工程缆风索的设计及张拉要点说课材料.doc

工程缆风索的设计及张拉要点精品资料工程缆风索的设计及张拉要点一、概述：缆风索在工程施工中的应用非常广泛，例如在各种拱桥（桁架拱桥、肋拱桥、刚架拱桥、系杆拱桥）的无支架施工及拆除过程中，均必须使用缆风索。缆风索在桥梁施工中主要有以下三大作用：1、维护拱肋施工中的横向稳定。2、拱肋安装轴线偏离设计位置时，需要依靠缆风索进行纠偏，使拱肋能安装在设计轴线上。3、使拱肋能够承受安装期的风荷载作用。然而长期使用缆风索的经验告诉我们，缆风索使用少了，固然不足以满足拱肋稳定性的需要（在早期双曲拱桥的无支架施工中，曾多次出现因拱肋横向失稳而造成重大工程事故），但后来因吸取失稳教训而又多用了缆风索。虽然多用缆风索增加了拱肋的横向稳定性，却也因此给安装制造了障碍，甚至给航运安全带来风险，由此说明缆风索数量的多少意义很重要，因此必须通过定量分析来确定合适的数量。但遗憾的是讫今为止，还未见过任何现成的资料可依。笔者在经过多年实践及深入学习基础理论的基础上，总结出了缆风索保证拱肋横向稳定的计算方法，供同行们参考。今以新虹桥拱肋安装为背景，说明缆风索数量的计算方法和步骤。二、新虹桥概况及安装简介新虹桥是一座系杆拱桥，建于无锡区段的京杭运河上，计算跨径为60米，桥梁总宽11米另加两侧各外挑1米的人行道，主拱肋矢高12.5米，矢跨比，荷载标准为汽车-20、挂车-100的双车道公路桥。该桥施工的关键是要将主拱肋、系梁、吊杆及横梁构筑成一稳定的空间骨架，在这个基础上再按常规方法进行桥面系的施工。设计时为缩短航道上空的施工期，主构件均采用了预制装配式构件，采取先梁后拱的施工方法，即先在支架上安装好系梁后，再利用塔架扣索法进行拱肋的无支架安装（如图一所示）。图一 塔架扣索法安装拱肋这里主拱肋分三段安装，三段间的接头均采用半刚性接头，使拱肋连接起来后就能承受轴向力的作用。安装拱肋时先将拱脚段扣在塔架顶部，中段则利用浮吊吊着，运到就位地点后进行拱肋的对接合拢。当三段拱肋对准并进行轴线纠偏好后，就可以电焊钢板接头，然后将扣索和浮吊渐渐松脱，此时拱肋就靠自身的竖向刚度和横向缆风索维持稳定，屹立在拱座上。在对已经站稳的拱肋接头主筋电焊和外包砼浇筑的同时，就可准备第二根拱肋的安装了。从这里可以看出缆风索是维持拱肋横向稳定的关键工具，但如何设计缆风索、需要多少根直径多少的钢丝绳才能满足拱肋横向稳定的需要，这些就是本文所述的重点。三、新虹桥缆风的设置及拱肋横向稳定计算在许多地方，为节约安装设备（如塔架和浮吊），一般均首先实施单肋合拢，然后再进行第二根肋的安装，此时第二根（甚至第三根）肋的稳定就可依靠临时性系杆和第一根拱肋联系，达到同时稳定。缆风设置的数量，考虑到对称性一般可不少于四根，具体数量由计算决定，如图二所示。图二 拱肋安装平面图这里计算的关键是将缆风索看作是弹性支承，将拱肋比作是弹性支承上的连续梁，利用能量法计算这根连续梁所能承受的轴向力Nk（即临界力），见图三。如果NkKN，则拱肋在横向便是个稳定体系。这里K是临界力安全因数，N为拱肋实际发生的轴向力。图三 拱肋横向稳定计算简图将图三作为计算简图。设拱肋的横向刚度为EI，缆风索的弹性抗力系数为K，则可以利用以下步骤计算出拱肋所能承受的轴向压力Nk。1、设拱肋在横向屈曲时拱肋偏离设计轴线y的方程-屈曲线方程可用下式来表示：四、横向缆风索的布置及张拉要点由上计算结果可见，横向缆风索在拱肋接头为刚性连接时，一般只需布置二档；如计算下来临界力不足时，可加大缆风索的直径；如果再不满足要求，可对称布置成三档（一档在跨中）或四档。此时仅需增加U2的计算便可了，但在设置缆风索时要注意以下几点：1、缆风索锚固点位移要小。如果缆风索受力后锚固点（地锚）发生较大的位移，则稳定作用减小。因此在吊装前应对可能产生位移的地锚利用船用拉力计试拉。2、要有便于操作的收紧装置。一般可先用手链滑车收紧后，再装上花纹螺丝杆等手动拉紧装置，以便于对拱肋偏移进行微调。3、缆风索一定要有安装张力。安装张力越大，在外力作用下的位移越小，因此要时常注意使缆风索保持有一定的安装张力。一般安装张力可根据地锚和缆风索的破断拉力决定（取破断拉力的1020%）。4、缆风索布置力求对称，以便于轴线纠偏。结束语缆风索的使用在多种拱桥的无支架施工中，成为不可缺少的工具。目前正逢航道等级的升级改造，有不少已建的系杆拱桥需要拆除，也有较多的拱桥需要新建，在这过程中，都需要使用缆风索来维持拱肋的横向稳定。由此可见，本文对今后类似桥梁的施工具有一定的参考价值。仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢8