CN103556573A - 一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载，用以确定支撑索套管的钢绞线的张拉力，再在全桥的有限元模型中添加一个单根钢绞线对应的索单元，以确定第i号斜拉索中作为张拉钢绞线参考的基准钢绞线张拉力，在实际施工中，按照基准钢绞线的张拉力作为目标值进行钢绞线张拉施工，以实现平行钢绞线斜拉索一次张拉到位，及实际张拉完成后的斜拉索张力与目标值高精度吻合的目的。

Description

一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工建设领域，具体地指一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法。 
背景技术
斜拉索是斜拉桥主要的承重结构，现代斜拉桥中斜拉索主要有两种，一种是平行钢丝索，一种是平行钢绞线斜拉索。其中平行钢绞线斜拉索通常由多根钢绞线组成，外用索套管封装，索套管与钢绞线之间填充油脂等防腐材料。和平行钢丝索采用大吨位千斤顶整体张拉不同，平行钢绞线斜拉索张拉采用化整为零的方式进行，以单根钢绞线为张拉单元，采用手持式的小千斤顶进行张拉作业。平行钢绞线斜拉索在运营期养护也可对斜拉索中的单根钢绞线进行更换维护，从而提高养护效率也更经济。因此，平行钢绞线斜拉索应用广泛，尤其在超大吨位斜拉索中采用更多。 
平行钢绞线斜拉索张拉过程必须精细控制，以保证张拉完成后单根斜拉索中的每根钢绞线的张力均匀性。传统的控制方法是通过施工监控提供的张拉前后结构的变形导致的锚固点几何位置的变化，通过解析法求解超张系数或张拉历程。传统的方法并没有考虑到张拉过程中的即时效应的影响，如现场临时施工荷载的变化、结构温及风载荷度的影响等。因此张拉完成后，整体张拉力可能与目标值存在误差，因而需要整体调整。 
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，可实现平行钢绞线斜拉索一次张拉到位，以及张拉完成后的斜拉索张力与目标值高精度吻合的目的。 
本发明的技术方案为：一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于，它包括以下步骤： 
1）、建立全桥的有限元模型，进行调索确定合理成桥状态，并进行施工阶段分析求得理想状态下第i号斜拉索张拉索力F以及i号斜拉索无应力长度L，其中第i号斜拉索由n跟钢绞线组成； 
2）、初步确定承担索套管重量所需钢绞线的数量k，拟定一个超张系数大于1的张力作为支撑索套管的钢绞线张拉力； 
3）、张拉支撑索套管的钢绞线，并在第一根钢绞线上安装测力计，确保所有k根钢绞线的张拉力一致； 
4）、在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载； 
5）、针对第i号斜拉索的施工，将此斜拉索截面积修改为k根支撑索套管的钢绞线的有效截面的总和，调整第i号斜拉索中的钢绞线的无应力长度，使得第i号钢绞线中的张拉力与实际张拉完成的k根支撑索套管钢绞线总张力一致; 
6）、在全桥的有限元模型中，在第i号斜拉索对应索单元位置增加一个索单元，该索单元的截面积为单根钢绞线有效截面积，无应力长度为L，求得该索单元索力Fk+1； 
7）、张拉第k+1根钢绞线，张拉控制力为Fk+1，并在该钢绞线上安装精确测力计，后续钢绞线张拉力均以该测力计所测得的第k+1根钢绞线张力为目标值； 
8）最后一根钢绞线张拉完成后，将k根支撑索套管钢绞线逐根回放，使得每根钢绞线均与张拉控制力Fk+1一致，至此，第i号斜拉索安装完成。 
上述方案中： 
步骤1）中，是通过三维有限元软件建立全桥的有限元模型的。 
步骤1）中，是通过正装到拆迭代的方法进行调索确定合理成桥状态的。 
步骤2）中的超张系数为1.4-1.6。 
步骤5）中，实际施工的钢绞线超张系数：
Figure BDA0000392113640000031
本发明通过在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载，用以确定支撑索套管的钢绞线的张拉力，再在全桥的有限元模型中添加一个单根钢绞线对应的索单元，以确定第i号斜拉索中作为张拉钢绞线参考的基准钢绞线张拉力，在实际施工中，按照基准钢绞线的张拉力作为目标值进行钢绞线张拉施工，以实现平行钢绞线斜拉索一次张拉到位，及实际张拉完成后的斜拉索张力与目标值高精度吻合的目的。 
具体实施方式
本实施例所描述的一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，它包括以下步骤： 
1）、通过三维有限元软件建立全桥的有限元模型，并通过正装到拆迭代的方法进行调索并确定合理成桥状态，然后进行施工阶段分析，求得理想状态下第i号斜拉索张拉索力F以及i号斜拉索无应力长度L，其中第i号斜拉索由n跟钢绞线组成； 
2）、初步确定承担索套管重量所需钢绞线的数量k，拟定一个超张系数大于1（例如超张系数选为1.4-1.6）的张力作为支撑索套管的钢绞线张拉力； 
3）、张拉支撑索套管的钢绞线，并在第一根钢绞线上安装测力计，确保所有k根钢绞线的张拉力一致； 
4）、在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载； 
5）、针对第i号斜拉索的施工，将此斜拉索截面积修改为k根支撑索套管的钢绞线的有效截面的总和，调整第i号斜拉索中的钢绞线的无应力长度，使得第i号钢绞线中的张拉力与实际张拉完成的k根支撑索套管钢绞线总张力一致; 
6）、在全桥的有限元模型中，在第i号斜拉索对应索单元位置增加一个索单元，该索单元的截面积为单根钢绞线有效截面积，无应力长度 为L，求得该索单元索力Fk+1； 
7）、张拉第k+1根钢绞线，张拉控制力为Fk+1，并在该钢绞线上安装精确测力计，后续钢绞线张拉力均以该测力计所测得的第k+1根钢绞线张力为目标值； 
8）最后一根钢绞线张拉完成后，将k根支撑索套管钢绞线逐根回放，使得每根钢绞线均与张拉控制力Fk+1一致，至此，第i号斜拉索安装完成。 
步骤5）中，实际施工的钢绞线超张系数为：
Figure BDA0000392113640000041
这样在施工中，施工人员可以根据超张系数、理想状态下第i号斜拉索张拉索力F及钢绞线的数量计算出实际施工中钢绞线张拉控制力Fk+1。 
其中本实施中的步骤2）中的k以能支撑斜拉索索套管重量为标准，一般为最上面一排或两排钢绞线。 
本发明考虑索套管承重索的实际张拉力、张拉施工实时的临时荷载条件以及温度场环境进行基准钢绞线超张系数的计算，以确定基准钢绞线的张拉力。 
本发明通过在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载，用以确定支撑索套管的钢绞线的张拉力，再在全桥的有限元模型中添加一个单根钢绞线对应的索单元，以确定第i号斜拉索中作为张拉钢绞线参考的基准钢绞线张拉力，在实际施工中，按照基准钢绞线的张拉力作为目标值进行钢绞线张拉施工，以实现平行钢绞线斜拉索一次张拉到位，及实际张拉完成后的斜拉索张力与目标值高精度吻合的目的。 

Claims (5)

1.一种平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：
1）、建立全桥的有限元模型，进行调索确定合理成桥状态，并进行施工阶段分析求得理想状态下第i号斜拉索张拉索力F以及i号斜拉索无应力长度L，其中第i号斜拉索由n跟钢绞线组成；
2）、初步确定承担索套管重量所需钢绞线的数量k，拟定一个超张系数大于1的张力作为支撑索套管的钢绞线张拉力；
3）、张拉支撑索套管的钢绞线，并在第一根钢绞线上安装测力计，确保所有k根钢绞线的张拉力一致；
4）、在全桥的有限元模型中添加即时桥面上的临时荷载，结构温度以及风荷载；
5）、针对第i号斜拉索的施工，将此斜拉索截面积修改为k根支撑索套管的钢绞线的有效截面的总和，调整第i号斜拉索中的钢绞线的无应力长度，使得第i号钢绞线中的张拉力与实际张拉完成的k根支撑索套管钢绞线总张力一致;
6）、在全桥的有限元模型中，在第i号斜拉索对应索单元位置增加一个索单元，该索单元的截面积为单根钢绞线有效截面积，无应力长度为L，求得该索单元索力Fk+1；
7）、张拉第k+1根钢绞线，张拉控制力为Fk+1，并在该钢绞线上安装精确测力计，后续钢绞线张拉力均以该测力计所测得的第k+1根钢绞线张力为目标值；
8）最后一根钢绞线张拉完成后，将k根支撑索套管钢绞线逐根回放，使得每根钢绞线均与张拉控制力Fk+1一致，至此，第i号斜拉索安装完成。
2.根据权利要求1所述的平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于：步骤1）中，是通过三维有限元软件建立全桥的有限元模型的。
3.根据权利要求1所述的平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于：步骤1）中，是通过正装到拆迭代的方法进行调索确定合理成桥状态的。
4.根据权利要求1所述的平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于：步骤2）中的超张系数为1.4-1.6。
5.根据权利要求1所述的平行钢绞线斜拉索张拉控制方法，其特征在于：步骤5）中，实际施工的钢绞线超张系数：
Figure FDA0000392113630000021
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