悬索桥索夹的设计及验算

一种新式悬索桥索夹的设计与验算发表时间：2016-01-15T11:06:36.557Z 来源：《工程建设标准化》2015年9月供稿作者：刘桂良1 贾光2 郑力2 [导读] 1.大连理工大学建设工程学部，辽宁，大连2.大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁，大连悬索桥主缆是其主要的承重构件，作用在桥上的荷载通过吊杆传递到主缆，而吊杆与主缆是通过索夹连接。

刘桂良1 贾光2 郑力2（1.大连理工大学建设工程学部，辽宁，大连，116023）（2.大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司，辽宁，大连，116023）【摘要】某三塔双索面自锚式悬索桥，每个索面采用两根热挤聚乙烯高强度镀锌钢丝成品索。

考虑结构受力、外部景观、施工条件等因素，需要设计一种新型索夹来满足工程要求。

本文结合工程实例，对此新式索夹的构造确定、索夹抗滑安全系数验算及其强度验算进行了详细介绍。

【关键词】悬索桥；索夹设计；索夹强度1．引言悬索桥主缆是其主要的承重构件，作用在桥上的荷载通过吊杆传递到主缆，而吊杆与主缆是通过索夹连接。

因此悬索桥的索夹设计与验算是这种桥型设计的重要组成部分。

本工程因其每个索面双主缆、单吊杆的特殊性，所以索夹的具体形式不同以往，更需要对其的构造、设计进行仔细地分析研究。

2．工程概况某桥为一座设计中的三塔双索面混凝土自锚式悬索桥，采用塔墩固结、塔梁分离的结构。

根据桥位地形条件和三塔自锚式悬索桥的结构特点，跨度布置为47m+90m+90m+ 47m=274m，桥宽30m。

综合考虑桥梁整体刚度、主缆受力、塔高等因素，经分析比较后，主跨的理论垂跨比为1:6.5。

主缆采用对称布置，每个索面横桥向两根主缆，两根主缆中心间距27.5cm。

主缆均采用规格649?7mm的热挤聚乙烯高强镀锌钢丝成品索，钢丝强度为1770Mpa，采用双层PE套防护，冷铸锚锚固体系。

该桥主跨、边跨均设置吊索。

配合主梁两端的划分及长度，主跨设顺桥向间距5.4m的15组吊点，边跨设顺桥向间距5.4m的6组吊点。

自锚式悬索桥吊索索力测试与计算方法
自锚式悬索桥是一种采用悬索和主塔之间均匀分布自锚式索杆的桥梁结构。

在
设计和建造自锚式悬索桥时，必须进行吊索索力测试和计算。

这一过程是确保悬索桥的结构安全性和稳定性的重要步骤。

吊索索力测试是通过施加不同的荷载并测量相应的吊索反力来确定悬索桥的索
力分布。

测试时，需要使用专业的测力仪器和设备进行测量，以获得准确的结果。

吊索索力计算是基于桥梁的几何形状、悬索材料的特性和外部荷载等因素，通
过理论计算来确定吊索的索力分布。

常用的计算方法包括静力学平衡法和有限元分析法。

静力学平衡法是一种基于平衡原理的计算方法，通过将桥梁视为整体系统，将
外部荷载与吊索索力之间的关系纳入计算。

该方法需要考虑桥梁的刚度和几何形状等因素，以得出合理的计算结果。

有限元分析法是一种基于数值模拟的计算方法，通过将桥梁划分为许多小单元，并考虑各个单元之间的相互作用来进行计算。

该方法可以更准确地模拟悬索桥的力学行为，但也需要更复杂的计算程序和专业软件的支持。

在进行吊索索力测试和计算时，需要考虑到悬索桥的实际使用情况、荷载情况
以及材料的力学特性等因素。

合理的测试和计算可以帮助工程师们确保悬索桥的结构安全，并为桥梁的设计和施工提供指导。

总结起来，吊索索力测试和计算方法是设计和建造自锚式悬索桥时不可或缺的
步骤。

通过科学合理的测试和计算，可以保障悬索桥的安全性和稳定性，为桥梁的使用和维护提供依据。

缆索承重桥梁之悬索桥构造及设计计算悬索桥是一种常见的缆索承重桥梁，由主悬索、次悬索、桥面和塔构成。

其特点是悬挑距离长、塔高、桥塔之间跨度大，能够满足交通需要，同时其结构也相对稳定。

悬索桥的设计计算主要包括塔的高度、主悬索和次悬索的设计、桥面荷载的计算等。

首先，塔的高度需要满足一定的要求，一般要高于悬索桥的主悬索距离。

塔的高度设计不仅需要考虑桥面的拱度，还需要考虑塔之间的跨度，以保证结构稳定性和桥梁的安全性。

主悬索和次悬索的设计是悬索桥中最重要的部分，它们负责承受桥面的荷载。

悬索桥的主悬索是从塔顶到桥面中央的一条曲线，而次悬索则是从塔顶到桥面两侧的曲线。

