500米级钢管混凝土拱桥建造技术创新

为验证上述缆索吊运系统设计及施工技术是否安全合理，需在正常运行前展开检校工作，主要从现场试吊进行分析。

7.4.3.1　试吊方案

在缆吊系统完成安装后（拱肋正式吊运前），对缆索系统进行试吊。通过试吊，可检验整个缆索吊运系统的工作性能，充分了解各结构受力和偏位情况，对后续拱肋正式吊运具有指导作用。试吊荷载通常应分级进行，合江长江大桥试吊中按设计额定吊重的26%G、52%G、83%G、104%G 及120%G（G 为最大设计吊重200 t）进行加载。26%、52%、83%和104%试吊重物均设置在重庆岸塔架前约35 m处，120%试吊重物设置在驳船位置处。试吊重物为施工单位预制的20 m 箱梁，每片箱梁52.1 t。试吊26%荷载时，吊钩挂1片箱梁；试吊52%、83%、104%时，吊重箱梁数量分别为2、3、4片；试吊120%时在104%基础上加载两个水锚，每个水锚重10 t。

7.4.3.2　试吊结果

在试吊过程中对各个工况下吊塔的应力及变形、扣塔的应力及变形、格子梁的应力、主缆垂度、索力及主地锚的变位进行了监测。由于在测试之前宜宾岸扣塔底部的所有应力传感器均已损坏，于2011年8月23日对宜宾岸的应力传感器进行了补装，所以此次记录的所有应力数据均是试吊荷载引起的应力增量（重庆岸下游江测也是如此）。重庆岸扣塔底其他位置的应力数据由扣塔自重、格子梁自重以及吊塔自重和试吊荷载共同产生。

试吊过程中两岸吊塔、格子梁以及扣塔的应力均在容许范围值内，满足使用要求。证明前述超大跨度钢管混凝土拱桥钢拱肋吊运系统设计及施工技术合理。分析应力数据可发现，由于整个试吊均在上游侧进行，吊塔自重对格子梁底部应力影响较大，再加上吊重的影响，导致上游格子梁铰座底部受力较其他部位应力大；吊塔和扣塔应力均处在较低水平。另外在各个试吊工况下，均出现了吊塔偏位过大的问题，同时导致扣塔偏位增大。试吊52%设计吊重时，由于拖拉牵引绳和后缆风绳位置布置不当，导致两者相互摩擦，以至于试吊至跨中便返回重庆岸进行卸载。此类问题在施工中应该引起注意，提前做好防范工作。(www.xing528.com)

缆索吊运施工方法因跨越能力强、航道影响小且适应性强等众多优点成为大跨度钢管混凝土拱桥最具竞争力的施工方法，但随着拱桥跨度的进一步增大，超大跨度钢管混凝土拱桥应用缆索吊运施工方法时仍面临索跨大、吊运重、索塔高而稳定性差、环境复杂等难题。本节在此背景下开展了超大跨度钢管拱缆索吊运系统的设计研发工作，得到了如下结论：

（1）本着安全可靠、经济适用的原则，对超大跨钢管混凝土拱桥吊运系统进行设计，提出了基于分组设计的主索可横移技术与扁担梁构件抬吊技术，提高了缆索吊运系统的强健性与经济性，且成功应用于合江长江一桥，满足了超大跨（超500米级）钢管拱肋吊运施工的需求。

（2）为保障结构施工过程的安全，开发了新型索鞍横移系统和大节段拱肋水上转向起吊安装创新技术，降低了钢索因磨损而断裂的风险，同时有利于拱肋节段在河道水流湍急情况下的顺利运输和吊运；解决了激流河段船只不能横水流方向停船的问题，且投入小、安全可靠、适用面广。

（3）基于索-轮单元法开展缆索吊机承载索的几何非线性有限元计算，解决了抛物线解析法和常规两节点悬链线单元法在计算连续索结构时无法满足索力连续条件的问题；提出了正、倒两种索-轮单元共同应用的方法，解决了以往方法不能解决荷重点满足索力连续条件的问题。

（4）提出了索-轮单元独立变量Z 迭代求解时初值选择方法，该方法避免了在计算过程反复调试Z 的初值，更易于计算机程序的实现。利用MathCAD工程数学软件编写了计算程序进行有限元分析，同时计算其解析解。以合江长江一桥为例进行验证与比较，状态A解析法和有限元法的最大索力和垂度的计算结果基本一致，状态B解析法和有限元法的最大索力和垂度的计算结果相对差分别为1.4%和1.5%，状态C解析法和有限元法的最大索力和垂度的计算结果相对差较状态A和B大，分别为3.9%和3.8%，均在工程可接受范围内，验证了计算方法的正确性。