估算公式[A ].

2005年全国公路学会桥梁学术会议论文集[C ]1[8]　李敏,蒋忠信,秦小林1南昆铁路膨胀岩(土)路堑边坡

应力测试分析[J ]1中国地质灾害与防治学报,1995,

(专辑)1

[9]　尤春安1全长粘结式锚杆的受力分析[J ]1岩石力学与

工程学报,2000,19(3)1

[10]　蒋忠信1拉力型锚索锚固段剪应力分布的高斯曲线

模式[J ]1岩土工程学报,2001,23(6)1

[11]　朱玉,卫军,廖朝华1确定预应力锚索锚固长度的复

合幂函数模型法[J ]1武汉理工大学学报,2005,27(8)1

[12]　薛守义,刘汉东1岩体工程学科性质透视[M ]1郑州:

黄河水利出版社,20021

[13]　陈良森,李长春1关于岩石的本构关系[J ]1力学进

展,1992,22(2)1

[14]　谢和平,陈忠辉1岩石力学[M ]1北京:科学出版社,

20041

[15]　夏才初,程鸿鑫,李荣强1广东虎门大桥东锚碇现场

结构模型试验研究[J ]1岩石力学与工程学报,1997,

16(6)1

[16]　朱杰兵,邬爱清,黄正加,等1四渡河特大悬索桥隧道

锚模型拉拔试验研究[J ]1长江科学院院报,2006,23

(4)1

—

62— 公 路 2007年　第11期　

　文章编号:0451-0712(2007)11-0027-05 中图分类号:U443136 文献标识码:A　西部地震区高墩桥梁支座合理选型研究

蒋建军,蒋劲松

(四川省交通厅公路规划勘察设计研究院　成都市　610041)

摘　要:采用非线性时程分析方法,对西部地震区高墩桥梁支座的合理选型进行了研究。比较研究的支座型式包含盆式橡胶支座、四氟滑板支座、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座。地震动峰值加速度分别采用了0115g和0120g。非线性时程分析中考虑了支座的力-位移关系,以及桥墩潜在塑性铰的动力反应。研究结果指出,从抗震角度来看,西部地震区高墩桥梁支座的选型原则是尽量提高结构的刚度,减小梁体位移和墩顶位移。

关键词:地震;桥梁;高墩;支座;塑性铰

我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)(以下简称“89规范”)中规定,对于桥墩高度超过30m的特大桥梁,可采用时程反应分析法。对于高墩的定义,目前国内外还没有统一的规定,本文称墩高大于30m的桥墩为高墩,主要是从抗震设计的角度来考虑的。在西部地震区高速公路上,桥墩高度超过30m的桥梁十分常见,若采用现行89规范进行抗震设计,则需要得到每个工程场地数量足够多的地震波,这对从事地震安全性评价的工作者而言,需要投入的人力和物力是十分巨大的,特别是在西部经济迫切需要快速发展的时期,这项工作要在较短时间内完成几乎是不可能的。目前,虽然《公路抗震设计规范》(征求意见稿)(以下简称“征求意见稿”)现阶段还不能直接指导桥梁工程的抗震设计,但是它的设计思想和分析方法都比“89规范”先进,可以用来对桥梁抗震设计进行检验。在西部地震区的桥梁上,采用的支座型式主要有板式橡胶支座、四氟滑板支座、盆式橡胶支座,铅芯橡胶支座使用的相对较少。这些支座在力学特性上各不相同,对结构地震反应的影响也不一样。对于西部地震区的高墩桥梁,如何合理地选择支座型式,使结构的抗震性能最优,是西部桥梁设计人员十分关心的问题。

收稿日期:2007-05-15

D esign of Tunnel-Type Anchorage of Suspen sion Br idge

ZHU Yu,L IAO Chao-hua,P EN G Yuan-cheng

(CCCC Second Consultants Co.,L td.,W uhan430056,Ch ina)

Abstract:T unnel2T yp e A ncho rage(T TA)is the reasonab le types am ong the su spen si on b ridge ancho rage fo r its characteristics of less destroy to natu ral environm en t and h igh capab ility2investm en ts rati o1T he app licati on of T TA is restricted by geo logical conditi on and the understanding of rock m ass1 Few T TA is u sed and related techn ical p ap ers are pub lished1In th is paper,w ith the1st T TA design of long span su spen si on b ridge,Siduhe B ridge in Ch ina and the resu lts of investigati on,the basic geo logical characteristics of ancho rage zone,the m ethods to decide T TA di m en si on s,the selecti on of ancho rage system in T TA,the no ticeab le p rob lem s of num erical analysis and the m odel test of T TA are in troduced1 It can be referenced by o ther analogical design1

Key words:tunnel2typ e ancho rage of su sp en si on b ridge;di m en si on s decisi on;ancho rage system 公路　2007年11月　第11期 H IGHWA Y　N ov12007　N o111　

悬索桥的计算方法及其历程1

悬索桥的计算方法及其发展 悬索桥是一种古老的桥梁结构形式，也是目前大跨度桥梁的主 要结构型式之一。悬索桥主要是由缆索、吊杆、加劲梁、主塔、锚 碇等构成。从结构形式上看，它是一种由索和梁所构成的组合体系，在受力本质上它是一种以柔性索为主要承重构件的悬挂结构。悬索 桥随着跨度的增大，柔性加大，在荷载作用下会呈现出较强的非线性，所以悬索桥宜采用非线性方法来进行结构分析。 考虑悬索桥非线性因素的结构分析方法主要有挠度理论和有限 位移理论。挠度理论考虑了悬索桥几何非线性的主要因素，可用比 较简便的数值方法来分析，又有影响线可资利用，故很适用于初步 设计阶段的结构设计计算。有限位移理论则全面地考虑了悬索桥几 何非线性因素，计算结果较挠度理论精确，但计算过程复杂，直接 用于设计计算有诸多不便和困难。 悬索桥挠度理论是一种古典的悬索桥结构分析理论。这种理论 主要考虑悬索和加劲梁变形对结构内力的影响，在中小跨度范围内 其计算结果比较接近结构的实际受力情况，具有较好的精度。悬索 桥挠度理论主要分为多塔悬索桥挠度理论和自锚式悬索桥挠度理论。 最初的悬索桥分析理论是弹性理论。弹性理论认为缆索完全柔性，缆索曲线形状及坐标取决于满跨均布荷载而不随外荷载的加载 而变化，吊杆受力后也不伸长，加劲梁在无活载时处于无应力状态。弹性理论用普通结构力学方法即可求解，计算简便，至今仍在跨径 小于200米的悬索桥设计中应用[1]。但弹性理论假定缆索形状在加 载前后不发生变化，显然与悬索桥的可挠性不符，因此发展出计入 变形影响的悬索桥挠度理论。

