拱桥缆索吊装施工索力简化计算方法
钢管混凝土拱桥的缆索吊装施工方法
钢管混凝土拱桥的缆索吊装施工方法摘要：缆索吊装施工法是大跨度拱桥实现自架设施工的主要方法之一,大跨径钢管混凝土系杆拱桥中,钢管拱肋节段多、重量大,本文试论述了在传统的缆索吊装施工方法上进行了创新的主要施工方式。
关键词：缆索吊装施工方式缆索吊装施工是在六十年代应用于双曲拱桥施工的基础上发展起来的。
缆索吊装法在应用于钢管混凝土拱桥的施工后,极大促进了该类桥型的发展,同时,也使自身有了更多的创新,形成了适合钢管混凝土拱桥施工特点的施工技术。
1、千斤顶斜拉扣挂法传统的卷扬机钢丝绳斜拉扣挂悬臂系统设备较多,拉力大,调整困难,施工难度大。
因此在大跨度拱桥施工中开发了千斤顶斜拉扣挂悬拼架设法,以千斤顶张拉系统实现钢管骨架标高调整时的扣索张拉和抬放。
(1)千斤顶斜拉扣挂法施工的顺序。
1)拼装塔架、设置主缆和地锚等,并在预制拼装现场进行主拱肋节段的预制拼装。
2)将预制拼装构件转送至缆索吊装系统下方,由起重机行车系统起吊牵引至指定位置;为了使先吊装的基肋在合龙前保持在一定位置,每吊装一片拱肋,即由扣索临时固定。
3)吊装应从一孔桥的两端向中间对称进行,在最后一节即合龙段吊装就位后,应对各段拱肋进行轴线调整,使各接头位置调整到设计标高以后,才能放松吊索并将各接头接整合龙。
4)将所有的扣索撤除,并浇注钢管内混凝土。
(2)施工注意事项。
缆索吊装设备由主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本部分组成。
其中主要机具包括主索、起重索、结索、扣索、塔架(包含索鞍)、地锚、滑轮、电动卷扬机、手摇绞车和千斤顶等。
主要机具的功能如下:1)主索为施工体系主要的构件,亦称为承重索或运输天线。
它跨越桥墩,支撑在两端塔架的索鞍上,两端锚固于地锚。
调运构件的行车支撑于主索上。
主索的截面积可以根据吊装构件的重量、垂度、计算跨径等因素由计算确定。
2)起重索用来控制吊物的垂直运输,一端与卷扬机滚筒相连,另一端固定在对岸的地锚上。
这样,当行车在主索上沿桥跨方向往复运动时,可保持行车与吊钩间的起生索长度不随行车的移动而改变。
大跨度拱桥缆索吊装合理扣索力及预抬值计算
大跨度拱桥缆索吊装合理扣索力及预抬值计算张依龙【摘要】在无支架缆索吊装方法中,为了避免在拱桥的拱肋架设过程中扣索的张拉次数过多以及调索过于频繁等问题,采用直接计算出拱肋的预抬值来控制拱肋的标高,采用静力平衡法来计算出扣索的索力,根据相应的计算方法计算出拱肋预抬值,参考实际工程案例优化并验证计算方法的正确性和可靠性.【期刊名称】《兰州工业学院学报》【年(卷),期】2018(025)002【总页数】4页(P28-31)【关键词】重载铁路;合理扣索力;数值计算;静力平衡法;桁架式结构;拱肋吊装;【作者】张依龙【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U448.220 引言根据大跨度钢管混凝土提篮拱桥的结构特征，确定施工中的控制原则是：确保拱肋结构稳定的状态下，采用拱肋的线形和应力2个方面，在施工中以变形控制为主，应力应变控制为辅[1].桁架式钢管拱桥的架设通常采用无支架缆索吊装法施工.由于桁架式的钢管拱肋容易被加工精度、焊接精度以及在焊接过程中的焊接变形因素影响，在实际施工过程中合拢长度和在设计阶段的理论计算长度有一定的出入，为了减小上述因素的影响，在施工中通常采用预留合拢段方法，在合拢阶段预留长度20、30 cm的变化值[2-3].由于钢管拱桥的拱肋合拢后的拱轴线形会对以后成桥的线形产生不可逆的影响，因此在施工过程中的施工控制是整个施工阶段的关键，这就需要非常精确的计算出扣索的索力和预抬高值进行参考.1 利用静力平衡法计算缆索吊装过程中扣锁的索力及预抬值采用斜拉扣挂悬臂拼装法架设钢管拱肋(见图1)，节段的安装一般要经历4个阶段：“空间定位”、“临时连接”、“受力转换”和“接缝的焊接”，一般在这些施工阶段，容易出现如下问题：图1 拱肋吊装示意图1) 空间定位阶段，主要是节段空间精确定位过程较为困难，需要很多次的反复调整才能完成新、旧节段的对接，是一个非常耗时的过程.2) 临时连接阶段，为了便于施工，一般在相邻节段采用内法兰的形式通过螺栓来连接相邻的两段,而在拱肋吊装节段，由于节段处于应力状态下，在吊装过程中所造成的变形很小，在这种情况下也会影响螺栓的对接精度.3) 受力转换阶段，主要是拱肋节段重量从缆索吊装的节段向扣索扣挂的过程中出现力的转换.如果扣索索力大小计算不当，就会造成对接焊缝宽度过大或无法脱钩，影响后期施工的质量和精度[4-6].4) 焊缝的焊接阶段，由于在临时连接的情况下接口处会产生较大的弯矩和剪力，容易造成焊缝宽度增大或错边的现象，此外，由于夹片滑动或钢绞线的松弛、锈蚀，会经常发生拱肋的线形降低的现象，影响成桥线形和施工质量.为解决以上施工阶段出现的问题，将计算示意图简化为如图2所示，采用静力平衡法来计算扣索的索力.图2 静力平衡法计算示意图静力平衡法计算公式为(1)(2)Vi=W+Vj-Tsin(α-β),(3)Hi=hj+Tcos(α-β),(4)式中,W为节段自重，作用在斜梁的中心位置；α为节段斜梁与扣锁的夹角；T为扣锁索力；Hj、Vj为接头j处的水平方向力和竖直方向力，均是由上一节段传递而来；Hi、Vi分别为接头i处产生的水平方向力和竖直方向力；l2、l1分别为扣点k到接头j和接头i在水平方向的投影值；h1、h2分别为扣点k到接头j和接头i在竖直方向上的投影值.第一次计算由本节段扣挂所产生的扣锁索力时，Hi=0，Vi=0.计算合拢段产生的扣锁索力时，按合拢段重的25%～40%作用在上一节段端头上，即：Hi=0，Vi=(0.25～0.4)W合拢段量，然后依次递推计算各节段扣索的索力值.简化后的拱肋预抬值计算示意图如图3所示.拱肋预抬值计算公式为(5)(6)(7)(8)(9)(10)式中,Δli为第i根扣锁张拉端千斤顶理论行程；li为扣锁索长；lik为背索索长；Ai 为扣锁截面面积；Eφ为扣锁弹性模量；Ti为扣锁索力；β为背索与塔轴的夹角；βi为扣索与塔轴的夹角；a为塔轴中心到拱脚中心的水平距离；h为名义塔高，指塔顶到拱脚中心的垂直距离，h=h1+h2；h1为实际塔高；h2为塔底到拱脚截面中心的垂直距离；s为节段弦长；Δyi为预抬高量；xB、yB为节段在xy方向上的投影长.图3 拱肋预抬值计算示意图2 工程实际应用龙门黄河大桥在陕西省和山西省交界处的禹门口地区跨越黄河，该桥梁的跨度为202 m，属于大跨度钢管混凝土拱桥，为蒙华重载铁路的阶段控制性工程，属于蒙华线路的节点性工程.所处的区域地面起伏相对较大，河底高程大约在370～380 m，两岸山峰高程最高处可达900 m.设计里程为DK505+956.1～DK506+224.6，桥梁全长268.5 m.全桥采用1-202 m中承式钢管混凝土提篮拱桥的结构形式，计算跨度为202 m，立面投影矢高为50.5 m，矢跨比为1/4，拱肋横向内倾角为6°，拱脚部位拱肋的中心距为20.0 m，拱轴线采用悬链线形式，拱轴系数m=1.6.桥面采用钢-混结合梁，主梁孔跨布置为(2×19+2×13.5+14×9+2×13.5+2×19)m.两侧桥台均采用一字台，浩方各施工阶段的预抬台均采用柱桩，三方台采用明挖基础.边墩采用墩柱倾斜的框架式支墩，将拱座作为其基础.拱肋侧面图及全桥示意图详见图4～5.图4 拱肋侧面由公式(1)～(10)可知，拱肋桁架节段的长度和重量为Wi.该处在计算竖直方向的投影值h1、h2时需要考虑预拱度的影响.此外，在计算吊装的第一节段S1的扣索索力时，由于吊装的只有S1自身节段，无其他节段扣挂，因此H1=0，V2=0,代入式(1)，即可计算出S1节段的扣索索力为419.2 kN.同理，在计算吊装S2节段时，H2=0，V2=0,由式(2)可得S2节段的扣索索力为图5 全桥立面(单位：cm)将β代入式(3)、(4)，即可计算出S2节段对S1节段的推力H21、V21，代入式(1)即可得705.95 kN.以此类推，可计算其扣索索力值如表1所示.将各吊装阶段索力代入预抬量计算公式可得预抬高数值，便于施工时的标高控制.将扣索索力值(表1)代入式(6)～(10)，可计算出其余各参数，代入式(5)，即可得出每节段吊装时的预抬值，其结果如表2所示.由表1可知，缆索吊装系统扣索索力大小随下一节段钢管拱肋的吊装过程逐步增大，其索力值大小和钢管节段自重成正相关增大.每吊装一节段的拱肋，可等效为在上一节段的端部施加可分解为水平方向和竖直方向的集中力荷载.由表2可知，拱肋标高的预抬值和每节段的扣索索力大小有关，由于该桥的拱肋横向内倾角为6°，故其全桥的内外侧拱肋标高大小不一致，会有小范围的偏差，但由于吊装过程中其拱肋处于固结状态，所以其预抬值的大小一致.在表2中可以看出上弦拱肋预抬值计算结果的差值最大，出现在S5节段，大小为9.089 mm；其差值比例最大出现在S1节段，其差值占预抬值大小的比例为16.5%.表1 静力平衡法扣索索力 kN索力安装阶段T1T2T3T4T5T6T7安装S1段419．20安装S2段705．95391．75安装S3段576．61615．91418．44安装S4段522．86432．77716．89589．19安装S5段436．34339．73471．84860．37822．