主悬索和次悬索一般采用钢缆或预应力混凝土。

设计时需要考虑主悬索和次悬索的自重、荷载以及悬索桥的自重等因素，进行应力和变形的计算，以确保结构的稳定和安全。

在设计过程中，还需要考虑悬索桥的动态响应，防止因为振动而对桥梁产生不良影响。

另外，桥面荷载的计算也是悬索桥设计的重要一环。

桥面荷载一般包括活载荷载和恒载荷载两部分。

活载荷载是指交通载荷，包括车辆和行人的荷载。

恒载荷载是指悬索桥本身的自重和设备荷载等。

在计算过程中，需要考虑桥梁的应力分布、变形和挠度，以确保桥梁的安全和稳定。

最后，设计时还需要考虑材料的选取、施工方案等因素。

悬索桥的设计需要结合实际情况，综合考虑各种因素，以确保悬索桥的安全性、稳定性和经济性。

总之，悬索桥的构造和设计计算是一项复杂且系统的工程，需要考虑各种因素和条件，以保证悬索桥的安全和稳定。

设计师需要结合实际情况，采用科学的方法进行设计和计算，以实现悬索桥的目标。

悬索桥索夹\吊索监理控制要点【摘要】：为确保悬索桥吊索受力安全和桥面线形符合设计要求,在主缆架设后,根据索塔和主缆实际施工误差预测成桥状态塔顶标高和主缆跨中标高,并依据预测的主缆线形,确定索夹的安装位置和吊索精确的长度。

关键字：索夹安装；吊索安装；吊杆索张拉；体系转换；主索鞍顶推1 安装索夹施工1.1准备工作在气温稳定的夜间，按照每个索夹到主塔中心的设计距离用全站经纬仪在主缆的相应位置上放线，并根据各个索夹的设计长度向两侧量划出索夹的安装边缘线，测量时应注意修正温差的影响。

用塔吊将缆上行走小车安装在主缆上。

将索夹运输到塔吊附近。

调试和标定螺栓张拉千斤顶。

1.2 安装工艺根据设计图的要求，确定索夹编号的安装位置，制定安装顺序。

塔近处的索夹直接用塔吊安装，距离塔吊远的用在主缆上行走的小车运输到位后安装。

在安装索夹时，首先用塔吊将所需的夹索提升至主缆塔顶近处，然后放置在小车上，用卷扬机沿主缆向下溜放到安装位置后，合上索夹，拧紧螺栓，最后按设计要求完成螺栓的第一次紧固。

索夹安装由低向高进行。

1.3 索夹安装注意事项安装前，检查放线的边缘线尺寸，应与相应索夹长度相符。

按照设计图，对号入座、安装不同型号的索夹。

注意双头螺栓非张拉端留的长度应符合设计要求，不可太长或太短，更不可长短不一致。

索夹安装就位之后，先用扳手将索夹上的高强度螺栓拧紧。

注意对角张拉，从中往边交替进行。

拧紧过程中应特别注意防止索股钢丝夹进企口缝内。

索夹安装允许误差：纵向位置±10mm，横向扭转≤6mm。

全部索夹螺栓拧紧后用多个液压千斤顶同步张拉螺栓使螺栓张力达到设计要求的紧固力值。

索夹紧固设备选用85t螺栓张拉千斤顶，螺栓的夹紧力为787kn。

索夹紧固一般分三个阶段：索夹安装时；主缆体系转换时的中期或后期阶段；二期恒载铺装之后。

2吊索安装2.1施工准备根据监控给出的体系转换中，拉索的张拉长度，张拉力值和张拉要求，制作每一根吊索的连接拉杆。

悬索桥索夹设计方法探究黄佳【摘要】介绍了悬索桥索夹的构造类型,对索夹材料的选择进行了研究,并对索夹的内径、长度、强度等设计方法和步骤作了计算分析,总结了索夹的安装及防护措施,以确保索夹结构的可靠性,从而保证悬索桥全桥的安全性.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)036【总页数】3页(P151-153)【关键词】悬索桥;索夹;设计;安装【作者】黄佳【作者单位】中铁上海设计院集团有限公司,上海200070【正文语种】中文【中图分类】U448.25悬索桥因其独具受力明确、跨越能力强且造型美观、气势宏伟等优点于一身，故在大跨度桥梁及城市景观桥梁领域得到广泛推崇。

悬索桥的结构自重和车辆荷载都通过吊索传递到主缆上，而其传递的有效性都通过合理地设置索夹来实现，故索夹结构的可靠性直接影响着悬索桥全桥的安全性。

为了保证索夹性能，在设计过程中需从索夹构造类型、材料选择、受力验算及后期安装维护等方面进行全面考虑，本文着重对此进行阐述。

悬索桥索夹根据其使用功能，一般可分为三大类，分别为：1)连接主缆与吊索的吊索索夹；2)用于主缆定型的紧箍索夹；3)主索鞍及出口处防护密封的封闭索夹，其中，吊索索夹为直接参与悬索桥传力的构件，作用关键，一旦失效会引起全桥结构破坏，使用数量也远多于其他两类索夹，是进行索夹设计时的关键和重点，后文均针对此类索夹进行论述。

