CN114319127A - 一种桥梁支撑架卸载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建造施工领域，具体而言，涉及一种桥梁支撑架卸载方法。本发明提供一种桥梁支撑架卸载方法，通过部分的桥梁永久斜拉索作为卸载索，对桥梁上的索塔施加拉力，使所述桥梁支撑架与所述索塔之间的作用力为零后，对所述桥梁支撑架进行卸载。本发明实施例的有益效果是：通过将部分的桥梁永久斜拉索对索塔施加拉力后，使对索塔进行支撑的桥梁支撑架所受的作用力为零时，对桥梁支撑架进行拆卸，充分利用既有斜拉索的条件，避免重新设计一套临时索进行卸载，降低成本，增加支撑架的拆卸速度，且能够进一步保证在拆卸的过程中的安全性。

Description

一种桥梁支撑架卸载方法

技术领域

本发明涉及桥梁建造施工领域，具体而言，涉及一种桥梁支撑架卸载方法。

背景技术

索支撑桥梁中，主塔是悬索桥或斜拉桥的主要受力构件。一般悬索桥塔高(自桥面计)与主跨之比为1/9～1/11，斜拉桥塔高(自桥面计)与主跨之比为1/4.5～1/6.5，主塔高往往达数十米至二、三百米，呈直立或倾斜状，由于其线形精度要求较高，在制造和架设上有其独特的施工方法，而且，随着悬索桥和斜拉桥的发展，造型独特的钢塔往往成为城市景观的地标建筑，因此对悬索桥或斜拉桥的整体造型和景观有很大影响。

在索支撑桥梁中，如何在建造后，对索塔的支撑架进行安全、快速的拆卸，是需要解决的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用部分桥梁永久斜拉索代替临时卸载索进行桥梁支撑架卸载方法，其能够实现对索塔的支撑架进行快速、安全的拆卸。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供了一种桥梁支撑架卸载方法，其通过部分的桥梁永久斜拉索作为卸载索，对桥梁上的索塔施加拉力，使所述桥梁支撑架与所述索塔之间的作用力为零后，对所述桥梁支撑架进行卸载。

在可选的实施方式中，所述卸载索的卸载施工的原则为：对称、分级的挂索和张拉。

在可选的实施方式中，所述卸载索的力无应力索长大于设计无应力索长。

在可选的实施方式中，所述卸载索的安装过程为：配置设备→展索→索塔端牵引→桥梁端牵引。

在可选的实施方式中，当所述卸载索对所述索塔进行施加的拉力不足使所述索塔与所述桥梁支撑架之间的作用力为零时，对所述卸载索进行二次张拉。

在可选的实施方式中，在所述卸载索进行二次张拉前，需对二次张拉所需的补张力进行重新计算。

在可选的实施方式中，所述拉索对桥梁上的所述索塔施加张拉时，对拉索张拉的计算方式为：

以所述索塔上的各支撑杆件刚进入受拉状态为控制量，以所述拉索的设计索力为参考，按比例逐级控制拉索张力大小，脱离一个钝化一个，手动调整以达到较为合理的计算结果。

在可选的实施方式中，在通过张拉所述拉索对所述索塔施加拉力前，对所述桥梁支撑架进行实际受力修正。

在可选的实施方式中，对所述桥梁支撑架进行实际受力修正的方式为：

根据现阶段实际测得桥梁支撑架的反力数值，对比有限元分析计算出的桥梁支撑架的反力并作差，在所述桥梁支撑架的相应节点上反向施加力差值。

在可选的实施方式中，适用于非对称空间弯扭倾斜钢塔支架卸载。

本发明实施例的有益效果是：

通过将部分的桥梁永久斜拉索作为卸载索，拉索对索塔施加拉力后，使对索塔进行支撑的桥梁支撑架所受的作用力为零时，对桥梁支撑架进行拆卸，充分利用既有斜拉索的条件，避免重新设计一套临时索进行卸载，降低成本，增加支撑架的拆卸速度，且能够进一步保证在拆卸的过程中的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的拉索张拉控制流程图；