67安装S6段346．63225．40281．93457．001047．351272．86安装S7段273．44134．66117．90224．94444．171242．151752．43表2 缆索吊装拱肋各节段预抬值 mm节段上游下游内侧外侧内侧外侧S118．05416．56819．85118．120S2125．124124．326121．746120．075S3279．287227．931280．446279．617S4606．636600．084606．76560 7．346S5705．188703．634711．486712．723S6713．597712．813715．289715．453S7400．622400．300401．087401．0373 结语本文采用静力平衡法计算出了龙门黄河大桥的缆索吊装系统的索力并采用对应的计算方法计算出了拱肋的预抬值.施工过程中避免了扣索的张拉次数过多以及调索过于频繁等问题，在整个施工阶段只调整2次索力，分别在节段吊装时以及合拢前，此方法具有施工简便，周期短，进度快等优点.参考文献：[1] 陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京：人民交通出版社，1999.[2] 项海帆.高等桥梁结构设计理论[M].北京：人民交通出版社，2001.[3] 戴鹏.钢管混凝土拱桥拱肋无支架缆索吊装合理扣索力的优化设计方法研究[D].西安：长安大学，2004.[4] 刘鹏.桥梁无支架缆索吊系统的设计与施工技术[J].交通科技，2008，227(2)：31-33.[5] 王令侠.新建南广铁路西江特大桥4200k N横移式缆索吊机设计[J].铁道标准设计，2014，58(3)：59-63.[6] 罗亭.拱桥缆索吊装施工索力简化计算方法[J].公路工程，2016，41(3)：122-125.。
拱式结构吊杆张拉索力计算方法综述
拱式结构吊杆张拉索力计算方法综述孙九春【摘要】由于中小型拱式结构在不同的张拉阶段结构所处的力学状态不同,而吊杆张拉力的计算方法与结构的力学状态密切相关.系统地阐述了正装法、倒装法、影响矩阵法、无应力状态法的应用思路、计算步骤以及各类方法的优缺点,指出了各方法在不同张拉阶段的适用范围:脱架阶段可采用倒装法、正装法和无应力状态法,影响矩阵法应当慎重使用;脱架以后,影响矩阵法由于其与张拉顺序无关的特点而得到广泛应用,也可采用直接迭代法与无应力状态法,一般不采用倒装法.对于异型结构可将无应力状态法中的锚头拔出量转化为吊杆张拉力,利用无应力状态法的优点实现多根吊杆的同步张拉.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2010(026)004【总页数】6页(P154-159)【关键词】吊杆;正装法;倒装法;影响矩阵法;无应力状态法【作者】孙九春【作者单位】腾达建设集团股份有限公司,上海,200122【正文语种】中文1 吊杆张拉计算方法研究现状随着我国社会经济的发展,全国各地也出现了各种采用吊杆作为传力结构的异型拱桥,突破了传统的系杆拱桥的概念,拱肋的形式呈现多样化。
由于结构的特殊性,其施工具有如下特点:先设置临时支架施工桥面系,然后再施工拱肋,最后通过张拉吊杆将桥道结构与承重结构形成一体。
由于这类结构体系需要通过吊杆张拉形成,可称之为吊杆张拉拱式结构。
与其他支架施工的斜拉桥和自锚式悬索桥张拉控制目标不同,一般情况下拱式结构的构件变形通过预拱度实现,内力通过吊杆张拉来传递,当吊杆索力满足设计要求时,结构的各项力学指标也能满足设计要求。
由于张拉过程中主要控制量是吊杆索力,因此这类结构在吊杆张拉过程中遇到的问题也主要与索有关,如吊杆索力目标、张拉顺序、每次张拉时的索力值、张拉次数、张拉过程中的结构安全等,统称为“吊杆张拉”问题。
“吊杆张拉”问题可分成两类。
第一类问题是如何确定吊杆在各阶段的索力目标值,即各阶段每根索的最终值是多少。
缆索吊装系统主索的受力与变形计算
