CN109989351A - 一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法，在基准索股架设时对主梁一端进行临时纵向约束，保证受约束一侧的散索鞍处的绝对里程不随环境温度变化而发生变化，避免了主梁伸缩对索股线形的影响；利用基准索股上布置的温度传感器测量索温并通过理论公式计算线形的温度修正量，以基准索股垂点的反光棱镜作为线形控制点，通过收、放索股以调整主梁受约束一跨的基准索标高至考虑温度修正后的基准索股理论标高；将已调一跨的梁端约束释放，将主梁另一端约束，按照同样的思路调整另一跨基准索线形。本发明能够实现在温差较大，主梁、主塔变形对主缆线形产生显著影响的情况下仍能精确的控制空缆状态下的索股线形，并且简单易行，操作方便。

Description

一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工控制方法领域，特别是一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法。

背景技术

自锚式悬索桥通常采用“先梁后缆”的施工顺序，其基准索股线形对成桥主缆线形及受力等均具有直接影响，同时基准索股线形的精确控制也直接影响后续的体系转换及成桥后吊索的竖直度。因而基准索股线形的控制，对于自锚式悬索桥施工至关重要。

地锚式悬索桥由于主缆锚固在锚碇，主梁受温差伸缩将不会引起主缆线形变化，但对于自锚式悬索桥，由于基准索股架设时，基准索股和主梁已经连成一体，在环境温差作用下，其主缆、主梁及主塔都将由于伸缩而影响基准索股线形，这一点与地锚式悬索桥有本质区别。自锚式悬索桥在基准索股架设过程中，受环境温度影响基准索线形不仅受主缆伸缩发生变化，且由于主缆锚固于梁端导致主梁伸缩亦会引起基准索线形变化，从而使得基准索线形难以控制，虽然夜间调整线形，可以尽量减小主缆伸缩对基准索线形的影响，但是由于主梁由于其尺寸较大，升降温都比较缓慢，以至于在调索期间温度可能持续变化，甚至可能出现环境温度降到最低并保持一段时间后主梁温度还未降到最低，环境温度又开始上升了，使得主梁温度一直在发生变化并引起基准索标高持续变化。在这样的情况下，基准索线形很难与理论值作比较，势必会导致所调整的基准索股线形与理论线形有偏差，进而导致成桥状态与设计状态有偏差。

发明内容

本发明的目的是要解决现有自锚式悬索桥基准索股线形控制方法的不足，提供一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法，在温差较大，主梁、主塔变形对主缆线形产生显著影响的情况下仍能精确的控制空缆状态下的索股线形。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法，具体步骤如下：

S1、在基准索股架设后将主梁一端进行临时纵向约束，主梁受约束一端与主塔之间记为受约束一跨，主梁另一端纵向不进行约束，主梁另一端与主塔之间记为自由跨；

S2、在基准索架设完毕后，测量受约束跨的跨径及主塔的塔高与原设计偏差量；

S3、在基准索股架设完毕之后在基准索股靠近塔顶、主梁端部和跨中位置以及主梁上安装温度传感器；

S4、在基准索股架设完毕之后在各跨的基准索股垂点处安装反光棱镜；

S5、全站仪安置在基准点，满足与反光棱镜、主索鞍、散索鞍之间视野开阔，无遮挡；

S6、每隔一小时同步测量并记录各温度传感器的温度值，直至各温度传感器的温度总体呈现平稳状态；

S7、考虑到主塔塔高存在的偏差，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df1为主塔塔高存在的偏差时对应的基准索股理论矢高修正量，c为主塔偏差值；

S8、考虑到主梁跨径存在偏差对基准索股线形的影响，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df2为梁跨径存在偏差时对应的基准索股理论矢高修正量，l为主梁跨径，dl为主梁受约束一跨跨径偏差，S为基准索股无应力长度；