图2为本发明实施例提供的大桥拉索布置图；

图3为本发明实施例提供的高塔部分拉索计算的模型图；

图4为本发明实施例提供的高塔部分拉索计算的另一种模型图；

图5为本发明实施例提供的桥梁有限元模型；

图6为本发明实施例中无应力索长计算符号说明图；

图7为本发明实施例提供的拉索的标定系数分布图；

图8为本发明实施例提供的拉索的线性标定线性相关系数R²示意图；

图9为本发明实施例提供的索力调幅及拔出量修正值计算结果示意图；

图10为本发明实施例提供的成桥实测索力分布状况图；

图11为本发明实施例提供的锚头拔出量偏差分布状况。

图标：

1：桥梁永久斜拉索；2：索塔；3：桥梁支撑架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图1-附图11，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种桥梁支撑架的卸载方法，通过部分的桥梁永久斜拉索1作为卸载索，对桥梁上的索塔2施加拉力，使桥梁支撑架3与索塔2之间的作用力为零后，对桥梁支撑架3进行卸载。

以某大桥的建造为例，大桥钢塔及钢梁采用厂内节段制造方式，考虑运输、加工及安装起重能力等因素，两座索塔2中，高塔共计31个节段，矮塔共计21个节段，南北主梁分别划分34个节段。塔梁现场架设整体基于支架辅助安装法。索塔2采用弱支架方式安装，自重主要由塔身强度承担，支撑架提供拼装过程中的临时支撑力，同时为索塔2的线形调整提供反力支撑，在索塔2的塔顶设置合龙段。主梁采用强支架方式架设，在高塔、矮塔的边跨侧塔根处及中跨高矮塔桥梁永久斜拉索分界线处设置合龙段。

当需要拆卸支撑架时，通过对部分的桥梁永久斜拉索1施加拉力作为卸载索使用，在索力的作用下，对高塔或矮塔施加拉力，当索力增加到一定程度后，索塔2与支撑架之间的作用力为零，此时，即可实现对支撑架的安全快速拆卸。

在可选的实施方式中，所述卸载索的卸载施工的原则为：对称、分级的挂索和张拉。

在本实施例中，作为卸载索使用的桥梁永久斜拉索采用对称、分级的挂索和张拉原则进行卸载施工。

总体施工顺序：由短索向长索，两塔肢平行对称进行挂索施工，再采用两组张拉设备，通过钢梁张拉端对桥梁永久斜拉索1按短索向长索，两塔肢平行对称方式，按卸载分析计算的分级要求进行桥梁永久斜拉索张拉。每完成一对桥梁永久斜拉索张拉，对支架支点反力、钢塔位移及钢梁变形进行监测，交替循环作业直至监测的支架支反力全部为零时，桥梁支撑架卸载完成。

在可选的实施方式中，作为卸载索的部分桥梁永久斜拉索1的力无应力索长大于设计无应力索长。

利用三分之二塔身高度以下斜拉索施加部分索力来完成支架的卸荷，基于三维模型有限元分析，通过系统优化得到斜拉索根数及索力大小，应用卸载索力无应力索长大于设计无应力索长，确定卸载索力范围，当卸载索力无应力索长与设计无应力索长超过锚具调整范围时，卸载索力采用挂索索力。

在通过张拉部分的桥梁永久斜拉索1对索塔2施加拉力时，在拟定的桥梁永久斜拉索1之中，当安装索力大于卸载所需索力或无应力索长大于设计状态无应力索长，且差值大于设定值时，该桥梁永久斜拉索1就不进行张拉；当卸载的无应力索长大于设计状态无应力索长，但差值小于设定值时，按照桥梁永久斜拉索力进行张拉。

钢索采用竖琴式渐变距离布置，索塔2上的索间距为2.90～7.26m，桥梁上的索间距为3.76～14.4m，全桥共计112根桥梁永久斜拉索1，高塔设置68根，矮塔设置44根。高塔中跨34根桥梁永久斜拉索1采用φ7×151型平行钢丝拉索，桥梁永久斜拉索锚点距介于30m～238m之间，剩余78根桥梁永久斜拉索采用φ7×139型平行钢丝拉索，桥梁永久斜拉索1锚点距介于24m～154m之间。桥梁永久斜拉索1塔内为锚固端，梁内为张拉端。