缆索吊装系统主索的受力与变形计算陈俊松;刘飞【摘要】Given the fact that most of the popular theories of suspension cables are complicated and hard for constructors to control, this paper proposes a new and simple method to calculate the stress and deformation of cable-hoisting systems. A construction case is presented based on this new method. Tensile force, deflection and security coefficients are calculated accurately to verify the validity of the method. With this calculation method, both deformation and security coefficients of main cables in the cable-hoisting system with different tensile force can be obtained to help construction entities to choose the suitable suspension cable structure. The proposed method is believed to help construction entities to design cable hoisting systems and can serve as the basis for construction field control to improve construction safety.%针对目前悬索理论复杂、不便于施工技术人员掌握的特点，本文提出了一种计算缆索吊装结构受力和变形的简易方法，并应用该方法进行了案例分析，准确计算出主索系统的拉力、挠度和安全系数，验证了该方法的有效性。
主索计算——精选推荐
某拱桥采用无支架缆索吊装，已知主索跨径l=152.90m,两边跨各为50m，采用4∅436×19+1为一组的麻芯钢丝绳，两塔架高差为4.4米，吊运块件重Q=300kN（一段拱肋净重282kN，另加吊具、跑车等重18kN），采用双吊点起吊，吊点的水平距离为13.56m，要求在桥跨中点能保持 0=6.5m吊装空间（换算到两索塔中点）′=6.84m，另拱顶标高为325.25m，使计算主索。
解 1、计算主索单位重和破断力查附录三，主索单位重：g=4×6.63kg/m=26.52kg/m=0.265kN/m采用公称抗拉强度为1700MPa的钢丝绳，其破断拉力总和等于701.6mm2×1700MPa=1192.7kN查附表三，其换算系数为0.85所以钢丝绳总破断力：T n=4×1192.7×0.85=4055.2kN2、主索最大张力和强度验算CD点标高=325.25+′=325.25+6.84=332.09m跨中主索垂度：f max=345.29−332.09−2.2=11.0m（主索受力延伸达到平衡以后的数值）主索最大水平张力：H max=M maxf跨中M max可简化为图14-2所示的计算图示，由此得：M max=Ql4−Q2×13.562+gl28cosβ=11225.2kM·mtanβ=l=4.4152.9β=1°39′cosβ=0.9996代入后得：H max=1020kN主索最大张力：T max=H maxcos10°43′=1038kN不考虑冲击系数，主索的安全系数为：k=T nT max =4055.21038=3.9上述计算是已知主索在吊装过程中的跨中最大垂度f max来求主索的最大张力。
主索垂度也可根据经验稳定，一般为114~118L，这里L为主索跨径。
如需通过计算确定跨中最大垂度f max，则可按下面计算确定。
大跨径拱桥斜拉扣挂施工浪风索索力计算
第18卷 第6期 中 国 水 运 Vol.18 No.6 2018年 6月 China Water Transport June 2018收稿日期：2018-02-26作者简介：王 涛（1992-），男，贵州大学硕士研究生，研究方向为桥梁结构仿真分析。
大跨径拱桥斜拉扣挂施工浪风索索力计算王 涛，杜 斌，王学敏（贵州大学，贵州 贵阳 550025）摘 要：本文提出采用计算横向浪风索对拱肋横向位移的约束刚度，以确定斜拉扣挂施工过程中横向浪风索的张拉力值。
采用空间有限元软件Midas Civil 进行建模，并通过未知荷载系数法计算得到在作用横向荷载时浪风索的索力，与本文计算的浪风索索力进行对比，结果表明，通过等效约束刚度法所计算的浪风索力与有限元计算结果吻合较好，并且能够在施工过程中很好地控制横向风载作用下拱肋的横向位移。
关键词：约束刚度；斜拉扣挂；浪风索力；横向位移中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2018）06-0173-02一、前言斜拉扣挂施工是大跨径拱桥主要的施工方法之一，近年来，我国采用该方法施工了多座大跨径混凝土拱桥，如主跨195m 的六圭河特大桥[4]、205m 的天池特大桥[5]。