根据吊索在索夹上的连接方式不同，索夹可分为骑跨式和销铰式两种，见图1。

骑跨式在索夹顶部开槽，吊索卡于槽内跨过索夹，吊索的两头均在梁部进行锚固，此类索夹夹身构造较简单，但当吊索受各类误差影响而不能保证竖直时，吊索在卡槽端部会产生一定的弯曲应力。

同时，当桥梁跨度不大，主缆缆径较小时，吊索跨过索夹时弯曲半径较小，则吊索会在弯曲竖平面内产生较大弯曲应力，对吊索长期受力不利。

销铰式索夹则在圆形夹身下部设计有耳板，耳板上开孔供栓杆穿过从而与吊索相连，吊索另一头锚固于梁上，此类型索夹上吊索无弯曲应力，但在进行索夹受力验算时，需增加耳板及栓杆的相关验算。

悬索桥设计说明一、概述本项目为配合XXX工程建设所进行的库区淹没路桥复建工程。

原XXX人行索桥全长约60m ,桥面高程约为1284.0m ,两岸为人行便道。

XX水电站库区蓄水后，正常蓄水位为1335.0m，将淹没原人行索桥。

为保证黔中水利枢纽工程建成后两岸交通的恢复，按照国家有关水库淹没赔偿的〃三原〃原则及有关规定，重建XX县化乐乡夺泥村河边组人行索桥及两岸人行便道。

二、设计技术标准和主要参数1、设计依据(1)《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)；(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)；(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)；(4)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)；(5)《钢结构设计规范》(GB50017—2003)；(6)《重要用途钢丝绳》(GB8918—2006)；(7)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)；(8)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004)；(10)《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)；(11)《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)；(12)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG DF40-2003)；2、设计标准(1)人行索道技术标准荷载：人群荷载2.0kN/m2。

桥面宽度：净-2.3m。

合龙温度：15℃。

(2 )人行便道技术标准技术等级：等外公路；计算行车速度：20km/h ；路面宽度：2m ；路面类型：泥结碎石路面。

三、桥梁地质概况1、自然条件(1)气候、水文桥址区属亚热带常绿阔叶林红黄壤带的岩溶高原中山区，年平均气温13〜15℃,年降雨量1000〜1100mm，是贵州热量较低、雨量较多、海拔较高的剥蚀、侵蚀高原山地区。

(2)地形、地貌桥位区为河谷斜坡地形，总体上两侧高中间低，呈〃V”字型，其地面标高1269.20m〜1348.92m,相对高差79.72m,河床标高约为1268.7m。

自锚式悬索桥索夹抗滑力及应力分布测试方案一、 索夹抗滑力测试拟定方案1试验按实桥主缆作为试验用模型，以实桥的索夹为待测对象，用组合千斤顶的顶推力模拟吊索的下滑力来检验索夹的抗滑性能，索夹抗滑试验总体布置见图1。

图1.索夹抗滑试验方案1安装图如图1所示，讲推力组合千斤顶置于两个索夹中间，左边为制动索夹，即无论千斤顶施加多大的力时它都不产生移动；右边为试验索夹，即为要测试的索夹抗滑力索夹。

将他们如图1安装在试验主缆上。

设千斤顶的推力为F ，试验开始滑动时索夹螺栓的预应力总和为Q ，索夹的摩擦系数为μ，索夹与主缆的紧固压力不均匀系数为m （m 一般取 2.8）。

则Q m F μ=，其中∑=q Q ，q 为单个索夹螺栓的预应力。

所以μm F Q =，即要想知道索夹的抗滑力Q ，只要知道F 和μ即可，其中F 可以由推力千斤顶显示的数值得出。

由此可知，本实验的目的就是求出索夹的摩擦系数μ。

本实验的方案是预加的索夹螺栓预应力总和Q 为人为设定的已知值，将Q 值预定在试验索夹上，然后启动推力千斤顶，观察试验索夹的位移情况。

当发现试验索夹开始发生滑动时，记录下推力千斤顶的数值F 。

由公式μm F Q =可以得出μ值。

将Q 设为不同的值，重复以上试验多次，取得μ的平均值。

在实际自锚式悬索桥中，当索夹与主缆的摩擦系数μ值知道后，要想求得索夹与主缆间的预应力Q ，即索夹与螺栓的预应力总和。

只要知道沿主缆方向的下拉力F 即可。

如图2显示实际中索夹的受力状态示意图。

图2.实际悬索桥索夹的受力示意图其中T 为吊索的拉力，F 是由T 产生的沿主缆方向的下滑力，θ为主缆与竖直方向的夹角。

则θsin T F =，在实际当中T 是吊索预应力，为已知值，所以F 也就可以知道。

在由上述试验方案中求得的索夹与主缆的摩擦系数μ，和公式μm F Q =，可以得出Q 值。

因此，可以知道在实际悬索桥的主缆中，不同部位的索夹与主缆的倾角θ不同，则主缆中不同部位的索夹与主缆间的预应力Q 至少设为何值时，索夹与主缆才不产生滑动。