当索塔2安装合龙后，需要对索塔2倾斜面的支撑架进行卸载，其方法是在中跨梁安装至合龙段前利用一定数量的中跨索进行卸载。

以某大桥的高塔为例，支架拟定BGZ1-BGZ13、NGZ1-NGZ13共26根桥梁永久斜拉索1进行卸载。在卸载索力之下支撑架的支点受力为0，钢梁支架支点应大于0。在拟定的桥梁永久斜拉索1进行卸载的基础上进行仿真分析，经过分析，在拟定的桥梁永久斜拉索1之中当安装索力大于卸载所需索力或无应力索长大于设计状态无应力索长，且差值大于设定值时，该桥梁永久斜拉索1就不进行张拉；当卸载的无应力索长大于设计状态无应力索长，但差值小于设定值时，按照索力进行张拉。

具体的，在本实施例在，设定值为181mm。

在可选的实施方式中，所述桥梁永久斜拉索的安装过程为：配置设备→展索→索塔端牵引→桥梁端牵引。

根据索塔竖琴式斜拉索的分布特点，由设计确定卸载索力可利用设计索力的限值，选用索塔一定高度范围内的斜拉索作为卸载索；建立钢塔、支架、钢梁及卸载索有限元模型，以设计斜拉索力不同比例索力作为卸载索力进行试算、优化，以卸载索无应力索长大于桥梁永久斜拉索无应力索长为原则进行部分的桥梁永久斜拉索的索力核定，实现永久斜拉索代替卸载索卸载。

在索塔支架支撑点设置监测装置，用于索塔位移和支架支反力的监测，如新首钢大桥高塔支架支点与钢塔牛腿之间设置滑转支座，支座设置测力和位移装置，测力装置与移动互联网连接可实现在线实时监测。

除对钢塔支架、位移监测外还应对钢主梁设置变形监测点，监测点应设置在每根桥梁永久斜拉索钢梁顶面附近。

在对桥梁永久斜拉索进行安装前，对设备进行准备和检查，具体为：桥梁永久斜拉索和张拉桥梁永久斜拉索设备性能良好，千斤顶设备标定检验应在有效期内，根据对称挂索和张拉的特点，两钢塔肢各配备一套设备。

在两塔肢安装至最后一段时，进行两塔肢合龙端口精确测量，环境温度监测，配切数据分析计算、合龙段配切、吊装、码固、焊接，最终使两塔肢合龙，增强钢塔整体性。

之后安装辅助钢塔用主梁节段。辅助钢塔卸载用主梁节段安装时，如节段由主纵梁、大横梁、小纵梁、桥面板组成，按照主纵梁→大横梁→小纵梁→桥面板的顺序安装，形成钢梁结构整体。钢梁整体安装长度应满足为钢塔支架卸载提供足够卸载力的长度。

在桥位处对卸载拉索进行安装，横向两塔肢桥梁永久斜拉索采用由低向高、对称的方式进行安装。步骤如下：

1.设备配置及就位。

每塔肢配置3台卷扬机，1台设置在塔底检修门处用于塔端索牵引，1台设置在梁内端部用于梁端索的牵引，1台设置在塔根附近用于斜拉索展索，卷扬机设备性能应与挂索重量、索力及展索牵引力相匹配。

配置1台汽车吊用于抬送挂索，吊车送索高度应满足挂索的要求。在塔底检修门处和索塔内锚孔位置设置定滑轮。

2.展索。

将索放置在展索盘内，用卷扬机牵引塔端索头至塔根附近将索展开，展开时索下设滑动小车避免索在梁上拖行。

3.塔端拉索牵引。

将塔底检修门附近的卷扬机钢丝绳经过塔底和塔内锚孔位置的定滑轮，穿过塔身锚孔下垂至塔根钢梁顶面，用连接装置与拉索端连接，在斜拉索上适当位置捆扎软质吊带，吊机的吊钩与吊带进行连接，在锚头上安装塔端锚头补芯，作为入锚牵引固定点。启动塔底检修门处卷扬机，吊机提升斜拉索塔端。当斜拉索端部提升到达索导管入口时，塔内通过手拉葫芦进行牵引，调整斜拉索角度及锚头位置，通过收紧手拉葫芦，将斜拉索塔端锚头拉出锚固面，旋上螺母锚固至设计位置，卸下卷扬机钢丝绳。