古典的挠度理论称为“膜理论”。它是将悬索桥的全部近视看成是一种连续的不变形的膜，当缆索产生挠度时，加劲梁也随之产生相同的挠度。由于根据作用于缆索单元上吊杆力与缆索拉力的垂直分力平衡以及作用于加劲梁单元上的外荷载及吊杆力与加劲梁弹性抗力平衡的条件建立力的平衡微分方程而求解。挠度理论和弹性理论的最大区别是摒弃了弹性理论中关于缆索形状不因外荷载介入而改变的假设，相应建立缆索在恒载下取得平衡的几何形状将因外荷载介入而改变及同时计入缆索因外荷载所增索力引起的伸长量的假设，极大的接近悬索桥主索的实际工作状态，对悬索桥的发展起到了很大的推动作用。 悬索桥的挠度理论也是一种非线性的分析方法，至今仍不失为分析悬索桥的较简单实用的手段。但挠度理论在基本假设中忽略了吊杆的变位影响及加劲梁的剪切变形影响等，使分析结果的精度受到限制。随着计算方法、计算手段的发展，悬索桥的计算理论也发展到将悬索桥作为大位移构架来分析的有限位移理论。有限位移理论将整个悬索桥包括缆索、吊杆、索塔、加劲梁全部考虑在内，分析时可以将各种二次影响包括进去，从而使悬索桥的分析精度达到新的水平。 有限位移理论是20世纪60年代提出的计算理论。它是一种精确的理论，不需挠度理论所作的那些假定。其计算值一般要小于挠度理论[3]。根据参考文献，主跨为380m时，用有限位移理论计算的内力、挠度值，比挠度理论小10﹪；主跨768m时，在半跨加均

悬索桥隧道锚设计

悬索桥隧道锚设计 朱玉廖朝华彭元诚 (中交第二公路勘察设计研究院有限公司 430056) 摘要：隧道锚具有环境扰动小、性价比高的特点，是悬索桥较理想的锚碇形式，但受地质条件、人们对岩体性质的认识水平等条件的限制，目前在大跨径悬索桥中应用不多，相关文献也不多见。本文结合进行我国首座采用隧道锚的大跨径悬索桥—四渡河特大桥隧道锚的设计及取得的成果，系统介绍了悬索桥隧道锚锚址的基本特点、锚体尺寸拟定、锚固系统选择以及数值分析、模型试验应注意的问题，便于隧道锚的进一步应用。 关键字：悬索桥隧道锚尺寸拟定锚固系统选择岩体力学参数初始应力场数值分析模型试验 1、引言 近年来，随着我国西部大开发政策和可持续发展战略的实施，高速公路迅速在祖国西部的崇山峻岭中延伸，环境扰动小的结构型式倍受关注。悬索桥具有跨越能力强和加劲梁高基本不随跨径增加而增高的特点，可有效避免高墩而达到跨越深谷的目的，是符合这种理念的理想桥型。锚碇作为悬索桥的四大部分之一，其土方量占悬索桥总开挖量的绝大部分，是最大限度减少环境扰动的关键所在。隧道锚可有效减少开挖量和混凝土用量，是理想的锚碇型式，如美国的华盛顿桥[1]，其新泽西岸隧道锚与纽约岸重力锚混凝土用量比1：4.8，我国四渡河桥[2]宜昌岸隧道锚与恩施重力锚混凝土用量比1：4，土石方开挖量之比1：5。因而，隧道锚的使用对有效保护自然环境、避免大规模开挖、节约投资方面具有重要意义。由于隧道锚把岩体作为锚体的一部分共同承受大缆拉力，因而不但对地质条件要求较高，而且要求设计者对岩体性能要有深入的认识。它不仅涉及岩体的开挖问题（这在隧道工程中经常遇到），更主要的是需要确定开挖后岩体的二次承受巨大的大缆荷载问题，这在其它岩土工程中是很少见的。隧道锚的应用较少，相关的文献尚不多见，从目前的文献看，隧道锚的应用尚处于起步阶段[1~6]。四渡河特大桥（图1）沪蓉国道主干线湖北榔坪～高坪段的一座特大桥，其宜昌岸采用隧道锚。该桥2004年6月完成施工图设计，预计2007年12月建成。本文结合隧道锚的设计和有关研究，系统介绍了隧道锚设计的相关问题。

自锚式悬索桥施工方案

目录 1、工程概况 (1) 1.1工程概述 (1) 1.2主要技术标准 (1) 1.3、主桥结构 (2) 2、重难点分析 (2) 3、主梁施工工艺流程 (3) 3.1先梁后拱施工工艺 (3) 3.2 先缆后梁施工工艺流程 (5) 4、方案对比分析表 (6) 5、主要工程项目的施工方案 (7) 5.1、总体施工方案 (7) 5.1.1下部结构 (7) 5.1.2上部结构 (7) 5.1.3猫道、承重索、主缆架设 (8) 5.2各分部施工方案 (8) 5.2.1栈桥施工方案 (8) 5.2.2桥塔基础施工方案 (9) 5.2.3桥塔 (11) 5.2.4 主梁施工 (12) 3.2.5 缆索施工 (15) 5、施工机械设备计划 (20)

1、工程概况 1.1工程概述 东莞江南支流港湾大桥工程位于广东省东莞市，跨越江南支流，连接沙田阇西村与坭洲岛，为东南-西北走向。项目起点与港口大道平交，起点K0+000，沿西北方向穿越江南支流后，终点与坭洲岛疏港大道相交，终点桩号K2+922，路线全长2.922Km，设置桥跨为60+130+320+130+65=705m，见下图。 桥跨布置图（m） 1.2主要技术标准 (1)道路等级：一级公路兼顾城市主干道功能； (2)设计速度：主线60km/h； (3)设计荷载：公路-Ⅰ级； (4)主桥标准段桥宽：1.25m 风嘴+2.5m 人行道+2m 吊杆锚固区+0.75m 硬路肩+11.25m 行车道+0.5m 路缘带+1m 中央隔离带+0.5m 路缘带+11.25m 行车道+0.75m 硬路肩+2m 吊杆锚固区+2.5m 人行道+1.25m 风嘴，全宽37.5m； (5)设计洪水频率：1/300； (6)通航等级：现状河道为拟建桥梁所在河段坭尾至杨公洲中8km河段航道为Ⅳ级航道，通航500吨级船舶，航道尺寸为2.5m×50m×330m（水深×底宽×弯曲半径）。近期规划为Ⅲ级航道，通航1000吨级船舶，航道尺寸为2.5m×60m×480m（水深×底宽×弯曲半径）。远期规划为Ⅰ级航道，海轮5000 吨级，垂直航迹线方向通航孔尺寸为（270×34）m，本桥桥址处通航孔净宽须不小于294m，净高不小于34m；