施工过程中横向设置浪风索以拱肋横向位移和调整轴线位置，现有的施工过中，中小跨进的拱桥进行横向浪风索的设置时，通常根据经验布置浪风索，对于7段以上的吊装，则采用有限元软件进行计算。
由此存在两个问题：①索的横截面积与张拉力只是经验值；②有限元计算时不能给出各段浪风索合理的截面面积。
本文就以上两个问题，提出采用等效横向约束刚度的方法，计算浪风索张拉索力。
二、浪风索索力计算 1．概念的提出及力学模型 （1）概念的提出斜扣挂施工中，受到横向荷载，拱肋发生横向偏移，由于拱脚约束的存在，其横向偏移表现为绕拱脚的旋转，设置在拱肋前端的浪风索在设置处实质上是为拱肋提供了横向的约束刚度αsin ⋅k ，k 为浪风索的张拉刚度：l EA k /=式中：E-浪风索钢丝绳的弹性模量；A-浪风索横截面积；l -浪风索的计算长度。
5.3.2拱桥缆索吊装施工
»卧式叠浇
构件堆放（尽可能卧放、卧放时应垫三点、应同高度）两辆吊车联合起吊
缆索吊装施工过程•缆索吊装设备
–主索:承重索
–起重索:承受吊重
–牵引索:牵引天线滑车–扣索:暂时固定分段拱肋–安全索:辅助索–风缆:稳定塔架–横移索:横向移动
–
天线滑车:在主索上运行、起吊装置
（2）缆索吊装施工
拱桥缆索吊装施工
悬挂边段或次边段拱肋后单基肋合龙
～需要两组主索设备
～两组主索设备但扣索和卷扬机设备不足时采用。
双基肋同时合龙
单基肋合龙
留索单肋合龙有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）。
吊装方案吊具吊索计算公式
吊装方案吊具吊索计算公式咱来说说吊装方案里吊具吊索计算公式那些事儿。
一、钢丝绳（吊索）拉力计算。
1. 单根钢丝绳垂直吊装。
要是你就用一根钢丝绳垂直吊一个物体，那这根钢丝绳受到的拉力就等于物体的重力。
公式就是F = G，这里的F是钢丝绳的拉力，G是物体的重力。
重力咋算呢？G = mg，m是物体的质量（单位是千克），g是重力加速度，大概是9.8牛/千克（在粗略计算的时候也可以取10牛/千克）。
比如说，你要吊一个100千克的东西，那它的重力G = 100×9.8 = 980牛，那这根钢丝绳的拉力F也就是980牛。
2. 多根钢丝绳垂直吊装且均匀受力。
假如你用n根钢丝绳垂直吊一个物体，而且每根钢丝绳均匀受力的话，那每根钢丝绳受到的拉力就等于物体重力除以钢丝绳的根数。
公式就是F=(G)/(n)。
就好比你用4根钢丝绳吊一个4000牛的东西，那每根钢丝绳的拉力F=(4000)/(4)=1000牛。
3. 倾斜吊装（单根钢丝绳）当钢丝绳倾斜吊装物体的时候，情况就有点复杂了。
这时候钢丝绳的拉力可就不等于物体的重力了。
我们得用三角函数来算。
如果钢丝绳和垂直方向的夹角是θ，那钢丝绳的拉力F=(G)/(cosθ)。
比如说，你吊一个1000牛的东西，钢丝绳和垂直方向夹角是30度，那cos30^∘=(√(3))/(2)，这根钢丝绳的拉力F=(1000)/(frac{√(3)){2}}≈1155牛。
二、吊具（吊钩等）的受力计算。
1. 简单吊钩垂直受力。
对于吊钩来说，如果是垂直吊装，它受到的力就是物体的重力。
和前面单根钢丝绳垂直吊装时钢丝绳拉力计算一样，F = G。
2. 多个吊点通过吊具吊装。
要是有多个吊点通过一个吊具吊装物体，那这个吊具受到的合力还是等于物体的重力。
但是呢，在考虑吊具的强度等问题时，你得分析每个吊点对吊具的分力。
这时候就又得用到三角函数啦。
假如有两个吊点，它们和水平方向的夹角分别是α和β，物体重力是G，那这两个吊点对吊具的分力F_1和F_2可以根据力的分解来计算。
拱桥缆索吊装施工方案
拱桥缆索吊装施工方案一、工程概况1.1江瑶大桥位于寿宁县芹洋乡政府附近寿宁城关至南溪段B2标段（九岭至尤溪段）二、编制依据2.1施工设计图2.2现场调查情况三、缆索吊装施工方法及施工顺序3.1总体方案吊装系统设计采用一套吊装设备单基肋合拢成拱，吊装时先中间后两边循环合拢。
主索采用塔架,扣索另用扣索架,扣索架设在拱座两端。
塔架的高度根据扣索的布置情况确定。
控制吊重按最大的拱肋拱脚段来设计，最大吊重为55T，考虑配重及冲击载荷设计员重为75吨。
根据地形条件主缆索净跨取180米，两岸塔架取等高，各为30米，采用贝雷桁架拼装而成。
主地锚采用重力式地锚。
3．2吊装施工工艺流程框图（见附后表）3．2．1主索系统及主跑车主索设置为二组，每组主索由4根Ф47.5钢丝绳组成，并通过移动塔顶主索鞍实现逐肋对中吊装。
主索两端设置80T转向滑车将主索并成4排，保证主索的收紧及均匀受力，并用收紧滑车组调节主索的垂度、张力，使其符合设计要求。