4.梁端拉索牵引。

在距梁端锚杯4m～6m处的索体上安装专用索夹，再用吊带与梁面牵引系统连接，索夹上设置吊点并用吊车吊起，启动卷扬机，当锚杯牵引到梁面索导管口时，用吊车调整斜拉索角度，使斜拉索索体角度与索导管角度基本一致。索夹上连接卷扬机的牵拉钢丝绳把斜拉索锚具端，往索导管内拉伸进去。直到斜拉索下端锚杯外露出梁下锚垫板，拉索塔上锚固后需进行塔外的塔吊吊点拆除，吊点的拆除使用垂直提升挂篮。

在可选的实施方式中，当所述卸载索对所述索塔进行施加的拉力不足使所述索塔与所述桥梁支撑架之间的作用力为零时，对所述卸载索进行二次张拉。

根据计算作为卸载索使用的桥梁永久斜拉索的卸载索力小于挂索索力，不进行施加，剩余的索以间隔一根索作为第一批卸载索张拉，然后进行第二批卸载索张拉。在张拉端锚杯上安装连接套、张拉杆、撑脚及千斤顶，每塔肢配置1套张拉设备，两塔肢对称、同步、分级张拉，施加到卸载索力。

斜拉索张拉过程中必须同时进行钢塔位移、支点反力、钢梁变形的监测，并与计算变位值校核。

在可选的实施方式中，在所述桥梁永久斜拉索进行二次张拉前，需对二次张拉所需的补张力进行重新计算。

由于卸载索力张拉从短索到长索，两塔肢各配置一组千斤顶张拉，每张拉一组均会导致已张拉的索力减小，采用补张拉的方式使桥梁永久斜拉索的索力达到计算卸载索力。补张拉桥梁永久斜拉索力计算采用影响矩阵法，二次规划法求解公式如下：

式中：F_ti为第i根卸载索目标索力；

F_0i为第i根卸载索当前索力；

C为影响矩阵，由卸载索施加单位力的对其他卸载索的影响系数可以从数值模型中提取得到；

D_i＝F_0i-F_ti，A＝C；

B＝0.05F_ti，为x补张后各卸载索力相对计算卸载索力偏差取5％；

L_b、U_b对于不补张的索上下限设定为0，补张索及其临近两根索设定为适当大量范围；

最后求得最优的一组x值，作为卸载索补张拉力。

按照前述的流程进行张拉，当补张拉至卸载计算索力，支架反力为零时，钢塔支架完成卸载。

在可选的实施方式中，卸载索对桥梁上的索塔2施加张拉时，对卸载索的张拉的计算方式为：

以索塔2上的各支撑杆件刚进入受拉状态为控制量，以卸载索的设计索力为参考，按比例逐级控制桥梁永久斜拉索1张力大小，脱离一个钝化一个，手动调整以达到较为合理的计算结果。

对索塔2、钢梁及支撑架建立有限元分析模型，按照各结构属性赋予单元截面和材料、边界条件与连接、桥塔施工步序等参数，对部分的桥梁永久斜拉索1的拉力、支撑反力进行必要的调整。

在主梁铺设至合拢前一段条件下，对高塔南北肢选取N(B)GZ 1至N(B)GZ 13共计13对索，全数配置千斤顶，进行张拉计算以使桥塔与支架协同受力。分析桥塔位移、塔梁支架临时支座反力情况。

