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自锚式悬索桥施工全过程缆索线形计算研究及控制
摘要：
自锚式悬索桥是一种具有良好空气动力学性能和结构稳定性的桥梁结构，已被广泛应用于大型跨度悬索桥的建设中。本文针对自锚式悬索桥施工全过程中的缆索线形计算和控制问题，进行了详细研究。首先，分析了自锚式悬索桥结构特点和施工特点，并建立了模型进行计算分析。然后，结合实际工程施工情况，提出了一种基于悬挂索力和桥梁自重的缆索线形计算方法，并设计了相应的控制方案。最后，通过数值模拟和现场实测验证了该方法和方案的有效性和可行性。
关键词：自锚式悬索桥；缆索线形计算；悬挂索力；控制方案
Abstract：
Self-anchoredsuspensionbridgeisakindofbridgestructurewithgoodaerodynamicperformanceandstructuralstability,whichhasbeenwidelyusedintheconstructionoflarge-spansuspensionbridges.Thispaperfocusesonthecalculationandcontrolofcableshapeinthewholeprocessofself-anchoredsuspensionbridgeconstruction.Firstly,thestructuralcharacteristicsandconstructioncharacteristicsofself-anchoredsuspensionbridgewereanalyzed,andamodelwasestablishedforcalculationanalysis.Then,basedontheactualconstructionsituation,acableshapecalculationmethodbasedonhangingcableforceandbridgeself-weightwasproposed,andthecorrespondingcontrolschemewasdesigned.Finally,theeffectivenessandfeasibilityofthemethodandschemewereverifiedthroughnumericalsimulationandon-sitemeasurement.
Keywords:Self-anchoredsuspensionbridge;cableshapecalculation;hangingcableforce;controlscheme.
一、绪论
自锚式悬索桥是一种采用钢索或钢缆连接主缆索和引张缆索以支撑桥面荷载的悬索桥。它不需要土建辅助塔或拉索塔来支撑主缆索，采用了轻型桥塔的自锚式支座，使其拥有良好的结构稳定性和空气动力学性能。此外，由于该结构没有土建辅助塔或拉索塔，导致此桥型式下悬挂索的线形较为敏感，因此需要进行缆索线形的计算和控制。本文将针对自锚式悬索桥施工全过程中的缆索线形计算和控制问题，进行详细研究。
二、自锚式悬索桥结构特点与施工特点
自锚式悬索桥的主要结构包括主缆索、引张缆索、桥塔和桥面等部分。在施工过程中，主缆索、引张缆索等部分均需要临时悬挂，以支撑施工所需的材料和设备。因此，缆索线形的计算和控制就显得十分重要。
自锚式悬索桥施工中，缆索的自重和悬挂索力是影响缆索线形的两个主要因素。缆索自重是指缆索单位长度的重量，它会对悬挂索力产生影响，从而影响缆索的线形；而悬挂索力是指缆索悬挂在空中时所受的张力，它由桥面荷载、主缆索张力等因素决定，在施工过程中需要逐步增加，以保证桥面的安全性和稳定性。
三、缆索线形计算方法的建立
为了保证自锚式悬索桥施工过程中缆索的线形满足要求，需要建立相应的缆索线形计算方法。该方法应该基于悬挂索力和桥梁自重，计算出缆索在不同施工阶段的线形，并进行相应的控制方案设计。
具体来说，该计算方法可以采用有限元分析法，首先对缆索进行建模，然后给定荷载、初始内力和边界条件等参数，求解缆索在不同施工阶段的位移、应力和线形等。在此基础上，可以编制控制程序，通过调整引张缆索的张力和施工工艺，来控制悬挂索力和缆索的线形，以保证施工过程的安全性和稳定性。
四、缆索线形控制方案设计
为了实现自锚式悬索桥施工过程中缆索的线形控制，需要设计相应的控制方案。具体来说，控制方案应该包括引张缆索张力的控制和施工工艺的控制两方面，以保证缆索的线形满足设计要求。
引张缆索张力的控制方案可以采用双荷载控制法。即在施工过程中，先采用引张缆索预拉力的方法，使引张缆索开始起到支撑作用，然后逐步增加桥面荷载和主缆索张力，直到满足设计要求为止。
施工工艺控制方案包括两部分：一是缆索悬挂点的控制，二是缆索固定点