【文章內(nèi)容簡介】 重作為作用于吊索中心的集中力，將主纜自重、纏絲等防護(hù)自重作為沿主纜弧長的分布荷載，將主跨主纜作為分段懸鏈線，建立懸索橋主纜的分段懸鏈線計(jì)算模型，按主跨指定點(diǎn)的標(biāo)高為設(shè)計(jì)值進(jìn)行成橋線形迭代計(jì)算。在線形和主纜長度計(jì)算中，應(yīng)有可靠的方法考慮主纜鞍座曲線對主纜線形計(jì)算的影響。邊跨或非主跨線形的計(jì)算時(shí)，應(yīng)以主跨計(jì)算確定的主纜水平力（或張力）為控制值，依據(jù)相應(yīng)的力控制條件，按分段懸鏈線法計(jì)算非主跨的線形。1） 分段懸鏈線計(jì)算理論與方法理論索的自重實(shí)際是沿索長均勻分布的，此時(shí)對索結(jié)構(gòu)，建立的線形與荷載的平衡方程為： （）當(dāng)兩端點(diǎn)的高差為 C 時(shí)，方程的解可表示為懸鏈線： （）式中 公式（）所代表的曲線是一族懸鏈線，與拋物線的情形相同，如果給定曲線上任一點(diǎn)的座標(biāo)值，整條曲線即可完全確定。當(dāng)二支座等高時(shí)，c=0 （）對于懸索橋的主纜，其自重、纜上的纏絲及防護(hù)重量等可看成是沿索長均勻分布的，索夾重量、通過索夾傳遞的吊索重量和加勁梁恒載等可看成是作用于索夾點(diǎn)的集中力，這樣主纜的精確的計(jì)算模型可簡化為分段懸鏈線模型：在兩索夾之間，主纜的線形為懸鏈線，索夾點(diǎn)為各分段懸鏈線的分點(diǎn)，在分點(diǎn)處曲線連續(xù)、力保持平衡。對于分段懸鏈線計(jì)算模型，在已知荷載、跨度、兩端點(diǎn)高差和纜上任意點(diǎn)相對于端點(diǎn)的位置后，可采用迭代的方法進(jìn)行計(jì)算。一般設(shè)計(jì)圖時(shí)根據(jù)線路要求確定了成橋狀態(tài)主纜的理論頂點(diǎn)、錨固點(diǎn)和主跨的矢跨比（或者跨中點(diǎn)位置與標(biāo)高），根據(jù)施工過程的分析可確定吊索傳遞的加勁梁恒載， 建立線形迭代計(jì)算過程：圖 主跨主纜線形計(jì)算步驟計(jì)算出主跨的線形和確定出主跨的恒載水平分力后，對于邊跨，一般是要求主纜的水平分力與主跨相等，這樣就已知了索力的水平分力，邊跨的線形就能根據(jù)滿足通過支承點(diǎn)的條件確定，采用迭代計(jì)算確定。獲得各跨的主纜線形后，按懸鏈線理論，計(jì)算主纜各索段的無應(yīng)力長度、伸長量、內(nèi)力和切線角，從而得到主纜的無應(yīng)力設(shè)計(jì)長度，這是后續(xù)施工計(jì)算的基準(zhǔn)。2） 考慮抗彎剛度影響的分段索特大跨度懸索橋由于其主纜直徑比較大，應(yīng)分階段進(jìn)行內(nèi)力和線形分析。在基準(zhǔn)索股架設(shè)階段，可采用不考慮抗彎剛度影響的懸鏈線根據(jù)解析方法計(jì)算基準(zhǔn)索線形，并形成最終的主纜；在加勁梁吊裝階段，則宜將主纜簡化為考慮抗彎剛度影響的索，按考慮抗彎剛度的分段索的方法建立有限元計(jì)算模型，同時(shí)考慮主鞍座、散索鞍及錨跨索股曲線的影響，采用精細(xì)化方法進(jìn)行分析。5 結(jié)構(gòu)監(jiān)控測試與監(jiān)控測量 橋塔的應(yīng)力與溫度場監(jiān)測 設(shè)備選型橋塔應(yīng)力監(jiān)測主要用于了解在施工過程中，特別是上部結(jié)構(gòu)施工過程中橋塔各控制部位的應(yīng)力狀態(tài)，溫度監(jiān)測則是用于掌握橋塔結(jié)構(gòu)整體溫度和橫截面的溫度場。對于鋼筋混凝土橋塔，測試元件應(yīng)盡可能選用可同時(shí)測量應(yīng)變與溫度的傳感器，同時(shí)應(yīng)盡可能考慮后期監(jiān)控監(jiān)測或成橋荷載試驗(yàn)的需要，推薦采用埋入式鋼筋（或混凝土）應(yīng)變計(jì)，只在不得已情況下才采用表面應(yīng)變計(jì)。對于鋼橋塔，推薦采用應(yīng)變式傳感器，溫度測試可采用獨(dú)立的溫度傳感器。 布置原則由于索塔應(yīng)力實(shí)測值與理論值的差異不可能達(dá)到誤差分析或參數(shù)識別的要求，測試截面不宜過多，以能反映塔柱控制應(yīng)力和溫度在截面上和高度上的變化為原則。一般情況下可選兩側(cè)橋塔各的一個塔柱布設(shè)傳感器。測試截面位置宜選靠塔底的控制截面、下橫梁以上控制截面和靠近橋塔頂?shù)慕孛妗?測點(diǎn)布置對于鋼筋混凝土橋塔，在每個測試截面，宜沿周邊布置 4～8 個傳感器。 吊索力監(jiān)測 設(shè)備選型吊索力測試宜采用振弦式索力儀的方法，有條件時(shí)可配合采用力傳感器。吊索索力是懸索橋施工過程中的主要監(jiān)測指標(biāo)之一。目前平行鋼絲吊索索力的測量方法主要有力傳感器與利用測振動頻率反算索力的振弦式索力儀兩種。力傳感器具有精度高、測試速度快且受環(huán)境干擾小等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格相對較高，安裝及拆卸均較為復(fù)雜，且適合懸索橋吊索的力傳感器很少。振弦式索力儀測試速度慢、精度較低、受環(huán)境干擾大，但其價(jià)格低廉且安裝及拆除均較為方便，因此在諸多的懸索橋和斜拉橋的施工監(jiān)測中獲得廣泛使用。對于地錨式懸索橋的吊索力，施工監(jiān)控中可采用振弦式索力儀測試；對于需要張拉才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)安裝的吊索，則應(yīng)在張拉設(shè)備上安裝直接的測力傳感器，控制錨固時(shí)的張力，并用振動測試法進(jìn)行檢測。 監(jiān)控測試目的與測點(diǎn)選擇索力監(jiān)測的主要目的是：① 防止因意外情況引起的安裝索力過大；② 為施工控制的誤差分析、參數(shù)識別提供實(shí)測參數(shù)；③ 用于估算加勁梁和鄰近吊索的內(nèi)力狀態(tài)。在安裝梁段附近測試已安裝的五對吊索；遠(yuǎn)離安裝梁段的吊索則進(jìn)行已安裝索數(shù)量的40%的抽測。 主纜錨跨索股張力監(jiān)測 設(shè)備選型主纜索股張拉時(shí)應(yīng)采用張拉設(shè)備控制張拉力，錨固后的測量宜采用振弦式索力儀與力傳感器相結(jié)合的方法測試。主纜錨跨索股張力是懸索橋施工過程中最重要的監(jiān)測指標(biāo)之一。主纜錨跨索股力測試分為張拉階段測試及事后測試。張拉階段測試指對正在張拉的索股的監(jiān)測；已經(jīng)完成錨固的索股會由于溫度改變而改變，對其進(jìn)行的監(jiān)測成為事后測試。張拉時(shí)應(yīng)在張拉設(shè)備下安裝測力傳感器，直接測量張拉力，同時(shí)用振弦式索力儀進(jìn)行對比測量，確定索的計(jì)算參數(shù)；有條件時(shí)應(yīng)在索股的錨下安裝少量的力傳感器，作為長期監(jiān)測用和校準(zhǔn)頻率測試法參數(shù)的元件。 測試索股選擇和測試頻率長期測試宜在每個錨室內(nèi)選取5%且不少5根的索股每隔3天進(jìn)行測試。在重大工況或者特殊工況宜對所有的索股進(jìn)行通測。用于長期監(jiān)測的索股，應(yīng)選擇能反映溫度變化、散索案（或散索套）位移等影響的代表性強(qiáng)的索股，宜在一個錨室索股中均勻分布。對于采用散索鞍的懸索橋，由于在散索鞍能自由活動之前，張拉的索股少，錨跨索股的張力受溫度的影響很大，一般難以準(zhǔn)確控制張拉力，在散索鞍能自由活動后，宜根據(jù)索鞍位置，計(jì)算已張拉索股的理論索力，測試實(shí)際索力，計(jì)算兩者的無應(yīng)力長度相對差，調(diào)整索股長度，使實(shí)際索力與理論值盡量一致。對于采用散索套的懸索橋，在散索套安裝完成并能自由活動后，應(yīng)根據(jù)理論值與實(shí)際測試值，調(diào)整一次錨跨索力。主纜錨跨索股張力監(jiān)測具有以下幾個主要目的：① 確保錨固張力的準(zhǔn)確；② 為施工控制的誤差分析、參數(shù)識別提供實(shí)測參數(shù)；③ 用于計(jì)算錨跨索股的架設(shè)無應(yīng)力長度和主纜錨跨張力的合力?；谒髁ΡO(jiān)測的目的及其具體情況，張拉測試可僅對所張拉索股及相鄰索股進(jìn)行測試。 