中跨拉索公称直径高塔部分为114mm，矮塔部分为110mm，拉索编号、无应力索长、设计索力、拉索截面积如表1所示。

表1

高塔支架有26个支撑点。在Midas中，通过节点刚接对桥塔提供反力，但无法模拟只受压不受拉的非线性接触。Midas无法在施工过程分析中钝化刚性连接及其节点，因此在最上部支撑杆件刚受到拉力时，进行钝化，间接实现分离效果。

表2支撑位置列表

桥塔和支架的连接为Z向刚性连接，Midas中无法模拟仅受压不受拉的非线性接触，因此如果一次性张拉荷载数值较大，桥塔被拉起较多，支架与桥塔之间将出现多处较大的拉力，甚至达到数百千牛及以上，但这一不合理情况在实际中不会出现。

同时本桥的结构体系有高度的非线性特性，Midas中的未知荷载系数法、索力调整等基于影响系数矩阵的线性方法的精度较差，无法利用软件自动求出较为准确的分级张拉荷载值，常出现负值解、无正值解等不合理情况。

因此，需要以各支撑杆件刚进入受拉状态为控制量，以设计索力为参考，按比例逐级控制桥梁永久斜拉索1张力大小，脱离一个钝化一个，手动调整以达到较为合理的计算结果。

因此，需要以各支撑杆件刚进入受拉状态为控制量，以设计索力为参考，按比例逐级控制桥梁永久斜拉索1张力大小，脱离一个钝化一个，手动调整以达到较为合理的计算结果。控制各支撑杆受力在30kN以下时脱离，对计算引入的误差可以忽略。

由于支架支撑点在现场设置了测力计进行实测，实测的取值为高峰数值，因此计算结果按照实测力进行分析。

1)卸载索力结果

分为17步荷载进行张拉调整，最终实现支架所有支点与高塔脱离，最终桥梁永久斜拉索1拉力加粗显示，达到设计荷载的28.9％

表3高塔各个张拉步骤索力

2)卸载索力下无应力索长

表4有修正情况高塔的无应力索长

3)高塔中跨主梁支架支座反力。

以成桥状态以合拢段为分界线，将中跨的主梁支架按从中间向两边依次编号。主梁支架支座反力随平均桥梁永久斜拉索1的拉力的变化规律，横纵轴的单位均为kN，右侧副纵轴表示反力总和。可以看到，随着桥梁永久斜拉索1的拉力的增大，悬臂端的支座反力减小，靠近桥塔根部的支座反力有较大增大，主梁支架的反力之和有所减小。

由于所有反力均为支持力，在支架位置桥面均未脱离。

通过前面的分析，发现使钢梁支架支点不为零的情况下，支架卸载索力在30％以内。

(1)按照斜桥梁永久斜拉索1安装方法进行BGZ1-BGZ13、NGZ1-NGZ13共26根斜桥梁永久斜拉索1的安装施工。

(2)BGZ11、BGZ12、BGZ13、NGZ11、NGZ12、NGZ13桥梁永久斜拉索在安装时的索力已经大于卸载所需索力，故以上6根桥梁永久斜拉索1不进行张拉。

BGZ10、BGZ11、BGZ12、BGZ13、NGZ8、NGZ9、NGZ10、NGZ11、NGZ12、NGZ13中卸载的无应力索长大于设计状态无应力索长，且差值大于181mm，故以上10根桥梁永久斜拉索1在安装时应参照设计位置进行安装，无需张拉。

剩余16根桥梁永久斜拉索1严格按照计算报告中桥梁永久斜拉索力进行张拉施工。

在可选的实施方式中，在通过张拉桥梁永久斜拉索1对索塔2施加拉力前，对桥梁支撑架3进行实际受力修正。

在未安装桥梁永久斜拉索1时，不考虑外部活荷载干扰时，桥塔受到的力＝桥塔自重+桥塔支架支座反力，支座反力的差值将影响桥塔受力的准确性。

在可选的实施方式中，对桥梁支撑架3进行实际受力修正的方式为：

根据现阶段实际测得桥梁支撑架3的反力数值，对比有限元分析计算出的桥梁支撑架3的反力并作差，在桥梁支撑架3的相应节点上反向施加力差值。

根据现阶段实际测得支座反力数值，对比有限元分析计算出的支架支座反力并作差，在桥塔的相应节点上反向施加力差值，以达到修正桥塔实际受力的效果。表5显示，高塔的实测反力的总和比模型计算少5711kN。其中，高塔部分计算结果也分为无修正情况和有修正情况。