自锚式悬索桥

自锚式悬索桥的综述 2005-8-5【大中小】【打印】 摘要：介绍自锚式悬索桥的特点、历史及国内外发展情况。重点分析了钢筋混凝土桥的设计和发展，并对其施工工艺做了简单介绍。总结展望了自锚式悬索桥的发展空间及其需进一步研究的问题。 关键词：悬索桥；自锚式体系；施工；实例 一、前言 一般索桥的主要承重构件主缆都锚固在锚碇上，在少数情况下，为满足特殊的设计要求，也可将主缆直接锚固在加劲梁上，从而取消了庞大的锚碇，变成了自锚式悬索桥。 过去建造的自锚式悬索桥加劲梁大多采用钢结构，如1990 年通车的日本此花大桥，韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰海湾新桥、爱沙尼亚穆胡岛桥墩等。2002年7月在大连建成了世界上第一座钢筋混凝土材料的自锚式悬索桥——金石滩金湾桥墩，为该类桥墩型的研究提供了宝贵的经验。此后在吉林、河北、辽宁又有4座钢筋混凝土自锚式悬索桥正在设计和设计和建造中。 自锚式悬索桥有以下的优点：①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。 ②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，了可做成单塔双跨的悬索桥。 ③对于钢筋混凝土材料的加劲梁，由于需要承受主缆传递的压力，刚度会提高，节省了大量预应力构造及装置，同时也克服了钢在较大轴向力下容易压屈的缺点。 ④采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。 ⑤保留了传统悬索桥的外形，在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。 ⑥由于采用钢筋混凝土材料造价较低，结构合理，桥梁外形美观，所以不公局限于在地基很差、锚碇修建军困难的地区采用。 自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：①由于主缆直接锚固在加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。 ②施工步骤受到了限制，必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊

悬索桥施工规范

18 悬索桥 18.1 一般规定 18.1.1本章适用于主缆采用平行高强钢丝制作的大跨悬索桥的制造、安装、架设施工。 18.1.2施工准备除满足第3章的要求外，还应根据悬索桥的构造和施工特点，预先编制经济可行的实施性施工组织设计，有计划地做好构件的加工、特殊机械设备的设计制作和必要的试验工作。索股、索鞍、索夹应严格执行国家或部颁的行业标准和规定制作，并应进行检测和验收。 18.1.3施工过程中，必须进行施工监控，确保施工质量。 18.1.4本章根据悬索桥施工的基本特点对主要事项作出规定，其余有关事项应按本规范相应章节的规定执行。 18.2 锚碇 18.2.1重力式锚碇基础施工除必须按本规范第4章有关规定执行外，还必须注意以下问题：1基坑开挖时应采取沿等高线自上而下分层开挖，在坑外和坑底要分别设置排水沟和截水沟，防止地面水流入积留在坑内而引起塌方或基底土层破坏。原则上应采用机械开挖，开挖时应在基底标高以上预留150~30mm土层用人工清理，不要破坏基底结构。如采用爆破方法施工，应使用如预裂爆破等小型爆破法，尽量避免对边坡造成破坏。 2对于深大基坑边坡处理，应采取边开挖边支护措施保证边坡稳定。支护方法应根据地质情况采用。 18.2.2重力式锚碇锚固体系施工 1型钢锚固体系可按下列规定进行： 1）所有钢构件安装均应按照本规范第17章的要求进行。 2）锚杆、锚梁制造时必须严格按设计要求进行抛丸除锈、表面涂装和无破损探伤等工作。出厂前应对构件连接进行试拼，其中应包括锚杆拼装、锚杆与锚梁连接、锚支架及其连接系平面试装。 3）锚杆、锚梁制作及安装精度应符合表18.2.2-1的要求。 2对预应力锚固体系可按下列规定进行： 1）预应力张拉与压浆工艺，除需严格按照设计与第12章的要求进行外，锚头要安装防护套，并注入保护性油脂。 2）加工件必须进行超声波和磁粉探伤检查。 3）预应力锚固系统施工精度应符合表18.2.2—2的要求。 表18.2.2-1 锚杆、锚粱制作安装要求

发展中的自锚式悬索桥

发展中的自锚式悬索桥 孙立刚 (辽宁省交通勘测设计院,沈阳110005) 摘　要　自锚式悬索桥因其优美的造型受到人们越来越多的关注,近年来已有多座自锚式悬索桥建成。本文总结了自锚式悬索桥的特点,并介绍了自锚式悬索桥的建造历史、结构形 式、理论研究、设计和施工等方面的发展状况。 关键词　自锚式悬索桥　发展　综述 悬索桥根据主缆锚固方式的不同可以分为两种:一种是锚固在基础上,主缆的水平分力和竖向分 力通过锚固体传递给地基,这是地锚式悬索桥;另外一种是将主缆锚固于加劲梁的梁端锚固体上,主缆的水平力由加劲梁承受,竖向分力由桥墩和配重抵消,这种悬索桥称为自锚式悬索桥。由于取消了庞大的锚碇,自锚式悬索桥不仅造型精致美观,满足城市空间小、对景观效果要求高的特点,而且也避开了在不良地质处修筑锚碇的技术难题。1自锚式悬索桥的发展历程 从建造历史来说,自锚式悬索桥并不是一种新桥型。19世纪后半叶,奥地利工程师约瑟夫?朗金和美国工程师查理斯?本德提出了自锚式悬索桥的造型。朗金于1870年在波兰建造了世界上首座小型铁路自锚式悬索桥。20世纪初,自锚式悬索桥首先在德国兴起,自1915年在莱茵河上建造的第一座大型自锚式悬索桥—科隆-迪兹桥起,到1929年共修建了5座自锚式悬索桥,其中1929年建成的科隆-米尔海姆桥主跨跨径达到315m ,保持自锚式悬索桥跨径记录70余年。在这期间美国和日本也建造了几座自锚式悬索桥 。 图1日本此花大桥立面图 40年代塔科马桥风毁事故后,悬索桥的建造步 入了低谷阶段。1954年德国工程师在杜伊斯堡完 成了跨径230m 的自锚式悬索桥后,世界上没有再建造这种桥。上世纪90年代,日本和韩国重新推出了这种桥型,并且注入了新的元素。1990年建成的日本此花大桥为单索面自锚式公路悬索桥,跨径布置为120m +300m +120m ,主缆垂跨比1:6,采用倾斜吊杆,加劲梁为钢箱梁,主塔为花瓶型;1999年建成的韩国永宗大桥为双索面公铁两用自锚式悬索桥,跨径布置125m +300m +125m ,垂跨比1:5,采用竖直吊杆,索面倾斜,花瓶型主塔,加劲梁是桁架梁与钢箱梁的双层组合结构,上层通行汽车,下层铺设铁路。这两座桥成为现代自锚式悬索桥的典型代表。美国奥克兰海湾新桥重建计划中包括一座单塔2跨自锚式悬索桥和一座3跨双塔自锚式悬索桥, 其中单塔悬索桥跨径达到385m 。这几座桥的设计和建成拉开了新世纪自锚式悬索桥研究和建造的序幕。2自锚式悬索桥在国内的迅速推广和发展2.1 国内自锚式悬索桥的建造概况 国内所建造的自锚式悬索桥的结构形式丰富多 样,材料选择不拘一格。从加劲梁的构造上来说,有钢混叠合梁、桁架梁、钢箱梁、混凝土箱梁、混凝土边主梁;有漂浮式体系,也有在桥塔处设置支座的支承体系;从造型上来说,多数采用了双塔多跨式结构,佛山平胜大桥为独塔单跨式结构,还建成了独塔双跨式的人行自锚式悬索桥;在加劲梁的材料使用方面,我国桥梁设计者首次提出了混凝土自锚式悬索桥的概念,即以钢筋混凝土代替钢作为加劲梁材料, 并且成功地建成了几座这种类型的悬索桥。2002年在金石滩金湾桥的建造中加劲梁首次使用了钢筋混凝土,随后建成的抚顺万新大桥和江山市北关大 ? 13?第11期 北方交通

