摘要：伴随着我国社会经济的稳固发展以及科技水平的显著提高，自锚式悬索桥在我国逐渐获取了较大的发展空间和发展机遇，而由于不同自锚式悬索桥拥有不同的锚固方式，使得其整体结构也往往与地锚式悬索桥有较大差异。因此，在自锚式悬索桥设计过程中，设计人员需深入分析桥梁不同施工环节的设计要点，进而以此确保自锚式悬索桥的整体设计质量。对此，文章围绕实际自锚式悬索桥建设工程，详细阐述了自锚式悬索桥的设计关键技术，旨在给予相关技术人员可行的帮助，并以此确保我国桥梁设计建设领域的持续发展。
关键词：自锚式悬索桥；设计关键；技术要点；设计方法
引言：近年来，我国自锚式悬索桥逐渐呈现出较高发展态势，先后已经建设了包括大连金石滩金湾悬索桥、延吉布尔哈通河局子街桥在内的多个自锚式悬索桥，而基于实际情况来看，由于自锚式悬索桥强调以主缆锚固形式来就主梁进行加固，对锚碇依赖性较低，使得以往悬索桥锚碇对桥梁景观和水流造成的影响得以规避，有助于突破悬索桥桥式的适应性限制，并确保整体桥梁结构的外形美观性。因此，对于当前桥梁建设行业来说，发展自锚式悬索桥不仅是各建设企业的发展趋势，同时也是促进文化建设的有效手段，值得我们给予足够重视。
1总体设计构思
针对自锚式悬索桥总体设计构思阶段，由于地锚式悬索桥矢跨比一般为1/9到1/12，因此必须在自锚式悬索桥设计过程中就桥梁的整体竖向刚度进行进一步优化考量，进而在确保桥梁稳定性的基础上尽可能节约桥梁的造价投资。首先，自锚式悬索桥一般跨度较小，这意味着加劲梁高跨比相对较大，使得桥梁结构稳定性往往会受到不可控的竖向刚度影响，因此，在通常情况下，需采用较大的矢跨比如1/5或1/6来进行结构设计，进而一方面减少主缆用钢量，另一方面在减少主缆恒、活载压力的同时给予桥梁锚固结构更多的支持，并最终确保自锚式悬索桥的整体结构稳定性；其次，针对自锚式悬索桥总体设计中十分关键的边、中主缆跨度比值，一般情况下需在综合考虑主梁端部压重实施可行性的基础上来进行设计，进而有效保障桥梁锚固点结构的稳定性；最后，从长期自锚式悬索桥研究过程中我们发现，就悬索桥吊索间距进行增加往往能够有效突出悬索的外形特点，但是，考虑到自锚式悬索桥本身跨度相对较小，因此应适当减少吊索间距，进而一方面减少单根吊索的负载压力，另一方面通过将最大切线角控制在39度左右为索夹设计提供帮助。此外，需注意的是，由于桥梁施工的最终目的在于服务交通使用，因此在设计桥梁跨度时，应考虑到桥头汽车便道的曲线设置问题，在适当跨径设计下确保后续桥梁交通体系的有效构成。
2结构设计
针对自锚式悬索桥，无论是边跨还是悬吊跨，三跨连续设计原则都是主梁设计过程中所需要遵循的根本原则。首先，基于主梁梁端设计工作，考虑到梁端本身重量较低使得主缆向上的拉力并不能得到有效抵消，因此往往需在梁端部位设计拉压支座以就梁端的竖向活动扭角进行控制，进而在提升梁端结构稳定性的基础上为后续施工铺垫基础；其次，针对主塔施工过程，同样也可采用上下游拉压支座设置来减轻主梁的所受压力，但需要注意的是，应杜绝使用塔梁固接方式就主塔塔柱进行连接，进而一方面避免纵向水平力给塔柱结构带来稳定性影响，另一方面确保地震荷载发生时主塔纵向惯性力能够有效通过主缆传递至锚碇；最后，针对桥梁抗震性能层面，一般需采用阻尼支座设计来就自锚式悬索桥的主塔和主梁进行压力抵消，但考虑到桥梁体系升温时自锚式悬索桥的主缆纵向位移与地锚式悬索桥有所不同，因此一般需就自锚式悬索桥的跨度进行优化设置，进而确保体系升温时塔顶的跨中移动。