主索最大张力H=135T ，跨中最大吊重时最大垂度为11.25米，空载垂度为8.06米，主索安全系数为K=3，拱肋采用下吊正就位。
主索的安装采用小拖大的间接拖拉方法安装。
主跑车为七门60T级跑车，双跑车设计吊重为120吨。
施工时在拱座上预埋千斤扣，将两台跑车固定在上面，同时穿好跑车间的间距绳，布置主索的同时即可将跑车穿绕在主索上，主索穿绕完毕后再慢慢放松跑车固定绳，同时收紧主索，跑车才慢慢升上天空。
主索的收紧利用主地锚和桥台之间的空间来收放，完成主索及跑车的布置。
3.2.2起重系统拱肋在预制梁场采用人工横移至主索正下面，拱肋吊点为预留孔穿穿吊带结构。
拱肋每端采用四点起吊，每台吊梁跑车配置一组起重机构，在桥两岸主地垄上设两台8T起重卷扬机机组，作为起升动力，每根起重索用Ф21.5钢丝绳走12布置，活端通过塔架顶转向进入8T 起重卷扬机，死端通过跑车定滑轮固定在对岸地锚上。
起重索拉力安全系数为K=5。
缆索吊机系统计算
缆索吊机系统计算、基础资料142.16 L2=330 L3=142.16标高和尺寸单位：m;吊重：KN钢绳选用规格表表1二、主绳计算1、主索受力计算：作用于主索的力由两部分组成，一是均匀荷载，二是集中荷载。
均匀荷载G 由起重索、牵引索、主索三部分自重组成：G=(g1+g2+g3)L2根据表1，并将L2=330m 代入上式，有：G= (0.07929 9+0.01683 2+0.02768 2) X330=264.9KN集中荷载由两部分组成，即主拱肋最大段重P i = 4 5 0 KN (主拱肋设计吊重4 0 0 KN，计入50KN超重)，吊具和施工荷载、配重P 2=60KN，集中荷载为：P = P [+P 2= 4 0 0 + 5 0 + 6 0 = 5 1 0 KN当集中荷载作用于跨中时，主索承受最大水平张力，其值由下式求得：H m=〔GL 2+ 2P(L 2-a)J/(8f m)式中，f m=L 2/ 1 4 = 3 3 0 / 1 4 = 2 3 °57m,fm为主索最大工作垂度。
a—双点吊装点间之距离，a = 20 m,代入上式，得：H m=[264.9)330+2) 510) (330-20)]/(8) 23.57)=2140.5KN 竖向力V=(P+G)/2=(510+294.6)/2=387.45KN 主索最大张力T m=(H m2+V2)1/2=(2140.52+387.452)1/2=2175.3KN 由于主索自重产生的张力为：T G=(H G2+V G2)1/2={[GL 2/(8f m)]2+(G/2)2} 1/2={[264.9)330/(8) 23.57)]2+(264.9/2)2}1/2=482.2KN由于集中荷载作用产生的张力为2 2 1/2T P=(H P2+V P2)1/22 2 1/2={[2 X 510X (330-20)/(8X 23.57)f+(510/2)2} =1696.3KN 主索张力安全系数K=[T]/(1.2T p+T G)=1072X 9/(1.2X 1696.3+482.2)=3.8>[K]=3 上式中，1.2—系数，计入20%超重。
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拱桥缆索吊装施工索力简化计算方法罗亭【摘要】The cable erection construction are wide using in process of arch bridge construction,in order to analysis the cable force ,we proposed a simple method which used the dead load multiplication by impact coefficient instead of dynamic load to calculate the cable force,then the dynamic solving process were changed into the problem of catenary equation under the action of single force.On the basis of project of Mo Dao Xi grand bridge,the method of cable force calculate were used in the project of cable erection.The value of cable force between calculated and measured was fitted.The research show that the cable safety factor are higher than 4 in process of bridge construction.The calculation methodthat we proposed are apply to the arch bridge construction.