悬索桥隧道式锚碇施工技术

文章编号:1003-4722(2004)02-0053-03 悬索桥隧道式锚碇施工技术 王　勇,曹化明 (中铁二局股份有限公司工程部,四川成都610032) 摘　要:悬索桥锚碇是悬索桥的主要承载结构,隧道式锚碇与重力式锚碇相比,能大幅降低工程造价,但是施工难度较大,涉及技术问题较多。以丰都长江大桥为例介绍了隧道式锚碇的施工技术。 关键词:悬索桥;隧道式锚碇;桥梁施工中图分类号:U443.24 文献标识码:A Construction Techniques of Tunnel -Type Anchorage for Suspension Bridge WANG Yong ,CAO Hua -ming (Eng ineering Division of China Zhongtie the 2nd Engineering Co .,Inc .,Chengdu 610032,China ) A bstract :The anchorage fo r suspension bridge is one of the major bearing structures of the bridge .Compared w ith the g ravity anchorage ,the application of the tunnel -type anchorage can signifi -cantly reduce the engineering cost ,yet the construction of the ancho rage is difficult and involves quite a lot of technical challenges .In this paper ,by w ay of an ex ample of Fengdu Changjiang River Bridge ,the construction techniques of the tunnel -type anchorage are described . Key words :suspension bridge ;tunnel -ty pe anchorage ;bridge construction 收稿日期:2003-12-02 作者简介:王　勇(1963-),男,高级工程师,1984年毕业于西南交通大学桥梁工程专业,获学士学位,2003年毕业于西南交通大学交通土建专业,获硕士学位。 1　引　言 悬索桥锚碇通常是指锚块及其基础、主缆锚碇钢架及其固定装置、遮栅的总称。锚碇是悬索桥独有的结构,是悬索桥的主要承载结构之一,它的主要功能是将主缆张力传递给地基。按其构造形式分为重力式锚碇和隧道式锚碇[1,2]。 当桥头两岸为松散土或水域时,只能采用重力式锚碇,依靠混凝土锚碇的自重获得锚碇的稳定,传递主缆的巨大张力,但这种形式的锚碇工程数量较大,成本较高;当两岸有坚固的基岩时,可采用隧道式锚碇,在基岩内开凿隧道,在隧底设锚锭板或填塞一段混凝土作为锚块,可大大节省工程数量,降低工程造价。现代大跨悬索桥使用隧道式锚碇较少。本文以丰都长江大桥为例,介绍隧道式锚碇施工技术。 2　工程概况 丰都长江大桥位于丰都县城上游4km 处的观音滩,是一座双车道的单跨悬索桥,主跨450m 。主缆线形为三维曲线,主缆在跨中横向间距14.0m ,塔顶中心间距20.5m ,加劲梁为钢桁梁,锚碇为4个分离式隧道锚,锚体呈楔形,楔面与岩石紧密结合。 3　隧道式锚碇构造 两岸锚碇处为长石石英砂岩,岩层产状平缓,整体性较好,北岸地表覆盖层较薄,南岸基岩外露,利用其有利的地质条件设计为隧道式锚碇大大降低了工程成本。隧道式锚碇由洞室结构、拉杆的支架、钢拉杆、锚体和散索鞍等组成。 洞室结构:洞身长52m ,分成3段,洞口段12m 53 悬索桥隧道式锚碇施工技术 王　勇,曹化明

