斜拉桥钢绞线斜拉索下料长度计算

发表时间:2018/5/8   来源:《建筑学研究前沿》2017年第35期   作者:郝立林 唐左平
[导读] XX长江公路二桥为主跨806m斜拉桥,斜拉索采用同向回转钢绞线斜拉索系统。

浙江交工集团股份有限公司  浙江杭州  310000
摘要:XX长江公路二桥为主跨806m斜拉桥,斜拉索采用同向回转钢绞线斜拉索系统,同向回转钢绞线斜拉索系统中的拉索为无粘结钢绞线拉索,采用的镀锌钢绞线为成品索,因此对钢绞线下料长度计算的精度尤为重要,本文中采用悬链线长度计算公式进行钢绞线的无应力长度的计算,并考虑了其余一些影响量来计算钢绞线下料长度,并且成功的应用于实际施工中。
关键词:斜拉索 钢绞线 下料长度 计算

 
        1、工程概况
        XX长江公路二桥跨江主桥布置为(100+308+806+308+100)m,全长1622m,为双塔四索面全漂浮体系斜拉桥。斜拉索采用同向回转钢绞线斜拉索系统,同向回转钢绞线斜拉索系统中的拉索为无粘结钢绞线拉索,是将每根拉索穿过桥面一侧锚具,绕过索塔后锚回到桥面同桩号截面的另一侧锚具,形成一对同编号拉索,鞍座巧妙的将拉索的拉力转换为环形径向压力传递给索塔。
        本项目单塔共设置25对斜拉索,1-3为常规斜拉索,4-25为同向回转斜拉索,钢绞线根数根据索的受力不同从17根-41根都有,最长的拉索近900米。拉索均为梁端锚固。
        斜拉索采用高强度、低松弛、热镀锌Φs15.2mm镀锌钢绞线索,σb=1860MPa,镀锌钢绞线外包PE管,锚具为夹片锚。本项目采用的镀锌钢绞线为成品索,均在工厂加工完成后,运输至施工现场,因此对钢绞线下料长度计算的精度尤为重要。
        2、钢绞线下料长度计算
        斜拉索的下料长度与穿索工艺有关,本项目斜拉索穿索采用三角循环系统,采用单根钢绞线穿索,根据穿索工艺,钢绞线分为两种,一种为加长索、一种为标准索,加长索用于第一根穿索。
        成品索索长是指在设计温度时无应力状态下缆索锚头端部至锚头端部之间的长度。《公路斜拉桥设计规范》中平行钢丝斜拉索在设计温度时的无应力下料长度计算公式为:
 
        

        根据以上内容对本项目斜拉索钢绞线下料长度进行列表计算,分为标准索和加长索两种,计算稍有不同,计算过程见下表:
表1 标准索无应力长度计算
 
       
        表2中:1、ta点为塔上锚固点、g点坐标为梁端锚固点;2、q1--单根钢绞线的单位自重;3、q2--套管的单位自重;4、q3为牵引线单位自重;5、H--穿索牵引力;5、E--索的弹性模量为1.95×105MPa;
        说明:1、由于斜拉索挂设时,塔上锚固点和梁端锚固点并不完全是不动的,因此这里计算选取坐标需考虑塔端和梁端的变化。2、q索的单位自重一项,因为是加长索长计算,加长索为斜拉索第一根穿索,因此仅需考虑单根钢绞线自重,并且需要将外套管的自重考虑进去,外套管自重根据其直径及壁厚进行计算得出,穿索时外套管内存在一根牵引线,因此重量需考虑。3、H索力一项,采用穿索牵引力进行计算;加长索无应力长度考虑不扣除弹性变形。
根据以上斜拉索无应力长度计算来计算钢绞线下料长度,计算过程见下表:
表3 钢绞线下料长度计算
 
        说明:前面无应力长度内考虑了1.3m的工作长度,未保险起见,此处再考虑2.0m工作长度,两端共4.0m,此工作长度包括锚固段及张拉端修正量,由于塔端锚固点和梁端锚固点距离较远,且实际施工时存在不确定因素,因此此处加长索另外增加5m其他影响量。
        以上长度计算均为在设计温度下的计算,除上述公式所考虑的因素外,挂索计算中还应计入温度变化对索长的影响。同时,斜拉索两锚固端相对高差较大,两锚点处的索力因此而产生一定的差值,塔端张力大,梁端张力小。该差值与缆索的水平张力和水平倾角有关,当索力较大时,该差值所占比例很小,一般可忽略不计,但当索力较小而倾角又较大时,此差值就相对比较可观。差值越大,对计算的柔索长度的影响就越大。因此,各施工计算时应根据情况做必要的修正。
        3、计算结果检验
        根据实际穿索情况,在现场测量割除的钢绞线后,得知加长索割除长度处于5~8m之间,标准索割除长度处于2~4m之间。由此可知,下料长度计算结果较为理想,下料长度满足穿索需要,并且尽量减小了钢绞线的长度,节省了材料投入。
参考文献
[1]《公路斜拉桥设计规范》JTJ 027-96
[2]《公路斜拉桥设计细则》(JTG/T D65-01-2007)
[3]靳明君 张志国.悬链线柔索索长的计算.铁道标准设计,2004.5

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