%缆索吊装施工方法广泛应用于拱桥建设中，为分析吊装过程中缆索索力大小，提出一种以静荷载乘冲击系数来替代滑移移动荷载，将缆索吊装动态过程简化为静态集中力作用下悬链线方程求解的方法。
以磨刀溪特大桥施工为背景，应用该方法计算吊装系统的缆索施工阶段的索力，同时对比试吊装试验的实测数据值。
研究表明：在吊装过程中，每个施工阶段缆索强度安全系数大于4，满足施工安全。
本文提出的简化计算方法适用于缆索吊装施工的缆索索力计算。
为拱桥缆索吊装索力计算提供参考。
【期刊名称】《公路工程》【年(卷),期】2016(041)003【总页数】4页(P122-124,140)【关键词】桥梁工程;缆索吊装;索力;悬链线方程【作者】罗亭【作者单位】湖南省交通科学研究院公路勘察设计分院，湖南长沙 410015【正文语种】中文【中图分类】U445.46在我国拱桥建设中，缆索吊装施工方法应用较为广泛[1，2]。
缆索的安装长度即无应力索长需要精确给出，同时为了保证缆索索力在施工过程中具有足够的安全储备，需精确计算缆索索力需要得到来确定缆索截面设计面积。
解决拱桥缆索吊装施工过程中索力大小和线性问题属于分段悬链线计算理论问题[3，4]。
缆索吊装系统边跨受力分析与悬索桥边跨拉索受力相同。
而主跨受力分析中，吊装系统中为两滑动竖向向下的拉力。
相对于悬索桥静力分析更为复杂。
建立一种更为简便和准确的计算方法显的尤为重要。
本文提出一种以静荷载乘冲击系数来替代滑移移动荷载，将缆索吊装动态过程简化为静态集中力作用下悬链线方程求解方法。
1.1 主跨索力分析(见图1)在缆索系统没有工作时段，主跨缆索只受本身自重作用，缆索的张力为：式中: q为缆索单位自重，f为设计垂度，缆索的伸长量为[5]：式中: n为矢跨比，E为缆索的弹性模型，A为缆索的面积，L为主跨跨径。
缆索自重作用下的有应力索长为[6]：自重作用下的无应力索长为：S0=S-ΔS主跨主缆重量为：G=qS0缆索在工作状态下，相当于两个移动向下的拉力，在缆索上进行滑动。
线型在不停变化很难求解某时刻工作状态的精确解。
将动荷载简化成静荷载作用:pg=ηpd式中: Pd为动荷载，Pg为静荷载，η为动力系数。
则索的水平分力为[7]：式中: x为集中力作用点距坐标原点的距离。
缆索拉力为索的水平分力与竖向分力的合力，可表示为：式中: V为缆索的竖向分力，γ为塔顶缆索的水平夹角。
1.2 边跨索力分析边跨锚啶处拉索的水平分力等于塔顶的水平分力，锚地处竖向分力与边跨缆索的无应力自重之和等于塔顶处缆索的竖向拉力。
故边跨的索力分析(见图2)，主要是求解边跨索的无应力长度。
可建立图2所示的局部坐标系，索曲线为悬链线满足边界条件的索曲线方程组[8]：式中: l为边跨跨径，α和β为形状参数。
边跨有应力索长表达式[9]：边跨无应力索长：2.1 工程简介叙古高速公路磨刀溪特大桥主桥为钢筋混凝土劲性骨架上承式拱桥，跨径L=280 m，净失跨比f/L=3.7∶1，拱轴系数m=2.2，为等高截面悬链线无铰拱，采用先分段缆索吊装劲性骨架并合龙，再浇筑混凝土，施工拱上立柱，最后缆索吊装桥面系28 m小箱梁的施工方案。
吊装系统主体由扣吊塔(扣塔和吊塔合用)、主缆索、工作索、抗风索和扣锚索组成。
其中工作索不参与结构吊装的受力，受水平牵引力作用，主缆为2×3Φ56 mm2的钢绞线，单位重量为q=1.18 kN/m,两边跨主缆与塔顶的水平夹角分别为14°40’和10°4’。
主缆吊装立面示意图如图3所示。
2.2 荷载工况缆索吊装施工属于预制拼装工艺，预制构件存放在叙永岸。
在施工过程中，部分拼装构件需要从位置A(距离相邻塔5 m)滑移到位置C(距离相邻塔5 m)。
在正式施工前，须进行试吊试验确保施工的安全与顺畅。
所有吊装构件的重量和长度如表1所示。
选用小箱梁作为最不利重量的构件进行试吊试验。
分别3个工况。
工况A 为A点匀速上升起吊小箱梁，工况B为从A点滑移B位置保持静止，工况C为从B点滑移至C点保持静止。
主跨荷载分为集中荷载和均布荷载2种。
其中集中荷载由吊装节段重Pl、吊具重P2、起吊索重、牵辅助卷扬机重P3、配重P4组成，考虑冲击系数：1.1，其中吊装节段重P1=450 kN,吊具P2=250 kN,P3=50 kN,P4=50 kN;考虑1.1的冲击系数。