自锚式悬索桥施工质量控制要点

自锚式悬索桥施工质量控制要点 发表时间：2018-06-01T11:02:36.360Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：刘瑞婷[导读] 摘要：自锚式悬索桥被运用的越来越广泛，而对于施工的控制还没有完全的统一，还需要经过不断地实践和总结。 南京市政公用工程质量检测中心站江苏省南京市 210000 摘要：自锚式悬索桥被运用的越来越广泛，而对于施工的控制还没有完全的统一，还需要经过不断地实践和总结。本文作了一些定性的分析，对施工而言有一定的指导意义，但还需要通过定量分析才能最终确定每种因素的影响程度和控制措施。 关键词：自锚式；悬索桥施工；施工控制 1引言 自锚式悬索桥是将主缆直接锚固在加劲梁上，靠主梁来承担主缆的水平分力，从而取消庞大的锚碇，同时主缆又对主梁施加了强大的免费预应力。本文主要阐述了桥梁施工控制及其必要性，分析了自锚式悬索桥施工控制的方法，并对自锚式悬索桥的施工控制进行了探讨。 2自锚式悬索桥施工技术 2.1主塔施工 悬索桥一般主塔较高, 塔身大多采用翻模法分段浇筑, 在主塔连结板的部位要注意预留钢筋及模板支撑预埋件。对于索鞍孔道顶部的混凝土要在主缆架设完成后浇筑, 以方便索鞍及缆索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度监控, 每段混凝土施工完毕后, 在第二天早晨8: 00至9: 00 间温度相对稳定时, 利用全站仪对塔身垂直度进行监控, 以便调整塔身混凝土施工, 应避免在温度变化剧烈时段进行测试,同时随时观测混凝土质量, 及时对混凝土配比进行调整。 2.2鞍部施工 检查钢板顶面标高, 符合设计要求后清理表面和四周的销孔, 吊装就位, 对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理, 安装索鞍主体。索鞍由索座、底板、索盖部分组成, 索鞍整体吊装和就位困难，可用吊车或卷扬设备分块吊运组装。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm 标,高误差最大值3mm。吊装入座后, 穿入销钉定位, 要求鞍体底面与底座密贴, 四周缝隙用黄油填实。 2.3主梁浇筑 主梁混凝土的浇筑同普通桥一样, 首先梁体标高的控制必须准确, 要通过精确的计算预留支架的沉降变形；其次, 梁体预埋件的预埋要求有较高的精度, 特别是拉杆的预留孔道要有准确的位置及良好的垂直度, 以保证在正常的张拉过程中拉杆始终位于孔道的正中心。主梁浇筑顺序应从两端对称向中间施工, 防止偏载产生的支架偏移, 施工时以水准仪观测支架沉降值, 并详细记录。待成型后立即复测梁体线型, 将实际线型与设计线型进行比较, 及时反馈信息, 以调整下一步施工。 另一方面，作为自锚式现浇混凝土悬索桥，箱梁支架的使用时间较长，一般在主缆、吊索施工完成、受力体系转换之后才可拆除，因此对支架的稳定性及防撞要求较高，所以在编制《现浇预应力混凝土箱梁专项施工方案》时应予以考虑。 2.4猫道施工 猫道施工工艺流程：承重绳下料→承重绳预张拉→承重绳线型调整→猫道面层、衡量、扶手绳安装→猫道吊装→猫道高度调整→抗风缆架设→形成猫道体系。 猫道施工中需要注意的是：猫道索两端的锚固设施要事先预埋在塔顶和锚梁中；猫道必须要设置可靠的抗风索体系；猫道的线型应始终保持与悬索桥钢缆的自由悬挂线型保持一致，为此，猫道索要设置能收紧、放松的装置，以便在施工过程中调整主缆受载后的线型。 2.5索部施工 1) 主缆架设 根据结构特点, 主缆架设可以采取在便桥或已浇筑桥面外侧直接展开, 用卷扬机配合长臂汽车吊从主梁的侧面起吊、安装就位。缆索的支撑: 为避免形成绞, 将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m, 设置索托辊( 或敷设草包等柔性材料) , 以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大, 在牵引过程中采用小车承载索锚端。 缆索的牵引: 牵引采用卷扬机, 为避免牵钢丝绳过长, 索的纵向移动可分段进行, 索的移动分三段, 分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。 缆索的起吊: 在塔的两侧设置导向滑车, 卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近, 卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。主要用吊车起吊, 提升时避免索与桥塔侧面相摩擦。当索提升到塔尖时将索吊入索鞍。在主索安装时, 在桥侧配置了3 台吊机, 即锚固区提升吊机、主索塔顶就位吊机和提升倒链。 当拉索锚固端牵引到位时, 用锚固区提升吊机安装主索锚具, 并一次锚固到设计位置, 吊机起重力在5t 以上；主索塔顶就位吊机是在两座塔的二侧安置提升高度大于25m 时起重力大于45t 的汽车吊, 用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位, 在吊装过程中为避免索的损伤, 索上吊点采用专用索夹保护；主索在提升到塔顶时, 由于主跨的索段比较长, 为确保吊机稳定, 可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。 2) 主缆调整 在制作过程中要在缆上进行准确标记。标记点包括锚固点、索夹、索鞍及跨中位置等。安装前按设计要求核对各项控制值, 经设计单位同意后进行调整, 按照调整后的控制值进行安装, 调整一般在夜间温度比较稳定的时间进行。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度, 然后计算出各控制点标高。 主缆的调整采用75t 千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高, 完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后, 边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。 3) 索夹安装 为避免索夹的扭转, 索夹在主索安装完成后进行。首先复核工厂所标示的索夹安装位置, 确认后将该处的PE 护套剥除。索夹安装采用工作篮作为工作平台, 将工作篮安装在主缆上(或同普通悬索桥一样搭设猫道) , 承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊, 索夹安装的关键是螺栓的坚固, 要分二次进行。索夹安装就位时用扳手预紧, 然后用扭力扳手第一次紧固, 吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行, 边跨从锚固点附近向塔顶进行。

空间半漂浮体系自锚式悬索桥施工关键技术研究

空间半漂浮体系自锚式悬索桥施工关键技术研究 摘要：宝鸡市联盟路渭河大桥主桥为（50+95+200+95+50） m 的空间半漂浮体系 双索面自锚式悬索桥。主梁采用混合梁结构，钢梁部分采用边主梁断面，锚固跨 混凝土梁部分采用 PC 箱梁。桥塔采用欧式风格混凝土桥塔，主塔外表面及塔顶 设置欧式建筑景观造型，造型新颖，形态优美。该桥是宝鸡独有特色的桥型，建 成后将是宝鸡市新地标。 关键词：悬索桥；边主梁；主缆；体系转换 1、工程概况 宝鸡联盟路渭河特大桥为空间双索面自锚式悬索桥，桥跨布置为 （50+95+200+95+50）m，主桥全长490m，桥面总宽29m，其中200m为主跨， 95m为边悬吊跨，50m为锚固跨，主跨和悬吊跨采用钢边主梁断面形式，锚固跨 混凝土梁部分采用PC箱梁。桥塔采用欧式风格混凝土桥塔，主塔外表面及塔顶 设置欧式建筑景观造型，造型新颖，形态优美。 主桥采用半漂浮体系，竖向支座采用KZQZ双曲面球型摩擦摆减隔震支座， 横向限位支座采用GPZ（KZ）抗震盆式橡胶支座，阻尼器采用液体粘滞阻尼器。 桥梁立面布置示意图见图1。 图1 桥梁立面布置示意图 2、施工特点 自锚式悬索桥是将主缆直接锚固于边跨加劲梁体上，主缆的水平拉力由加劲 梁提供轴压力自相平衡，不需另外设置锚碇结构，由于结构设计原理不同，其施 工步骤与地锚式悬索桥不然不同，自锚式悬索桥施工特点是加劲梁要先于主缆安 装施工，即“先梁后缆”施工工艺。自锚式悬索桥相对常规悬索桥而言，不仅具有 造价低的特点，同时具有常规悬索桥的造型优美、线条流畅的特点。在城市空间 受到限制或者考虑经济性等因素时，自锚式悬索桥都极具竞争力。 3、加劲梁施工 主梁采用混合梁结构，钢梁部分采用支架滑移法施工，混凝土两部分采用支 架现浇法施工，钢梁部分采用边主梁断面，锚固垮混凝土两部分采用预应力混凝 土箱梁，钢边主梁由两侧箱型边主梁、中间横梁、主梁外侧悬臂及整体桥面结构 组成。 图2 加劲梁断面示意图 主桥钢箱梁采用边主梁、挑臂及桥面板单元工厂制造，汽车运输至桥位现场，桥面块体在北侧95米跨进行总拼，并和边主梁连接成一个整体节段，使用80+80 吨龙门吊吊装至北岸主塔北侧的滑移支架上，使用电动滑移小车滑移至安装位置，并进行环缝焊接的方案进行安装。 4、缆索系统施工 （1）主索鞍

