工程纜風(fēng)索的設(shè)計及張拉要點

1、工程纜風(fēng)索的設(shè)計及張拉要點一、概述：纜風(fēng)索在工程施工中的應(yīng)用非常廣泛，例如在各種拱橋（桁架拱橋、肋拱橋、剛架拱橋、系桿拱橋）的無支架施工及拆除過程中，均必須使用纜風(fēng)索。纜風(fēng)索在橋梁施工中主要有以下三大作用：1、維護拱肋施工中的橫向穩(wěn)定。2、拱肋安裝軸線偏離設(shè)計位置時，需要依靠纜風(fēng)索進(jìn)行糾偏，使拱肋能安裝在設(shè)計軸線上。3、使拱肋能夠承受安裝期的風(fēng)荷載作用。然而長期使用纜風(fēng)索的經(jīng)驗告訴我們，纜風(fēng)索使用少了，固然不足以滿足拱肋穩(wěn)定性的需要（在早期雙曲拱橋的無支架施工中，曾多次出現(xiàn)因拱肋橫向失穩(wěn)而造成重大工程事故），但后來因吸取失穩(wěn)教訓(xùn)而又多用了纜風(fēng)索。雖然多用纜風(fēng)索增加了拱肋的橫向穩(wěn)定性，卻也因此給

2、安裝制造了障礙，甚至給航運安全帶來風(fēng)險，由此說明纜風(fēng)索數(shù)量的多少意義很重要，因此必須通過定量分析來確定合適的數(shù)量。但遺憾的是訖今為止，還未見過任何現(xiàn)成的資料可依。筆者在經(jīng)過多年實踐及深入學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了纜風(fēng)索保證拱肋橫向穩(wěn)定的計算方法，供同行們參考。今以新虹橋拱肋安裝為背景，說明纜風(fēng)索數(shù)量的計算方法和步驟。二、新虹橋概況及安裝簡介新虹橋是一座系桿拱橋，建于無錫區(qū)段的京杭運河上，計算跨徑為60米，橋梁總寬11米另加兩側(cè)各外挑1米的人行道，主拱肋矢高12.5米，矢跨比，荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽車-20、掛車-100的雙車道公路橋。該橋施工的關(guān)鍵是要將主拱肋、系梁、吊桿及橫梁構(gòu)筑成一穩(wěn)定的空間骨架

3、，在這個基礎(chǔ)上再按常規(guī)方法進(jìn)行橋面系的施工。設(shè)計時為縮短航道上空的施工期，主構(gòu)件均采用了預(yù)制裝配式構(gòu)件，采取"先梁后拱"的施工方法，即先在支架上安裝好系梁后，再利用塔架扣索法進(jìn)行拱肋的無支架安裝（如圖一所示）。圖一 塔架扣索法安裝拱肋這里主拱肋分三段安裝，三段間的接頭均采用半剛性接頭，使拱肋連接起來后就能承受軸向力的作用。安裝拱肋時先將拱腳段扣在塔架頂部，中段則利用浮吊吊著，運到就位地點后進(jìn)行拱肋的對接合攏。當(dāng)三段拱肋對準(zhǔn)并進(jìn)行軸線糾偏好后，就可以電焊鋼板接頭，然后將扣索和浮吊漸漸松脫，此時拱肋就靠自身的豎向剛度和橫向纜風(fēng)索維持穩(wěn)定，屹立在拱座上。在對已經(jīng)站穩(wěn)的拱肋接頭主筋

4、電焊和外包砼澆筑的同時，就可準(zhǔn)備第二根拱肋的安裝了。從這里可以看出纜風(fēng)索是維持拱肋橫向穩(wěn)定的關(guān)鍵工具，但如何設(shè)計纜風(fēng)索、需要多少根直徑多少的鋼絲繩才能滿足拱肋橫向穩(wěn)定的需要，這些就是本文所述的重點。三、新虹橋纜風(fēng)的設(shè)置及拱肋橫向穩(wěn)定計算在許多地方，為節(jié)約安裝設(shè)備（如塔架和浮吊），一般均首先實施單肋合攏，然后再進(jìn)行第二根肋的安裝，此時第二根（甚至第三根）肋的穩(wěn)定就可依靠臨時性系桿和第一根拱肋聯(lián)系，達(dá)到同時穩(wěn)定。纜風(fēng)設(shè)置的數(shù)量，考慮到對稱性一般可不少于四根，具體數(shù)量由計算決定，如圖二所示。圖二 拱肋安裝平面圖 這里計算的關(guān)鍵是將纜風(fēng)索看作是彈性支承，將拱肋比作是彈性支承上的連續(xù)梁，利用&

5、quot;能量法"計算這根連續(xù)梁所能承受的軸向力Nk（即臨界力），見圖三。如果NkKN，則拱肋在橫向便是個穩(wěn)定體系。這里K是臨界力安全因數(shù)，N為拱肋實際發(fā)生的軸向力。圖三 拱肋橫向穩(wěn)定計算簡圖將圖三作為計算簡圖。設(shè)拱肋的橫向剛度為EI，纜風(fēng)索的彈性抗力系數(shù)為K，則可以利用以下步驟計算出拱肋所能承受的軸向壓力Nk。1、設(shè)拱肋在橫向屈曲時拱肋偏離設(shè)計軸線y的方程-屈曲線方程可用下式來表示：四、橫向纜風(fēng)索的布置及張拉要點由上計算結(jié)果可見，橫向纜風(fēng)索在拱肋接頭為剛性連接時，一般只需布置二檔；如計算下來臨界力不足時，可加大纜風(fēng)索的直徑；如果再不滿足要求，可對稱布置成三檔（一檔在跨中）或四檔。此時僅需增加U2的計算便可了，但在設(shè)置纜風(fēng)索時要注意以下幾點：1、纜風(fēng)索錨固點位移要小。如果纜風(fēng)索受力后錨固點（地錨）發(fā)生較大的位移，則穩(wěn)定作用減小。因此在吊裝前應(yīng)對可能產(chǎn)生位移的地錨利用船用拉力計試?yán)?、要有便于操作的收緊裝置。一般可先用手鏈滑車收緊后，再裝上花紋螺絲桿等手動拉緊裝置，以便于對拱肋偏移進(jìn)行微調(diào)。3、纜風(fēng)索一定要有安裝張力。安裝張力越大，在外力作用下的位移越小，因此要時常注意使纜風(fēng)索保持有一定的安裝張力。一般安裝張力可根據(jù)地錨和纜風(fēng)索的破斷拉力決定（取破斷拉力的1020%）。4、纜風(fēng)索布置力求對稱，以便于軸線糾偏。結(jié)束語纜風(fēng)索的使用在多種拱橋的無支架施工中，成為不可缺少的工具