[发明专利]一种节段间带铰的大节段吊装自锚式悬索桥设计与施工方法

说明书

本发明公开了一种节段间带铰的大节段吊装自锚式悬索桥设计与施工方法，包括以下步骤：(1)浇筑桥塔、桥墩，搭设满堂支架和临时墩，将主梁架设至满堂支架上；(2)加工主梁节段及两侧的铰接构造；(3)架设各主梁节段至临时墩上，连接各主梁节段两侧的铰接构造；(4)架设主缆，张拉位于各主梁节段的吊杆，当铰接构造的转角差值调整至零，停止张拉吊杆；(5)将相邻主梁焊接为整体，完成后续悬索桥施工步骤。经过本发明的施工步骤，可以有效地解决自锚式悬索桥大节段吊装施工难以达到合理成桥状态的难题，进一步提升大跨度、有临时通航要求的自锚式悬索桥的竞争力。

技术领域

本发明属于桥梁设计与施工技术领域，具体涉及一种节段间带铰的大节段吊装自锚式悬索桥设计与施工方法。

背景技术

自锚式悬索桥与地锚式悬索桥的最大区别在于，地锚式悬索桥的主缆锚固于大地上，而自锚式悬索桥的主缆锚固于主梁上，由主梁承担主缆传递来的巨大水平分力。地锚式悬索桥的施工方法较为简单：先架设主缆，将主缆通过锚锭锚固于大地上，再将主梁节段逐一吊装至设计位置，此过程中，主缆内力均由锚锭承担。自锚式悬索桥由于没有锚锭构造，因而需要将主缆锚固于主梁上，由主梁来承担主缆的水平分力，此为成桥状态时的自锚式悬索桥受力状态。但在施工过程中，对于节段拼装架设的主梁来说，主梁在未形成整体前无法承受强大的主缆水平分力。因此如何在施工过程中让主梁承担主缆锚固力成为自锚式悬索桥设计和施工的重难点。

目前自锚式悬索桥施工方法主要有两种：先缆后梁和先梁后缆。先缆后梁是通过预先设置临时措施，来承担施工过程中主缆传递来的水平分力，在主梁形成整体后，将临时措施锚固力传递至主梁；先梁后缆则是先将主梁形成整体并可以承受水平分力，然后进行主缆架设、吊杆张拉等施工。

先缆后梁的施工过程与地锚式悬索桥相似，在施工过程中，设置一些临时构件，其作用是承担主梁吊装过程中主缆传递的锚固力。随着主梁吊装的进行，主缆的内力也随之增大，因此临时构件的结构设计取决于吊装最后一块主梁时的主缆内力。由此可见，先缆后梁的自锚式悬索桥的跨度大小取决于临时构件的强度和刚度值。若要实现较大跨度的自锚式悬索桥施工，则需要价格昂贵且复杂的临时构件，往往得不偿失。

公开号为CN106149569A、CN204418031U和CN104652285A的中国专利提出采用塔-梁临时锚固装置，通过该临时锚固装置来承担施工过程中的主缆水平分力；但随着自锚式悬索桥的跨度不断加大，主缆的水平分力也在不断加大，主梁和墩塔之间的临时固结以及墩塔自身的抗推刚度限制了自锚式悬索桥跨度的进一步加大。

先梁后缆是目前自锚式悬索桥较为常用的施工方法之一，相比于先缆后梁的施工方法，该方法因无需复杂昂贵的施工临时措施而备受推崇。先梁后缆通常采用支架法施工：在全桥范围内搭设满堂支架，在支架上架设主梁并将主梁焊接成整体，随后进行主缆锚固施工及吊杆张拉。对于跨度较小、桥下无临时通航要求且河床深度较小的自锚式悬索桥，支架法施工较为经济且操作简便；但对于跨度较大且跨越河床较深，或者有桥下临时通航要求的自锚式悬索桥，支架施工的经济成本陡然增加，尤其对于桥下有临时通航要求的桥址，支架法施工已不再适用。

进而，先梁后缆衍生出不设置满堂支架的主梁架设方法，例如斜拉扣挂法、顶推施工、大节段施工等。

斜拉扣挂法是东苕溪大桥提出的一种较为新颖的施工方法，其公开的专利号为CN107059637A和CN106149569A，这些专利提出了采用临时钢塔和临时斜拉索的方法进行悬臂拼装主梁节段，施工中由临时钢塔和临时斜拉索先承受主梁自重力，待主梁形成整体后进行吊索张拉施工，实现体系转换；为了充分利用临时斜拉索的拉索力，该施工方法往往需要较高的临时钢塔，从而导致钢塔纵向刚度较小，对主梁节段定位和监控带来困难；随着跨度的加大，临时钢塔可能比永久桥塔造价更高。