科学技术在四渡河特大悬索桥隧道式锚碇施工中的应用

现代科学技术在悬索桥隧道式锚碇施工中的应用 （路桥华南工程有限公司） 摘要：本文介绍湖北沪蓉西高速公路四渡河特大悬索桥隧道式锚碇开挖及支护施工技术，重点阐述了拉拔模型试验、地质探测等现代科学技术在隧道式锚碇开 挖施工中的运用，为隧道式锚碇在以后的施工中提供借鉴。 关键词：科学技术隧道式锚碇运用 1．概述 四渡河特大桥是湖北沪蓉西主干道湖北宜昌至湖北恩施段中的一座特大悬索桥，所处位置为深切峡谷，地势陡峭，坡度达80°。该桥的桥面至谷底高差（达500多米）、单向纵坡及锚碇的单根可换式锚固系统等居世界第一。桥位布置图见图1.1 图1.1 四渡河特大桥桥位布置图 该桥宜昌岸锚碇设计为隧道式锚碇，恩施岸为重力式锚碇。在宜昌岸隧道式锚碇（见图1.2）的正下方约23米处为八字岭公路隧道，该区域地质围岩发育皆为与桥轴线呈25°竖向发育，岩层厚为30～50cm不等，裂隙较发育，为典型的岩溶地质，围岩一般为Ⅲ～Ⅳ。 图1.2

四渡河特大桥宜昌岸锚碇设鞍室、锚体及后锚室三部分。锚碇开挖最小断面为9.8×10.9m，最大开挖断面为14×14m，洞轴线水平方向倾角为35°，洞斜向长度左锚为71.14m，右锚为66.2m，锚体都为40m，锚体后面设2.2m的后锚室。整个锚碇开挖方量约为2.1m3，砼方量约为1.6万 m3。 为了增大锚塞体与围岩的锚固应力，原设计较普通隧道的洞周增设了反向齿坎，每4m一道，一个锚塞体设置10道。齿坎尺寸为350cm×87.5㎝，由于围岩裂隙发育，施工时无法确保齿坎的形成，后设计变更取消反向齿坎增设了Φ32结构锚杆。 2．开挖支护施工 在隧道式锚碇开挖施工中采取了“短进尺、强支护、快封闭、勤观测”的基本工艺，施工工序严格遵守“安全施工、爱护围岩、内实外美、重视环境、动态施工”的原则。 四渡河特大桥宜昌岸隧道式锚碇开挖在开始阶段分上、中、下三个台阶开挖，施工过程中，由于该锚碇正处于公路隧道的正上方且竖向距离仅约23m，考虑到开挖爆破的相互影响，惟恐对结构间围岩造成扰动，将中下台阶合并成一个台阶开挖，以减少爆破次数，并形成一个10～15长的水平工作平台。整个拱圈部分为一个上台阶，开挖过程中先对上台阶超前引进，下台阶落后4.5M跟进，开挖时采用短进尺钢拱架和锚网喷支护紧跟随的形式进行施工。工作面布置形式如图2.1所示。 图2.1锚碇开挖工作面示意图

继续教育-自锚式悬索桥的施工监控

第1题 施工监测一般要求什么时间进行 A.早晨日出之前 B.晚上太阳落山之后 C.没有要求随时都可以测 D.根据施工的进度确定 答案:A 您的答案：A 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第2题 关于自锚式悬索桥的施工，说法错误的是？ A.自锚式悬索桥是先施工加劲梁再施工主缆 B.鞍座施工时要先预偏，然后再顶推 C.自锚式悬索桥的吊杆在施工中无需张拉 D.施工应进行施工过程控制，应使成桥线形和内力符合设计要求。答案:C 您的答案：C 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第3题 自锚式悬索桥的施工中鞍座一般顶推几次？ A.一次 B.两次 C.根据设计图纸上的要求确定 D.根据施工监控的计算分析确定 E.三次 答案:D 您的答案：D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第4题 主缆的无应力索长如何确定？ A.设计单位给定 B.监控单位给定

C.监控单位计算出无应力索长后请设计单位确认后给定 D.监控单位和施工单位共同商定 答案:C 您的答案：C 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第5题 监控单位的施工监控指令下发给谁？ A.业主单位 B.监理单位 C.设计单位 D.施工单位 答案:B 您的答案：B 题目分数：7 此题得分：7.0 批注： 第6题 桥梁施工监控工作开展过程中需要和哪些单位联系 A.建设单位 B.设计单位 C.监理单位 D.施工单位 E.质监站 答案:A,B,C,D 您的答案：A,B,C,D 题目分数：6 此题得分：6.0 批注： 第7题 自锚式悬索桥施工监测的内容有哪些？ A.加劲梁、索塔和主缆的线形 B.吊杆、主缆的索力 C.加劲梁、索塔的应力 D.索夹的紧固力 E.温度监测 答案:A,B,C,E

悬索桥复合式隧道锚碇施工工法[详细]

悬索桥复合式隧道锚碇施工工法 1．前言 悬索桥是特大跨径桥梁中最主要的桥梁型式,一般来说其经济跨径为500m以上,适用于宽阔的海湾、水深流急的江河和大跨度的山区山谷、峡谷等。 锚碇是悬索桥的主要承重结构,要抵抗来自主缆的拉力,并传递给地基基础。锚碇按结构形式可分为重力式锚碇和隧道式锚碇。重力式锚碇依靠其巨大自重来抵抗主缆的垂直拉力,一般要求地基具有较大的承载力,水平分力则由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固力来抵抗；隧道式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩,只适合在基岩坚实完整的地区。为了在地质条件较差的桥位处也能采用隧道式锚碇,近年来在我国悬索桥设计中,出现了一种在隧道式锚碇的锚体后方增加一定数量岩锚的隧道式锚碇,这些附加的岩锚进一步将主缆的拉力传递给更深层的基岩,分担了主缆部分拉力,从而提高了在地质条件较差的桥位处隧道式锚碇的锚固能力,扩大了隧道式锚碇的应用范围。这种在锚体后方增加岩锚的隧道式锚碇,称之为复合式隧道锚碇。复合式隧道锚碇是一种新型的悬索桥锚固方式,由于其结构型式的变化,使这种锚碇的施工过程更加复杂化,出现了许多新的施工工艺、技术和方法。 《一种隧道式锚碇洞室的开挖爆破方法》获国家发明专利、《悬索桥复合式隧道锚碇施工技术》获20__年度XX省XX市科学技术进步二等奖及XX省科技三等奖、中国路桥集团科技进步二等奖、20__年第三届西安丝绸之路国际科技论坛优秀论文,《减少斜式隧道锚超挖》获20__年全国“金圣杯”QC成果发表赛二等奖、《确保锚塞体混凝土不产生裂缝》获20__年全国“玉柴杯”QC成果发表赛一等奖及20__年“全国优秀质量管理小组”奖、《提高悬索桥预应力锚固系统形成精度》获20__年“全国工程建设优秀质量管理小组”奖、万州二桥获20__年度国家优质工程银质奖。 2．工法特点 2.1工法使用功能简介 隧道式锚碇相对于重力式锚碇有巨大的经济效益,主要适用于地质情况良好的地方。复合式隧道锚由于岩锚存在分担了主缆部分拉力,能适用于基岩情况较差的地

