空间扭索面斜拉桥换索技术

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1、空间扭索面斜拉桥换索技术第一章绪论1.1斜拉桥的发展斜拉桥是一种由索、梁、塔三种基本要素组成的复杂空间超静定结构体系[1,2]，结构轻巧，适用性强；借助于斜拉索的预拉力可以对主梁的内力进行调整，使之分布更加均匀合理，同时斜拉索的水平分力相当于对主梁施加预压力，提高了梁的抗裂性能。2012年建成的俄罗斯RusskyIslandBridge（俄罗斯岛大桥），大桥全长3150m，跨径布置为：60m＋72m＋384m＋1104m＋384m＋72m＋60m，其主跨跨径为1104m在跨径上超过主跨跨径为1088m的中国苏通

2、长江大桥，成为世界上最大跨径的斜拉桥[3]。斜拉桥常采用的桥塔外形有独柱式、门式、A字形、倒Y形和钻石形等[1]。独柱式桥塔的构造较为简单，在城市景观桥中被较多的采用；而A形、倒Y形等桥塔因其刚度较大，能够抵抗较大的弯矩，成为大跨度桥梁首选的桥塔形式。斜拉桥其索面布置的方式分为单索面、双索面和多索面，而双索面又可分为双平行索面和双斜索面。单索面斜拉桥的拉索设置在桥梁纵轴线上，这对于设置分隔带的桥梁特别合适，基本上不需要增加桥面宽度，具有最小的桥墩尺寸和最佳的视觉效果。双索面斜拉桥和多索面的拉索因其布置形式及索的

3、密度较大，可以提高梁的抗扭能力，且抗风动力性能较好。.......1.2独斜塔斜拉桥的发展随着斜拉桥桥塔的发展变化，以及各种新的施工工艺和机具等的更新换代，桥塔从起初的直立型衍生出了倾斜的桥塔，这种倾斜式的桥塔并没有在动力特性使得斜拉桥在和普通的斜拉桥产生较大的差别[4,5]，但在外观上，这种桥型将桥梁的跨越功能和艺术的美感结合起来，越来越受到人们的推崇。早期在澳大利亚建造完成的Batman桥是澳大利亚乃至当时世界上第一座拥有独斜塔的斜拉桥，如图1.1。大桥跨度布置为（54.88m＋205.74m＋48.02m

4、＋341.16m）。1992年建成的西班牙Alamillo桥[1]，用一个向岸倾斜58°角的桥塔来平衡来自桥面的力，成为斜拉桥史上一座独具特色的桥型。这种桥型将力学和艺术进行了完美的融合，展示出了工程师们巧夺天工的技艺，大桥的外观如图1.2。荷兰Erasmus桥自建成之日起就一直被世人所称赞，大桥的外形如图1.3。弯曲的桥塔加上扇形的拉索将大桥伫立在水面上，宛如一只张开翅膀的天鹅，大桥结构轻盈，外形优雅，然而其建造过程仅花费了1.65亿欧元，除此之外大桥还成功地成为当地的官方标志。.......第二章换

5、索过程分析方法及索力优化2.1概述斜拉桥自建成起就需要考虑后期的维修换索问题，同时通过对拉索的更换和调整可以实现对结构偏离设计目标的修正。然而对于这种高次超静定结构来说，整个结构线形的变化比较敏感，换索工序复杂难控；在换索施工前，需对结构的现状进行详细的调查，比如拉索的锈蚀损伤程度及数量、桥塔以及梁的偏离设计情况，在换索过程中每一施工阶段需达到的目标，新索索力的初始输入值等等[10]。另外，为了保证现场施工的安全有效性，施工现场需配备传输精确无误的连接传感系统，对换索过程中梁的位移、桥塔的偏位以及结构的内力情况

6、有一个实时的掌握，依次指导施工的进行，保证施工过程中人员和结构的安全；特别是对拉索的监测控制，拉索控制系统应当有较强的适应性，以适应施工中因结构体系的多变性而引起的误差[15]。.......2.2斜拉桥偏离设计目标的几个因素不同的施工方法，对于结构的架设方法、施工工艺也是不同的，在施工过程中结构的体系转换也发生着不同的变化，这就需要对计算图式有一个准确的把握，使其正确的反映结构的实际情况。在计算中，材料参数的取值是否与实际施工中选取的材料参数有差别、设计截面的特性与实际截面之间的不同，以及由于施工等问题引起的

7、偏差都将对结构在施工过程中的内力产生影响。由于施工现场测试仪器精度以及人员方面的影响，使得拉索索力在测试和张拉过程中出现一定的误差，另外，施工过程中混凝土配比上的误差也会造成混凝土容重的变化，最终使容重与起初的设计值产生误差。在斜拉桥的施工中，常见的控制线形方法就是以结构的高程为控制目标，却忽略的在施工过程中对索力的调整，最终使得拉索的索力误差越来越大，致使结构的内力产生变化；在有的工程中，甚至一味地赶工期直接跳过对索力的调整工序，在索力未到达最佳状态的情况下进行后期的施工工作。收缩和徐变是混凝土在浇筑完成后自

8、身带有的特性，他们随着时间的推移使结构在内力和变形上发生着微妙的变化，等持续到一定的年限后对结构影响会明显降低，但是在浇筑混凝土的初期一般是不容忽略的，但是这种收缩和徐变参数怎样准确的取值，目前并没有非常准确的文献资料。.........第三章斜拉桥拉索更换方案研究.........183.1概述....183.2依托工程..........223.3计算模型的建立.....273.3