S9、考虑到基准索股曝露于自然环境中受环境温度影响发生伸缩从而改变其线形，对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df3为基准索股温度变化时对应的基准索股理论矢高修正量，t为基准索股温度，S为基准索股无应力长度，α为热膨胀系数；

S10、将S7、S8和S9求得的df₁、df₂、df₃与基准索股理论矢高f相加得到修正后的基准索股理论矢高，根据现场实测得到基准索股的实际矢高，以修正后的基准索股理论矢高调整主梁受约束一跨的基准索矢高，通过收放索来调整基准索股矢高，索长调整长度按照以下公式计算：

其中，dS为索股调整长度，df_s为修正后的基准索股理论矢高与基准索股的实际矢高之差；

S11、将已调受约束一端的主梁的临时纵向约束释放，将主梁的另一端进行临时纵向约束，并记为受约束另一跨，然后重复S2-S10调整主梁受约束另一跨的基准索标高。

与现有技术相比，本发明在基准索股架设时对主梁一端进行临时纵向约束，保证受约束一侧的散索鞍处的绝对里程不随环境温度变化而发生变化，避免了主梁伸缩对索股线形的影响；利用索股上布置的温度传感器测量索温并通过理论公式计算线形的温度修正量，以索股垂点的反光棱镜作为线形控制点，通过收、放索股以调整主梁受约束一跨的基准索标高至考虑温度修正后的基准索股理论标高；将已调一跨的梁端约束释放，将主梁另一端约束，按照同样的思路调整另一跨基准索线形。本发明的自锚式悬索桥基准索股线形的控制方法为自锚式悬索桥基准索股线形控制提供理论依据，实现在温差较大，主梁、主塔变形对主缆线形产生显著影响的情况下仍能精确的控制空缆状态下的索股线形，并且简单易行，操作方便。

附图说明

图1为本发明的立面示意图；

图2为本发明基准索股上的温度传感器布置立面示意图；

图3为本发明基准索股上的反光棱镜布置立面示意图；

图4为本发明主梁端部临时纵向约束立面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。

如图1-4所示，本实施例的一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法，如图1中，该自锚式悬索桥具有一个主梁7、一个主塔8，主塔8顶部设有主索鞍3，主梁7的两端附近设有散索鞍4，自锚式悬索桥基准索股线形控制方法的具体步骤如下：

S1、在基准索股9架设后将主梁7一端进行临时纵向约束5(如焊接，以防止主梁7在水平方向上滑动)，主梁7受约束一端与主塔8之间记为受约束一跨，主梁7另一端纵向不进行约束，使其边跨的锚固段处于被锁定状态，即保证主梁7受约束一侧的散索鞍4处的绝对里程不随环境温度变化而发生变化，主梁7另一端与主塔之间记为自由跨。

S2、在基准索股9架设完毕后，测量受约束跨的跨径及主塔8的塔高变化量；

S3、在基准索股9架设完毕之后在基准索股9靠近塔顶、主梁端部和跨中位置以及主梁上安装温度传感器1；

S4、在基准索股9架设完毕之后在各跨的基准索股垂点处安装反光棱镜2；

S5、全站仪安置在基准点，满足与反光棱镜2、主索鞍3、散索鞍4之间视野开阔，无遮挡；

S6、每隔一小时同步测量并记录各温度传感器1的温度值，直至各温度传感器1的温度总体呈现平稳状态，此时表明基准索股已达到可进行线形调整的理想状态；

S7、考虑到主塔8塔高存在的偏差，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₁为主塔塔高存在的偏差时对应的基准索股理论矢高修正量；c为主塔塔高偏差值，可通过塔顶布置的反光棱镜2，利用全站仪6进行测量换算得到；

S8、考虑到主梁8跨径存在偏差对基准索股线形的影响，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₂为梁跨径存在偏差时对应的基准索股理论矢高修正量，l为主梁跨径，dl为主梁跨径实测的偏差，S为基准索股无应力长度；