隧道式锚碇系统施工工艺

隧道式锚碇系统施工工艺 1刖言 悬索桥主缆锚碇有重力式和隧道式两种形式，其中隧道式锚碇可细分为隧道式预应力岩锚锚碇和隧道式普通混凝土锚碇。隧道式普通混凝土锚碇在前期是我国山区悬索桥的主缆主要锚碇结构，隧道式预应力岩锚作为悬索桥主缆锚碇在我国西藏角笼坝大桥首次采用，由于其改善了锚碇混凝土的受力情况，减少了圬工量，降低了造价等优点，将成为隧道式锚碇的主流。本文重点在隧道式预应力岩锚锚碇。 2适用范围 悬索桥主缆隧道式锚碇作为悬索桥主缆的主要受力结构，通过锚碇自重和锚碇隧道围岩共同承担主缆强大的锚固力，其地形地貌适于隧道的设计和施工，故隧道式锚碇一般适用于山区，又因隧道纵断面形式为喇叭形变截面形式，隧道口断面较小，锚塞体断面很大，要求岩体整体稳定性好，在施工过程中不易坍塌的地质条件采用。如采用隧道式预应力岩锚锚碇，因预应力可分担一部分锚固力，锚塞体相对要小一些，适用范围也就要大一些。 3锚碇结构及作用 3.1洞室结构 锚碇主要作用是平衡主缆拉力，主缆 由锚碇锚固，锚碇由洞室围岩与锚塞体摩 擦力、自重和预应力来锚固。一般洞室结构 为倾斜的倒喇叭形，如图1 （图例为西藏角 笼坝大桥主缆隧道式预应力岩锚洞室结 构）所示。 3.2锚塞体 锚塞体是隧道式式锚 碇锚块，锚塞体为变截面 楔形体，锚塞体尾部设置预应力岩锚，以便 将主缆拉力传入岩体，增加结构 3.3散索鞍基座 散索鞍主要功能是改变主缆索股的方 向，把主缆索股在水平和竖直方向分散开 来，然后把这些索股引入各自的锚固位 置。 的安全度及防止锚塞混凝土的开裂。图1隧道式锚碇构造示意图

图2锚碇施工工艺流程图 工艺流程图是隧道式预应力岩锚施工工艺流程，相对隧道式普通混凝土锚碇施工工艺多了锚索 钻孔，锚索、锚垫板安装及预应力张拉工序。 5隧道式锚碇施工工艺 5.1锚洞开挖 因锚洞纵断面呈倒喇叭形，锚塞底板坡度较大，一般最大坡度达450以上，不利于大型机械作 业，适合小型机械配合人工施工。适合钻爆法施工：按照短开挖、弱爆破”的原则施工，采用风钻打眼, 小药量预裂爆破全断面法开挖，周边孔与锚洞设计开挖轮廓线相距0.5m，剩余部分由人工或机械进 行开挖，以确保周边围岩的整体性。 （1）引爆：炮眼采用7655型手持式风钻进行钻眼作业，周边孔外插角度按锚洞设计坡率进行控 制（与坡率相符）。每次钻眼完成后，由爆破工程技术人员对照钻爆设计逐孔对孔位、孔深进行检查,

自锚式悬索桥的特点与计算

八、自锚式悬索桥的特点与计算 吴清明伍佳玉 一、悬索桥计算原理 1、恒载内力： 柔性的悬索在均布荷载作用下，为抛物线形。悬索的承载原理，功能等价于同等跨径的简支梁。简支梁的跨中弯矩 M=QL2/8 悬索拉力作功 M=H*F 悬索水平拉力 H= QL2/(8*F) 悬索座标 Y=4*(F/ L2)*X*(L-X) 悬索垂度 F 悬索斜率 tg α=4*(F/L)*(L-X) 悬索最大拉力 Tmax=H/COS α=H*SEC α 2、活载内力： 在集中荷载作用时，悬索的变形很大，为满足行车需要，需要通过桥面加劲梁来分布荷载，弯矩由桥面加劲梁来承担，悬索的变形与桥面加劲梁相同。桥面加劲梁为弹性支承连续梁，它不便手工计算，采用有限单元法计算则方便。 （1）弹性理论： 不考虑在恒载和活载的共同作用下产生的竖向变形和悬索水平拉力的增加。加劲梁的弯矩：弹性理论 M=M-h*y 式中：简支梁的活载弯矩M，悬索座标y，活载引起的水平拉力h。 （2）变位理论： 考虑在恒载和活载的共同作用下产生的竖向变形和悬索水平拉力的增加，这种竖向变位与悬索的水平拉力所作的功，将减小桥面加劲梁的弯矩。加劲梁的弯矩： 变位理论 M=M-h*y-(H-h)*v 式中：活载产生的撓度v 二、自锚式悬索桥计算原理 自锚式悬索桥的内力计算复杂，应采用非线性有限单元法来计算。对于几何可变的缆索单元，需作加大弹性模量的应力刚化处理。悬索作为几何可变体系，活载作用的变形影响很大，是非线性变形影响的主要因素。本文采用线性有限单元法作简化计算的方法，是先按线性程序计算出活载撓度，修正活载撓度的座标以后，再用线性有限单元法作迭代计算。即采