q为主缆自重均布荷载取值1.18 kN/m。
初始设计矢高f=22.4 m。
2.3 计算值与实测数据对比依据本文提出的简化计算方法与缆索系统参数，计算3个工况叙永岸塔顶的拉力与锚啶位置主缆的索为验证本文提出的简化计算方法，在试吊试验过程中，在叙永岸塔顶和锚啶位置分别安置了振弦传感器，对3个施工工况进行应力监测。
振弦感器布置如图4所示。
采用本文计算方法对3个工况进行索力计算并与实测值进行对比。
如表2所示。
由表2可知，工况A，塔顶和锚啶位置计算值与实测值误差分别为22.1%和25.2%。
，工况B两点误差分别为7.4%和4.7%，工况C两点误差分别为5.2%和21.2%。
理论计算值普遍大于实测值，计算偏保守。
表明该简化计算方法可行。
2.4 不同吊装阶段索力对比实测数据，证明计算方法的适用性。
为了分析拱桥施工全过程的安全性，对每个吊装阶段进行索力计算，各阶段索力计算值如表3所示。
并验算安全系数K=[T]/T,其中[T]为钢绞线的容许拉力，本文取工程钢绞线的设计容许拉力为7842 kN。
依据安全系数公式和表示可知各个施工阶段缆索强度的安全系数值的分布规律。
如图5所示。
由图5可知: 工况A塔顶缆索和锚啶区缆索的强度安全系数要小于工况B和工况C。
在吊装阶段j1-1至J1-9缆索的安全系数维持在一个较高且稳定的状态。
到合拢段吊装和小箱梁吊装阶段缆索的安全系数下降较快。
应予以监测。
图5 不同施工阶段索力的安全系数Figure 5 The calble safety factor in process of construction3 结论① 本文提出一种缆索吊装施工中主缆索力的简化计算方法。
该方法计算简便且计算量小。
便于应用于拱桥缆索吊装索力分析中。
② 在缆索吊装过程中，当阶段滑移至主跨跨中位置时，缆索的强度安全性系数降至最低。
应对该阶段进行密切监测。
[参考文献]The Method of Cable Force Calculation in Process of Cable Erection Construction for Arch BridgeLUO Ting(Hunan Communications Research Institutehighway Survey and Design Branch Court, Changsha， Hunan 410015, China)[Abstract] The cable erection construction are wide using in process ofarch bridge construction, in order to analysis the cable force , we proposed a simple method which used the dead load multiplication by impact coefficient instead of dynamic load to calculate the cable force, then the dynamic solving process were changed into the problem of catenary equation under the action of single force. On the basis of project of Mo Dao Xi grand bridge，the method of cable force calculate were used in theproject of cable erection. The value of cable force between calculated and measured was fitted. The research show that the cable safety factor are higher than 4 in process of bridge construction. The calculation method that we proposed are apply to the arch bridge construction.[Key words] bridge engineering; cable erection; cable force,catenary equation[收稿日期] 2015-12-21[作者简介] 罗亭(1983-)，男，湖南湘西人，硕士，从事公路桥梁设计科研工作。