表5高塔支座反力修正表格

在可选的实施方式中，卸载索1的张拉控制包括：

①在制造阶段需计算无应力索长，并结合锚固构造对作为卸载索的桥梁永久斜拉索1的索长调整范围进行复核；

②在塔梁合拢结构体系完成转换后，对位于桥梁支撑架3上的结构进行初次张拉控制，建立频率与索力标定关系；

③桥梁支撑架3拆除后，通过索力识别及偏差分析，提出索力优化调整控制方法，实现二次调索。

该桥钢塔空间呈“迈步”扭曲造型，三维变形特征突出，主梁中跨与边跨刚度差异明显，结构受力高度不对称，不同桥梁永久斜拉索1张拉行为相互印证性差，桥梁永久斜拉索1张拉过程中塔梁与支架接触状态及其演变进程难以精准模拟传统以力为主要控制目标的施张方法存在诸多不便，为确保成桥索力符合预期状态，采用无应力状态控制法对桥梁永久斜拉索1张拉进行控制，利用有限元法建立大桥全过程仿真计算模型，考虑索塔2偏位和活载预拱度计算无应力索长，在初次张拉过程中基于锚头拔出量进行控制，并获取频率与索力的线性标定公式，结合初次张索力偏差分析，通过对非施调索调幅进行锁定，基于索力整体影响矩阵和二次型规划优化方法计算了施调索调幅，并建立调幅与锚头拔出量修正值转换关系，采取修改无应力索长方式实现了二次调索。

大桥主要施工步序为：支架上逐节段拼装钢塔(自塔根同步向两侧架设主梁)→高矮塔合龙→剩余主梁节段架设(同步拆除索塔2支架)→高矮塔边跨主梁合龙→中跨主梁合龙→桥梁永久斜拉索1初次张拉→主梁支架拆除→二次调索→施作桥面铺装及附属设施。在中跨合龙前，矮塔根部临时固结，合龙后固结措施予以解除。

结合大桥建造方案，桥梁永久斜拉索1张拉控制主要体现在三个方面：

①制造阶段需计算无应力索长，并结合锚固构造对索长调整范围进行复核。

②在塔梁合龙结构体系完成转换后，对位于支架上的结构进行初次张拉控制，建立频率与索力标定关系。

③通过索力识别及偏差分析，提出索力补张方法，实现卸载索力施加。

桥梁永久斜拉索1张拉控制流程如图1所示。

在可选的实施方式中，补张的方式为：

采用无应力状态控制法对桥梁永久斜拉索1张拉进行控制，利用有限元法建立大桥全过程仿真计算模型，考虑索塔2偏位和活载预拱度计算无应力索长，在初次张拉过程中基于锚头拔出量进行控制，并获取频率与索力的线性标定公式，结合初次张拉索力偏差分析，通过对非施调索调幅进行锁定，基于索力整体影响矩阵和二次型规划优化方法计算施调索调幅，并建立调幅与锚头拔出量修正值转换关系，采取修改无应力索长方式实现桥梁永久斜拉索力补张。

桥梁永久斜拉索1的无应力长度是施工控制中重要的一项指标，长度偏短将导致有效锚固长度不足或无法锚固，长度偏长将导致张拉力难以到位或者需要增加额外的垫板。对于中等跨径斜拉桥，研究及实践表明基于Ernst简化理论采用公式(6)确定无应力索长完全能够满足精度要求。

