自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

卢晓丹

摘要：近几年，国内外对自锚式悬索桥施工中的非线性误差的调整方法进行了深入研究。主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩及徐变是自锚式悬索桥施工中的非线性的主要表现形式，自锚式悬索桥施工比较复杂，非线性误差过大对桥梁质量有直接影响，加大自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究力度是施工单位的当务之急。笔者结合多年工作经验，从自锚式悬索桥的力学特征着手，对自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究作了简要分析。

关键词：自锚式悬索桥；施工；非线性误差；调整研究

中图分类号：U4445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0000-00

一、自锚式悬索桥的力学特征

自锚式悬索桥施工过程中不需要使用锚碇，锚碇体积过大，不仅对悬浮桥地基承载力有很高要求，还需要施工环境以及地质有较强的适应性，自锚式悬浮桥有效地解决了这类难题。自锚式悬浮桥综合传统悬浮桥的优势，几何线形是它最明显的特征，该特征主要表现在施工和运营阶段，自锚式悬浮桥主缆与加劲梁直接相连，加劲梁受到较大的轴向压力后，桥梁的几何线形因此更加明显。加劲梁的使用材料以混凝土为主，加劲梁受温度的影响会出现收缩、徐变等问题，导致主缆的边跨位置松弛，索塔受拉力的影响会产生较大的拉应力。自锚式悬索桥施工中的非线性过程非常复杂，有主缆集合非线性、加劲梁和索塔的梁柱效应非线性以及鞍座滑移非线性等多种复杂的表现形式。

二、自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

（一）误差调整的最小二乘法

自锚式悬索桥施工过程中，选取合适的结构内力或位移作为误差调整法中的控制参数，由此建立合理的参数向量。根据非线性误差值的实际状况，假设一个合理的控制参数值，记录实际测得的数值，此时产生的非线性误差为：

通常情况下，为了使非线性误差最小的主要表现形式是控制参数误差减小，误差减小后桥梁结构不会因此出现变形或应力集中等状况，保证桥梁结构满足设计要求。综合各项数由以上公式计算可以看出误差与相应变量以及桥梁施工实际状况和施工经验之间的关系，根据不一样的加权系数，综合处多组符合桥梁施工标准的恒载索力方案。

（二）考虑非线性影响的误差调整

结合自锚式悬索桥施工的实际状况，选择某一合适的施工阶段，根据最小二乘法计算控制参数出现的误差D，这个过程中调整后的索力值为x，调整后索力值控制参数调整值d=Ax。受线性结构的影响，对使用过程中的吊索拉力调整值的误差R=D-d，保证数据合理后，桥梁才能保持预想的状态。

主缆的架设工作实在主梁整体施工结束之后开工，主缆架设后安装并张拉吊索、其目的是使主梁脱离模板或者支架，这就是自锚式悬浮桥施工最大的特点。

主梁离开支架之前必须保持受力安全，安全性通常由索鞍顶推满足，这时候吊索的索力产生的误差不需要调整。如果主梁处于脱模状态，吊索所受的拉力必须保持在成桥所受拉力的1/2以上。需要采用反复迭代的方法对自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整，计算方法如下：⑴根据线性结构的特点，以当前结构为依据，计算出影响矩阵A；⑵结合上文中介绍的最小二乘法，计算出误差值D的索力调整量x；⑶根据以上数据对索力进行结构调整，结合实际状况计算出调整后的控制参E，计算过程必须以非线性产生的影响为依据；⑷将上步骤中计算出的控制参数与实际施工中的理论参数进行对比，计算出实际参数和调整参数之间的误差D′；⑸如果上步骤中调整参数和理论参数在规定的误差要求范围之类，那么x即为标准索力调整量，如果在误差要求范围之外，就需要D+ D′代替误差值D，重新根据（1）、（2）、（3）、（4）步骤计算出误差值。

通过以上计算步骤，得出准确的非线性误差值后，还需要根据桥梁施工的实际状况对误差值进行调整，调整过程如下所示：第一步：以主梁的整体线形偏差为依据，计算出主梁自重产生的误差，以自锚式悬浮桥全部吊索的整体调整为依据，杜绝桥梁自重产生的线性偏差。第二步：结合桥梁施工的实际状况，调整施工过程中产生的误差，如索力误差和索塔顶水平位移的偏差，调整过程必须考虑对桥梁的影响。

该调整过程也应该坚持反复调试的原则，以上两个步骤必须紧密结合，坚决从总误差中分离出桥梁自重偏差后再来完成第二步骤的调整。

三 结束语

自锚式悬索桥张拉吊索的方式比较特殊，通常情况下采用“先梁后缆”的方式进行，这种方式通过体系转换完成张拉吊索作业，主要表现形式是将加劲梁转变为吊索弹性支撑。在这个过程中不仅要保证优质的成桥状态，达成各阶段的施工目标，还需要根据施工实际将自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整。

参考文献：

[1]胡帮海，姚盛丹. 空间主缆自锚式悬索桥施工过程中非线性误差调整方法研究[J]. 湖南交通科技，2013.

[2]许明冬. 空间索面自锚式悬索桥体系转换施工控制[D].东北林业大学，2013.

[3]王桢. 超大跨径自锚式悬索桥几何非线性行为理论与试验性能研究[D].重庆交通大学，2013.

[4]王立峰，李曼曼，肖子旺，王子强. 自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析[J]. 中外公路，2011.endprint

摘要：近几年，国内外对自锚式悬索桥施工中的非线性误差的调整方法进行了深入研究。主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩及徐变是自锚式悬索桥施工中的非线性的主要表现形式，自锚式悬索桥施工比较复杂，非线性误差过大对桥梁质量有直接影响，加大自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究力度是施工单位的当务之急。笔者结合多年工作经验，从自锚式悬索桥的力学特征着手，对自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究作了简要分析。

关键词：自锚式悬索桥；施工；非线性误差；调整研究

中图分类号：U4445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0000-00

一、自锚式悬索桥的力学特征

自锚式悬索桥施工过程中不需要使用锚碇，锚碇体积过大，不仅对悬浮桥地基承载力有很高要求，还需要施工环境以及地质有较强的适应性，自锚式悬浮桥有效地解决了这类难题。自锚式悬浮桥综合传统悬浮桥的优势，几何线形是它最明显的特征，该特征主要表现在施工和运营阶段，自锚式悬浮桥主缆与加劲梁直接相连，加劲梁受到较大的轴向压力后，桥梁的几何线形因此更加明显。加劲梁的使用材料以混凝土为主，加劲梁受温度的影响会出现收缩、徐变等问题，导致主缆的边跨位置松弛，索塔受拉力的影响会产生较大的拉应力。自锚式悬索桥施工中的非线性过程非常复杂，有主缆集合非线性、加劲梁和索塔的梁柱效应非线性以及鞍座滑移非线性等多种复杂的表现形式。

二、自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

（一）误差调整的最小二乘法

自锚式悬索桥施工过程中，选取合适的结构内力或位移作为误差调整法中的控制参数，由此建立合理的参数向量。根据非线性误差值的实际状况，假设一个合理的控制参数值，记录实际测得的数值，此时产生的非线性误差为：

通常情况下，为了使非线性误差最小的主要表现形式是控制参数误差减小，误差减小后桥梁结构不会因此出现变形或应力集中等状况，保证桥梁结构满足设计要求。综合各项数由以上公式计算可以看出误差与相应变量以及桥梁施工实际状况和施工经验之间的关系，根据不一样的加权系数，综合处多组符合桥梁施工标准的恒载索力方案。

（二）考虑非线性影响的误差调整

结合自锚式悬索桥施工的实际状况，选择某一合适的施工阶段，根据最小二乘法计算控制参数出现的误差D，这个过程中调整后的索力值为x，调整后索力值控制参数调整值d=Ax。受线性结构的影响，对使用过程中的吊索拉力调整值的误差R=D-d，保证数据合理后，桥梁才能保持预想的状态。