自锚式悬索桥施工控制

大跨度悬索桥主缆控制 大跨度悬索桥主缆的受力图式可简化为受沿索长分布的均布荷载和吊索处的集中荷载作用的柔性索，主缆的计算即可转化为求理想索结构的线形和内力问题。主缆线形是以吊点为分段点的分段悬链线，通过分段悬链线解析计算理论可以求得主缆在荷载作用下的线形和内力。 在对设计成桥状态精确计算的前提下，为了使竣工后的主缆线形符合设计要求，还需要在施工过程中对主缆的线形进行控制。其方法是事先计算出各施工阶段的超前控制值，并在施工过程中不断进行跟踪分析和调整。大跨度悬索桥的结构线形主要受主缆线形和吊索长度的控制，主缆一旦架设完成，其线形将不能进行调整;吊索长度根据主缆完成线形提出，一般也不预留太大的调整长度。因此主缆施工阶段的控制是整个施工过程中最重要的部分。精确计算出主缆初始安装位置和吊索制作长度等超前控制值非常关键，是保证悬索桥成桥后几何线形满足设计的必要条件。 5.1主缆系统施工控制计算的基本原理 5.1.1成桥主缆线形计算原理 悬索桥的成桥主缆线形是主缆设计的目标和基础，主缆索股下料长度计算、索股架设线形计算、索鞍的预偏量计算、空缆索夹安装位置计算、吊索的下料长度计算等均与成桥主缆线形有关，因此精确地计算成桥主缆线形是完成施工控制的前提。 悬索桥的成桥理想设计状态为: ①恒载状态下中跨的线形满足设计矢跨比; ②索塔塔顶在恒载状态下没有偏位，塔根不存在弯矩; ③恒载由主缆承担，加劲梁在恒载状态下不产生弯矩。 其中，状态③通常不易达到，跟主梁施工方法、顺序有关。对于大跨度悬索桥，事先只知道设计成桥状态结构的控制性几何形状参数，如主缆理论顶点、垂度、主缆跨径中点位置、桥面竖曲线、索夹水平位置、鞍座中心位置等，而主缆的精确线形和结构内力都是未知的，无法通过倒拆法精确计算架设参数。 根据设计给定的控制性几何形状参数，如给定主缆理论顶点和锚固点，则相当于悬索的几何约束边界条件已知。通过下列条件可确定主缆的成桥线形:①主缆上吊点的水平位置已知;②索夹上作用的集中荷载已知(吊索内力可以通过基于有限位移理论的非线性有限元法求得):③主缆通过给定点，如跨中的标高己知;④相邻两跨主缆在塔顶或索鞍处的平衡条件已知。根据3.2节所述的分段悬链线理论，对于具有给定的几何边界条件、分段点几何相容条件、分段点力学平衡条件及①、③两个已知条件，可确定主跨主缆的线形及内力。对于锚跨，由于缺少条件③，可通过已计算出的边跨主缆的内力按条件④确定该跨主缆的某端水平分力或张力，从而确定锚跨的主缆线形及内力。 5.1.2空缆线形及预偏量计算原理 空缆线形是主缆架设的依据，而且也是施工控制中唯一能控制的缆形，一旦主缆架设完成，就无法对主缆线形进行调整。因此，精确计算空缆线形十分重要。空缆状态下，主缆仅承受沿索长方向均布的自重荷载，几何线形可视为悬链线。依据无应力长度不变的原理，利用本文第三章的解析计算方法，可精确计算空缆线形。 索鞍预偏量是指以满足成桥状态的各跨主缆无应力索长空挂于索鞍上，使左右空索水平拉力相等时的鞍座移动量。索鞍预偏量设置的目的是为了在加劲梁吊装过程中，分阶段将主索鞍由边跨向跨中顶推，以平衡两侧主缆对索塔的水平分力，减小塔身弯曲，确保塔身应力不超过容许值，最终使塔身恢复到竖直状态。空缆线形是指具有初始索鞍预偏量下的线形，空缆线形和索鞍位置计算密切相关，索鞍预偏量计算是空缆状态计算中的一个内容。空缆线形和索鞍预偏量的计算采用以下变形相容条件及受力平衡条件:

自锚式悬索桥抗震计算及减隔振措施

自锚式悬索桥抗震理论及减振措施 1．自锚式悬索桥简介 1.1 悬索桥的适用范围 自锚式悬索桥作为一种独特的柔性悬吊组合体系，有其自身的受力特点，其优 点为： (1)不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件较差的地区； (2)受地形限制小，可结合地形灵活布置； (3)保留悬索桥美观，错落有致的线性，特别适合景观要求较高的城市桥梁； (4)钢筋混凝土的加劲梁在轴向压力下刚度有很大的提高，且后期养护较钢梁有很大的优势。 自锚式悬索桥也有其不足之处： (1)在较大轴压作用下，梁需要加大截面，会引起自重增大，限制了跨度； (2)施工步骤受到影响。必须先制造主塔、加劲梁在安装主缆和吊杆，需要搭建大量的临时支架来建造加劲梁； (3)锚固区局部受力复杂； (4)受到主缆非线性影响，吊杆的张拉时施工控制困难； (5)加劲梁属于压弯构件，需提高刚度来保证稳定。 1.2 自锚式悬索桥的分类 自锚式悬索桥的结构形式主要有三种：美式自锚式悬索桥、英式自锚式悬索桥及其他类型自锚式悬索桥。 (1)美式自锚式悬索桥 美式自锚式悬索桥的基本特征为采用竖直吊杆。采用钢桁架的自锚式悬索桥的加劲梁是连续的，以承受主缆传递的压力。加劲梁可做成双层公铁两用。可以调整钢桁架的高度来提高加劲梁的刚度以保证桥梁有足够的刚度。此类自锚悬索桥的典型代表为韩国的永宗大桥。 (2)英式自锚式悬索桥 此类悬索桥的基本特征是采用三角形的斜吊杆和刚度较小的流线形扁平翼状钢箱梁作为加劲梁，用钢筋混凝土塔代替钢塔，有的还将主缆和加劲梁在跨中固结。其优点是钢箱梁可减轻恒荷载，因而减小了主缆截面，降低了用钢量。钢箱梁抗扭刚度大，受到横向的风力较小，有利于抗风，并大大减小了桥塔所承受的横向力，缺点是三角形斜吊杆在吊点处的结构复杂。此类自锚式悬索桥的典型代表为日本的此花大桥。 (3)其他类型的自锚式悬索桥 其他类型的自锚式悬索桥采用了竖直吊杆和流线形钢箱梁作为加劲梁，加劲梁的材料可采用钢材或钢筋混凝土材料。现在的钢筋混凝土自锚式悬索桥都采用此种形式，典型代表为抚顺万新大桥等。钢结构的自锚式悬索桥除有双层通车要求的外大部分都采用此类形式，如美国的旧金山一奥克兰海湾大桥。钢筋混凝土加劲梁桥与钢箱形加劲梁桥相比优点为主缆的轴力可为混凝土提供预应力，混凝土比钢材抗压性能更强。钢筋混凝土自锚式悬索桥在中小跨度桥梁中造价要比钢自锚式悬索桥低，特别适用于中小跨径公路桥梁及人行桥。 1.3 悬索桥的受力性能 自锚式悬索桥是由主缆、吊杆、加劲梁、主塔、鞍座和锚固构造等构成的柔性悬吊体系。成桥时，主要由主缆、加劲梁和主塔共同承担结构的自重和外荷载。主缆是结构体系中的主要承重构件，是几何可变体，主要承受拉力作用。主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其它桥梁结构的重要特征之一。主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构