但传统规则斜拉桥无应力索长计算存在问题为：

①塔直梁平方式确定理想目标状态的规则斜拉桥，不考虑索塔2偏位的影响。

②按照设计成桥线形进行计算无应力索时，未考虑主梁车道荷载预拱度的影响。

未考虑上述两种因素将会导致成品索长存在偏差，对基于无应力状态法进行拉索张拉控制带来较大困难。

上式中，S₀为锚固点间无应力索长，T为张拉索力，A为拉索面积，E为拉索弹性模量，q为拉索自重集度，l₀为结构变形后锚点间距，l为结构变形后拉索l₀水平投影距离。

基于Midas/civil2018对大桥建立有限元模型，塔、梁、支架采用梁单元模拟，桥梁永久斜拉索1采用索单元模拟，高塔及支架根部固结，矮塔根采用刚臂与支座、砂箱、锚拉杆连接，塔梁与支架间约束竖向位移。首先按照施工步序进行全过程施工仿真，基于切线位移法获取塔梁制造及架设几何形态控制数据，基于理想成桥状态开展车辆活载分析，计算车道荷载主梁预拱度值，按照公式(2)计算变形后锚点间距l₀并带入公式(1)计算无应力索长。大桥中跨计算车道荷载预拱度为150mm，高塔成形偏位为78mm，可见若忽略该因素的影响将会对无应力索长带来较大偏差。

l₀＝norm([X_c，Y_c，z_c]_b+[X_HE，Y_HE，Z_HE]_b+[X_D0，Y_D0，Z_D0]_b-[X_c，Y_c，z_c]_e-[X_HE，Y_HE，Z_HE]_e-[X_D0，Y_D0，z_D0]_e)

上式中X\Y\Z标识桥梁永久斜拉索1锚固点坐标或坐标修正量，b标识桥梁永久斜拉索1首节点位置，e标识尾节点位置，C标识基准状态，E标识架设几何形态修正量(对应于架设几何形态修正值)，D0标识大桥竣工状态恒载作用下的桥梁永久斜拉索1首尾节点变形量，部分符号示意见图8。

S₀计算完毕后需结合桥梁永久斜拉索1锚固构造计算下料长度，同时对无应力索长可调节量(张拉端螺母调节范围)进行核算，大桥139型拉索无应力索长调节量为(-115～+170)mm，151型调节量为(-124～+181)mm，若为正值，则拔出量需减少，对应为退张，若为负值，则拔出量增加，对应继续施张。

在可选的实施方式中，在计算施调索调幅补张时，采用补张至卸载索力方法。

本文采用补张索力方法，基于公式(1)，可推导出计算调幅引起的无应力长度改变量ΔS_0，见公式(12)，其中“1”标识施调前状态，“2”标识施调后状态，E、A、q为已知量，ΔT为施调索调幅计算得到的索力增量。

l₀、l、T₁可由计算索力影响矩阵的有限模型获得。

具体步骤：

①模拟斜拉索逐根施张阶段之前插入一施工阶段，将一次张拉完毕所测索力作为初始索力赋予对应拉索单元，获取模型中各施调索上下锚点坐标。

②对设置在模拟斜拉索逐根施张阶段的单位力乘以对应补长拉调幅，则非补长拉索力增量为零，补长拉索力增量对应各自的ΔT，重新执行计算。

③获取补长拉索在各自ΔT作用前后锚点三向变形量，带入上下锚点坐标，求解l₀₁、l₁、l₀₂、l₂，需要注意的是T₁并非初次张拉完毕后拉索索力，而是模型中施调索在各自ΔT作用前一阶段所计算的索力。