主缆的架设工作实在主梁整体施工结束之后开工，主缆架设后安装并张拉吊索、其目的是使主梁脱离模板或者支架，这就是自锚式悬浮桥施工最大的特点。

主梁离开支架之前必须保持受力安全，安全性通常由索鞍顶推满足，这时候吊索的索力产生的误差不需要调整。如果主梁处于脱模状态，吊索所受的拉力必须保持在成桥所受拉力的1/2以上。需要采用反复迭代的方法对自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整，计算方法如下：⑴根据线性结构的特点，以当前结构为依据，计算出影响矩阵A；⑵结合上文中介绍的最小二乘法，计算出误差值D的索力调整量x；⑶根据以上数据对索力进行结构调整，结合实际状况计算出调整后的控制参E，计算过程必须以非线性产生的影响为依据；⑷将上步骤中计算出的控制参数与实际施工中的理论参数进行对比，计算出实际参数和调整参数之间的误差D′；⑸如果上步骤中调整参数和理论参数在规定的误差要求范围之类，那么x即为标准索力调整量，如果在误差要求范围之外，就需要D+ D′代替误差值D，重新根据（1）、（2）、（3）、（4）步骤计算出误差值。

通过以上计算步骤，得出准确的非线性误差值后，还需要根据桥梁施工的实际状况对误差值进行调整，调整过程如下所示：第一步：以主梁的整体线形偏差为依据，计算出主梁自重产生的误差，以自锚式悬浮桥全部吊索的整体调整为依据，杜绝桥梁自重产生的线性偏差。第二步：结合桥梁施工的实际状况，调整施工过程中产生的误差，如索力误差和索塔顶水平位移的偏差，调整过程必须考虑对桥梁的影响。

该调整过程也应该坚持反复调试的原则，以上两个步骤必须紧密结合，坚决从总误差中分离出桥梁自重偏差后再来完成第二步骤的调整。

三 结束语

自锚式悬索桥张拉吊索的方式比较特殊，通常情况下采用“先梁后缆”的方式进行，这种方式通过体系转换完成张拉吊索作业，主要表现形式是将加劲梁转变为吊索弹性支撑。在这个过程中不仅要保证优质的成桥状态，达成各阶段的施工目标，还需要根据施工实际将自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整。

参考文献：

[1]胡帮海，姚盛丹. 空间主缆自锚式悬索桥施工过程中非线性误差调整方法研究[J]. 湖南交通科技，2013.

[2]许明冬. 空间索面自锚式悬索桥体系转换施工控制[D].东北林业大学，2013.

[3]王桢. 超大跨径自锚式悬索桥几何非线性行为理论与试验性能研究[D].重庆交通大学，2013.

[4]王立峰，李曼曼，肖子旺，王子强. 自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析[J]. 中外公路，2011.endprint

摘要：近几年，国内外对自锚式悬索桥施工中的非线性误差的调整方法进行了深入研究。主缆的垂度、加劲梁混凝土的收缩及徐变是自锚式悬索桥施工中的非线性的主要表现形式，自锚式悬索桥施工比较复杂，非线性误差过大对桥梁质量有直接影响，加大自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究力度是施工单位的当务之急。笔者结合多年工作经验，从自锚式悬索桥的力学特征着手，对自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究作了简要分析。

关键词：自锚式悬索桥；施工；非线性误差；调整研究

中图分类号：U4445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（c）-0000-00

一、自锚式悬索桥的力学特征

自锚式悬索桥施工过程中不需要使用锚碇，锚碇体积过大，不仅对悬浮桥地基承载力有很高要求，还需要施工环境以及地质有较强的适应性，自锚式悬浮桥有效地解决了这类难题。自锚式悬浮桥综合传统悬浮桥的优势，几何线形是它最明显的特征，该特征主要表现在施工和运营阶段，自锚式悬浮桥主缆与加劲梁直接相连，加劲梁受到较大的轴向压力后，桥梁的几何线形因此更加明显。加劲梁的使用材料以混凝土为主，加劲梁受温度的影响会出现收缩、徐变等问题，导致主缆的边跨位置松弛，索塔受拉力的影响会产生较大的拉应力。自锚式悬索桥施工中的非线性过程非常复杂，有主缆集合非线性、加劲梁和索塔的梁柱效应非线性以及鞍座滑移非线性等多种复杂的表现形式。