提高振動法測試索力精度的措施為提高測試精度，應(yīng)采用帶有傳感器的張拉設(shè)備對吊索和錨跨索股進(jìn)行張拉，同時(shí)采用振動法測試索股在對應(yīng)張力下的振動頻率，建立不同邊界條件的有限元模型，通過幾組試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的比較，首先確定合適的邊界約束條件；然后調(diào)整索截面的抗彎剛度，試算確定索截面的抗彎剛度，通過多組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定平均值。在確定了邊界條件和截面抗彎剛度后，改變計(jì)算模型的索張力，計(jì)算出索張力與振動頻率的關(guān)系曲線，以后的測試中通過測試振動頻率，直接查表計(jì)算索力，克服采用公式計(jì)算時(shí)各參數(shù)誤差太大的缺點(diǎn)。影響振動法測試吊索和主纜錨跨索股張力精度的因素主要有三個：（1） 索股截面抗彎剛度的影響；（2） 索股邊界條件的影響；（3） 計(jì)算張力時(shí)所用索股長度。采用各種方法，準(zhǔn)確識別出以上三項(xiàng)影響，則可提高振動法測試索力的精度。 主梁應(yīng)力的監(jiān)測對于采用梁段吊裝后先鉸結(jié)、全部吊裝完成（或二期恒載等代荷載施加后）再剛結(jié)施工法施工的懸索橋，一般不需要對加勁梁的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)控。 溫度的監(jiān)測 設(shè)備選型溫度測量宜采用電子式溫度傳感器，其測溫精度一般為177?！?。若有特別要求，應(yīng)選擇精度更高的測溫傳感器。 布置原則對于基準(zhǔn)索股，應(yīng)布置能反映縱向溫度變化的溫度測點(diǎn)，橋塔兩側(cè)應(yīng)布置測點(diǎn)。對于一般索股，則應(yīng)在相對基準(zhǔn)索股和調(diào)整索股的各跨上布置測點(diǎn)；對于橫斷面，則應(yīng)按測點(diǎn)均布的方式布置測點(diǎn)。由于溫度對結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力的影響均較為顯著，溫度對結(jié)構(gòu)的影響可以分為均勻溫度影響與非均勻溫度影響，均勻溫度影響指整個結(jié)構(gòu)均處于相同的溫度場下，非均勻溫度指結(jié)構(gòu)各部分由于日照或熱傳導(dǎo)速度的影響造成各部分溫度不一致的情況。均勻溫度場的溫度改變對結(jié)構(gòu)的影響較小，因此，懸索橋的施工控制總選擇在結(jié)構(gòu)各部分溫度盡量接近的情況下進(jìn)行。 一般的測點(diǎn)布置基準(zhǔn)索股縱向溫度測點(diǎn)位置縱向布置見示意見圖 ，每個測點(diǎn)布置3 個智能型溫度傳感器、每個塔柱陰陽面各布置1 個溫度傳感器。主纜表面內(nèi)外溫度存在著差異，并且主纜越粗，內(nèi)外溫度相差越大。為了準(zhǔn)確確定主纜斷面的平均溫度，就必須知道主纜斷面的溫度場分布情況。在主纜上選擇一個斷面布置溫度傳感器，以確定主纜表面的內(nèi)外溫差及溫度場。 為一橫斷面溫度測點(diǎn)布置的示意圖。圖 主纜斷面溫度場測點(diǎn)布置圖 監(jiān)控測量 監(jiān)控測量的標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控測量應(yīng)滿足國家和交通部頒發(fā)的相關(guān)測量標(biāo)準(zhǔn)。包括：1) 中華人民共和國交通部頒：公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ0412004）2) 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范，GB/T 128972006；3) 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：建筑變形測量規(guī)范（JGJ/T 897）4) 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：工程測量規(guī)范（GB5002693）5) 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，GB/T 1831420016) 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：公路全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范，JTJ/T 066—98， 監(jiān)控測量的內(nèi)容 上部構(gòu)造施工前監(jiān)控測量工作的內(nèi)容1) 建立上部構(gòu)造施工測量和監(jiān)控測量局部控制網(wǎng)開展上部結(jié)構(gòu)施工前，應(yīng)建立上部結(jié)構(gòu)施工測量和監(jiān)控測量局部控制網(wǎng)。