④将以上逐元素带入公式(12)，计算ΔS₀。

⑤结合桥梁永久斜拉索1锚固构造，核查拔出量改变后桥梁永久斜拉索1是否仍处于有效锚固范围。计算后的锚头拔出量分布及与调幅的对应关系见图9。

在可选的实施方式中，卸载索对索塔2施加拉力时，分多级张拉。

塔梁在支架上合龙完成结构体系转换后，进行拉索一次张拉，拉索施张伴随塔梁逐渐脱离支架，结构边界条件存在动态变化，鉴于塔梁与支架接触状态及其演变进程难以精准模拟，传统以力为主要控制目标的施张方法存在诸多不便，背景桥梁卸载索一次张拉基于无应力状态法开展，全桥共设8套张拉设备，以分肢塔根为中心顺桥向由近及远、竖向由低至高施张，发挥无应力状态法不同工序并行作业优势，中跨及矮塔边跨桥梁永久斜拉索1按无偏差锚头拔出量80％、90％、100％分三级张拉到位。因高塔边跨临时荷载密集，按无偏差拔出量一次张拉到位锚固力大于设计成桥索力，为确保结构安全，桥梁永久斜拉索1按成桥设计索力70％、85％、100％分三级张拉到位。各级张拉完毕后记录千斤顶油压换算索力，同时采集桥梁永久斜拉索1振动基频，为后续索力识别提供依据。研究表明因索端边界条件、抗弯刚度、垂度等因素影响，频率与索力之间存在复杂的非线性关系，部分方程为超越方程，需要迭代计算方可求解，工程应用存在较大不便，同时实践及仿真分析发现，通过实测频率标定已知索力建立频率索力关系式的方法，能够满足拉索张拉索力控制精度需求，本文采取线性公式获取频率平方与索力之间关系，如公式(3)，公式前半部分系数a体现桥梁永久斜拉索1长度、线质量等因素，与传统频谱法计算索力公式不同，后半部分引入系数b，以体现抗弯刚度、边界条件等因素影响，其中T为索力，f_n为拉索n阶频率，系数a、b可基于不少于3次的实测频率与索力线性回归求得。

本文139型拉索长径比介于291～1847之间，151型拉索长径比介于358～2767之间，均大于100，属于长索，基于三级张拉数据，获取每根拉索频率与索力线性标定系数a、b，分布如图7所示，相关系数R²分布如图8所示，R^2最小值为0.9822，94％的拉索R^2介于0.9900～1.0000之间，可见频率平方与索力之间呈现极强线性相关性，同时值得注意的是系数b介于-590kN～373kN之间，在不同长度拉索之间离散性较大，以一次张拉为例，其对索力贡献最大可达29％，若忽略该部分影响，仅采用传统频谱法计算索力公式(即公式前半部分)将导致不可忽视的误差。

本发明实施例的有益效果是：

通过将部分的桥梁永久斜拉索1对索塔2施加拉力后，使对索塔2进行支撑的桥梁支撑架3所受的作用力为零时，对桥梁支撑架3进行拆卸，充分利用既有斜拉索的条件，避免重新设计一套临时索进行卸载，降低成本，增加支撑架的拆卸速度，且能够进一步保证在拆卸的过程中的安全性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，通过部分的桥梁永久斜拉索作为卸载索，对桥梁上的索塔施加拉力，使所述桥梁支撑架与所述索塔之间的作用力为零后，对所述桥梁支撑架进行卸载。

2.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，所述卸载索的卸载施工的原则为：对称、分级的挂索和张拉。

3.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，所述卸载索的力无应力索长大于设计无应力索长。

4.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，所述卸载索的安装过程为：配置设备→展索→索塔端牵引→桥梁端牵引。

5.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，当所述卸载索对所述索塔进行施加的拉力不足使所述索塔与所述桥梁支撑架之间的作用力为零时，对所述卸载索进行二次张拉。

6.根据权利要求5所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，在所述卸载索进行二次张拉前，需对二次张拉所需的补张力进行重新计算。

7.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，所述拉索对桥梁上的所述索塔施加张拉时，对拉索张拉的计算方式为：

以所述索塔上的各支撑杆件刚进入受拉状态为控制量，以所述拉索的设计索力为参考，按比例逐级控制拉索张力大小，脱离一个钝化一个，手动调整以达到较为合理的计算结果。

8.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，在通过张拉部分的所述桥梁永久斜拉索对所述索塔施加拉力前，对所述桥梁支撑架进行实际受力测定。

9.根据权利要求7所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，对所述桥梁支撑架进行实际受力修正的方式为：

根据现阶段实际测得桥梁支撑架的反力数值，对比有限元分析计算出的桥梁支撑架的反力并作差，在所述桥梁支撑架的相应节点上反向施加力差值。

10.根据权利要求1所述的桥梁支撑架卸载方法，其特征在于，适用于非对称空间弯扭倾斜钢塔支架卸载。

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