二、自锚式悬索桥施工中的非线性误差调整研究

（一）误差调整的最小二乘法

自锚式悬索桥施工过程中，选取合适的结构内力或位移作为误差调整法中的控制参数，由此建立合理的参数向量。根据非线性误差值的实际状况，假设一个合理的控制参数值，记录实际测得的数值，此时产生的非线性误差为：

通常情况下，为了使非线性误差最小的主要表现形式是控制参数误差减小，误差减小后桥梁结构不会因此出现变形或应力集中等状况，保证桥梁结构满足设计要求。综合各项数由以上公式计算可以看出误差与相应变量以及桥梁施工实际状况和施工经验之间的关系，根据不一样的加权系数，综合处多组符合桥梁施工标准的恒载索力方案。

（二）考虑非线性影响的误差调整

结合自锚式悬索桥施工的实际状况，选择某一合适的施工阶段，根据最小二乘法计算控制参数出现的误差D，这个过程中调整后的索力值为x，调整后索力值控制参数调整值d=Ax。受线性结构的影响，对使用过程中的吊索拉力调整值的误差R=D-d，保证数据合理后，桥梁才能保持预想的状态。

主缆的架设工作实在主梁整体施工结束之后开工，主缆架设后安装并张拉吊索、其目的是使主梁脱离模板或者支架，这就是自锚式悬浮桥施工最大的特点。

主梁离开支架之前必须保持受力安全，安全性通常由索鞍顶推满足，这时候吊索的索力产生的误差不需要调整。如果主梁处于脱模状态，吊索所受的拉力必须保持在成桥所受拉力的1/2以上。需要采用反复迭代的方法对自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整，计算方法如下：⑴根据线性结构的特点，以当前结构为依据，计算出影响矩阵A；⑵结合上文中介绍的最小二乘法，计算出误差值D的索力调整量x；⑶根据以上数据对索力进行结构调整，结合实际状况计算出调整后的控制参E，计算过程必须以非线性产生的影响为依据；⑷将上步骤中计算出的控制参数与实际施工中的理论参数进行对比，计算出实际参数和调整参数之间的误差D′；⑸如果上步骤中调整参数和理论参数在规定的误差要求范围之类，那么x即为标准索力调整量，如果在误差要求范围之外，就需要D+ D′代替误差值D，重新根据（1）、（2）、（3）、（4）步骤计算出误差值。

通过以上计算步骤，得出准确的非线性误差值后，还需要根据桥梁施工的实际状况对误差值进行调整，调整过程如下所示：第一步：以主梁的整体线形偏差为依据，计算出主梁自重产生的误差，以自锚式悬浮桥全部吊索的整体调整为依据，杜绝桥梁自重产生的线性偏差。第二步：结合桥梁施工的实际状况，调整施工过程中产生的误差，如索力误差和索塔顶水平位移的偏差，调整过程必须考虑对桥梁的影响。

该调整过程也应该坚持反复调试的原则，以上两个步骤必须紧密结合，坚决从总误差中分离出桥梁自重偏差后再来完成第二步骤的调整。

三 结束语

自锚式悬索桥张拉吊索的方式比较特殊，通常情况下采用“先梁后缆”的方式进行，这种方式通过体系转换完成张拉吊索作业，主要表现形式是将加劲梁转变为吊索弹性支撑。在这个过程中不仅要保证优质的成桥状态，达成各阶段的施工目标，还需要根据施工实际将自锚式悬索桥施工中的非线性误差进行调整。

参考文献：

[1]胡帮海，姚盛丹. 空间主缆自锚式悬索桥施工过程中非线性误差调整方法研究[J]. 湖南交通科技，2013.

[2]许明冬. 空间索面自锚式悬索桥体系转换施工控制[D].东北林业大学，2013.

[3]王桢. 超大跨径自锚式悬索桥几何非线性行为理论与试验性能研究[D].重庆交通大学，2013.

[4]王立峰，李曼曼，肖子旺，王子强. 自锚式悬索桥非线性因素影响程度分析[J]. 中外公路，2011.endprint