S9、考虑到基准索股9曝露于自然环境中受环境温度影响发生伸缩从而改变其线形，对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₃为基准索股温度变化时对应的基准索股理论矢高修正量，t为基准索股温度，S为基准索股无应力长度，α为热膨胀系数；

S10、将S7、S8和S9求得的df₁、df₂、df₃与基准索股理论矢高f相加得到修正后的基准索股理论矢高，根据利用全站仪6现场实测得到基准索股的实际矢高，以修正后的基准索股理论矢高调整主梁受约束一跨的基准索矢高，通过收放索来调整基准索股矢高，索长调整长度按照以下公式计算：

其中，dS为索股调整长度，df_s为修正后的基准索股理论矢高与基准索股的实际矢高之差；

S11、将已调受约束一端的主梁的临时纵向约束释放，将主梁的另一端进行临时纵向约束，并记为受约束另一跨，然后重复S2-S10调整主梁受约束另一跨的基准索标高。

综述，本发明在基准索股架设时对主梁一端进行临时纵向约束，保证受约束一侧的散索鞍处的绝对里程不随环境温度变化而发生变化，避免了主梁伸缩对索股线形的影响；利用索股上布置的温度传感器测量索温并通过理论公式计算线形的温度修正量，以索股垂点的反光棱镜作为线形控制点，通过收、放索股以调整主梁受约束一跨的基准索标高至考虑温度修正后的基准索股理论标高；将已调一跨的梁端约束释放，将主梁另一端约束，按照同样的思路调整另一跨基准索线形。该方法实现在温差较大，主梁、主塔变形对主缆线形产生显著影响的情况下仍能精确的控制空缆状态下的索股线形，类似于地锚式悬索桥，主梁的温度收缩将不会影响基准索的线形。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种自锚式悬索桥基准索股线形控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1、在基准索股架设后将主梁一端进行临时纵向约束，主梁受约束一端与主塔之间记为受约束一跨，主梁另一端纵向不进行约束，主梁另一端与主塔之间记为自由跨；

S2、在基准索股架设完毕后，测量受约束跨的跨径及主塔的塔高与原设计的偏差量；

S3、在基准索股架设完毕之后在基准索股靠近塔顶、主梁端部和跨中位置以及主梁上安装温度传感器；

S4、在基准索股架设完毕之后在各跨的基准索股垂点处安装反光棱镜；

S5、全站仪安置在基准点，满足与反光棱镜、主索鞍、散索鞍之间视野开阔，无遮挡；

S6、每隔一小时同步测量并记录各温度传感器的温度值，直至各温度传感器的温度总体呈现平稳状态；

S7、考虑到主塔塔高存在的偏差，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₁为主塔塔高存在的偏差时对应的基准索股理论矢高修正量，c为主塔塔高偏差；

S8、考虑到主梁跨径存在偏差对基准索股线形的影响，基于近似的抛物线理论对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₂为梁跨径存在偏差时对应的基准索股理论矢高修正量，l为主梁跨径，dl为主梁受约束一跨跨径偏差，S为基准索股无应力长度；

S9、考虑到基准索股曝露于自然环境中受环境温度影响发生伸缩从而改变其线形，对基准索股理论矢高f进行修正，修正公式如下：

其中，df₃为基准索股温度变化时对应的基准索股理论矢高修正量，t为基准索股温度，S为基准索股无应力长度，α为热膨胀系数；

S10、将S7、S8和S9求得的df₁、df₂、df₃与基准索股理论矢高f相加得到修正后的基准索股理论矢高，根据现场实测得到基准索股的实际矢高，以修正后的基准索股理论矢高调整主梁受约束一跨的基准索矢高，通过收放索来调整基准索股矢高，索长调整长度按照以下公式计算：

其中，dS为索股调整长度，df_s为修正后的基准索股理论矢高与基准索股的实际矢高之差；

S11、将已调受约束一端的主梁的临时纵向约束释放，将主梁的另一端进行临时纵向约束，并记为受约束另一跨，然后重复S2-S10调整主梁受约束另一跨的基准索标高。