特大型懸索橋上部構(gòu)造的施工，是懸索橋施工過程中工序最多、施工工藝最為繁雜的關(guān)鍵階段，需要進(jìn)行大量的施工測量和監(jiān)控測量，而這些施工測量和監(jiān)控測量的基準(zhǔn)，應(yīng)該是布設(shè)在地面上的穩(wěn)定、方便施測和高精度的測量控制網(wǎng)。因此上部構(gòu)造施工前，應(yīng)在所建大橋施工測量控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，加密上部構(gòu)造施工局部測量控制網(wǎng)。局部測量控制網(wǎng)應(yīng)該是一個三維網(wǎng)，以方便上部構(gòu)造施工測量和監(jiān)控測量。所建立的控制網(wǎng)應(yīng)考慮按工程測量二等平面和高程控制網(wǎng)的精度等級施測，可用GPS靜態(tài)測量的方式建立局部平面控制網(wǎng)，用常規(guī)水準(zhǔn)測量和跨河水準(zhǔn)測量相結(jié)合的方式建立局部高程控制網(wǎng)。大橋上部構(gòu)造施工局部控制網(wǎng)的主要作用有：（1）懸索橋基準(zhǔn)索股和主纜絕對垂度測量控制及其線形監(jiān)測的基準(zhǔn)；（2）懸索橋索塔位移和跨徑變化監(jiān)測的基準(zhǔn)；（3）懸索橋主梁線形監(jiān)測的基準(zhǔn)；（4）懸索橋索夾位置放樣的基準(zhǔn)；（5）懸索橋索塔及錨錠基礎(chǔ)沉降變形監(jiān)測的基準(zhǔn)；（6）懸索橋錨錠基礎(chǔ)水平位移監(jiān)測的基準(zhǔn)。2） 索塔頂部標(biāo)高和平面位置受溫度影響的 36 小時(shí)～48 小時(shí)的靜態(tài)變形監(jiān)測宜選擇至少一個塔柱，對其頂部標(biāo)高和平面位置進(jìn)行不少于36 小時(shí)的靜態(tài)變形觀測。大跨度懸索橋的橋塔一般都比較高，其塔頂標(biāo)高和平面位置受溫度影響的靜態(tài)變形及其變形的規(guī)律，對大型懸索橋上部構(gòu)造施工中的索塔偏位監(jiān)測、跨徑變化監(jiān)測、主鞍座預(yù)偏量的控制、基準(zhǔn)索股和主纜的垂度控制以及索夾的放樣等，有著至關(guān)重要的影響，因此應(yīng)在上部構(gòu)造施工前宜進(jìn)行此項(xiàng)監(jiān)測。由于各個塔柱的荷載、結(jié)構(gòu)形式、施工方法和力學(xué)性質(zhì)基本相同，因此由一個塔柱觀測試驗(yàn)獲得的預(yù)測模型，對其他塔柱具有較大的參照價(jià)值，這樣處理，既可滿足特大型懸索橋施工監(jiān)控的需要，又可較大地降低測量監(jiān)控的外業(yè)工作量。（1）索塔頂部標(biāo)高位置受溫度影響的36 小時(shí)～48 小時(shí)的靜態(tài)變形監(jiān)測標(biāo)高位置的靜態(tài)變形監(jiān)測的基準(zhǔn)點(diǎn)，布設(shè)在索塔承臺基礎(chǔ)的頂面，而監(jiān)測點(diǎn)則布設(shè)在索塔頂部表面，在下橫梁和中橫梁頂面各布設(shè)一個轉(zhuǎn)點(diǎn)，采用懸掛鋼尺水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行觀測。施測時(shí)，需準(zhǔn)備2 把50m、一把100m 的鋼卷尺和四臺水準(zhǔn)儀，所有鋼卷尺和水準(zhǔn)儀，必須經(jīng)過有關(guān)計(jì)量部門的檢測和較正，在承臺和下橫梁以及中橫梁和上橫梁之間，各懸掛一把50m 的鋼卷尺，在下橫梁和中橫梁之間，懸掛一把100m 的鋼卷尺，所懸掛的鋼卷尺，必須施加標(biāo)準(zhǔn)的拉力；而四臺水準(zhǔn)儀則分別布設(shè)在承臺、下橫梁、中橫梁和上橫梁