3主梁设计
基于自锚式悬索桥所拥有的跨度较小特征，一般需采用优势更加明显的预应力混凝土来作为主梁的主要建设材料，其中，考虑到主梁施工应满足造价低、维护容易等特点，一般应以正交异性板桥面且具有一定合理刚度的刚加劲梁来作为主梁，进而一方面于最大程度减少主梁的本身重量，另一方面减轻主缆、主塔以及吊索的负载压力，并以此在降低自锚式悬索桥工程造价的基础上有效降低工程施工人员的施工压力。此外，由于自锚式悬索桥主梁选型与其本身抗风颤振稳定性往往不存在依赖关系，且主梁于整体范围内完全受压，因此在主梁选择时应注重设计主梁结构的竖向抗弯，并以此构建更加完善的设计方案。同时，针对主梁设计过程，一般需综合结合主梁受力、运输条件等多方面因素进行构思，一方面，基于受力层面，考虑到自锚式悬索桥主梁于全长范围内完全受压，因此无论是采用顶推法还是支架拼装法进行施工，都应随时检查自锚式悬索桥的主梁内力，进而在确保结构整体稳定性的同时保障主梁的局部受压合理性；另一方面，基于主梁高度层面，多以结构整体受力和桥梁横向强度为依据来进行设计，且为了减少主梁受压长度，一般需在主塔处设有拉压支座来进行压力控制。最后，针对本文所研究的280m跨径自锚式悬索桥，由于桥梁实际施工过程还会面临钢筋腐蚀等多重问题，因此还需要在主梁建设过程中就主梁进行防腐涂装，其中需按照《钢结构防腐涂装工艺标准》来严格就钢梁表面进行处理，进而在保障主梁材料使用寿命的基础上确保自锚式悬索桥的建设质量。
4主缆设计
针对主缆设计，由于自锚式悬索桥主缆以锚固形式固定于主梁，因此主缆钢丝数量往往会受到锚固结构影响，在此基础上，针对不同的自锚式悬索桥，一般需采用规则的正六边形主缆来进行结构连接，但需要注意的是，主缆表面应尽可能接近圆形，进而一方面减轻索夹安装过程中的摩擦力，另一方面在确保主缆各股钢丝受力均匀的同时保障主缆长度延伸的可能性。
5主塔设计
针对自锚式悬索桥主塔设计过程，需就主塔材料、主塔受力、主塔桩基等多方面施工因素进行控制，进而在有效避免各种施工质量问题的基础上保障主塔结构的稳定安全。首先，针对主塔施工材料，一般应在表一混凝土强度等级和技术指标要求下认真就混凝土质量进行核验，进而在确保混凝土质量的基础上保障主塔材料的使用安全，同时，针对主塔钢筋，除了需按照上述提到的就钢筋材料进行防腐处理外，还应尽可能选用符合《钢筋机械连接技术规程》相关规定的连接器进行延长，最终以此保障主塔钢筋结构的整体稳定性；其次，针对主塔设计过程，考虑到本文研究的工程为混凝土塔，因此在设计过程中应定期就主塔的塔顶反力、支座反力、风荷载以及温度力进行控制，进而避免主塔存有结构隐患而影响自锚式悬索桥的整体建设质量；最后，针对桩基施工过程，除了应按照表1混凝土施工技术指标控制混凝土质量外，还应就桩基的设计深度进行优化，尽可能以深入强风化层8m的桩基设计保障桩基的结构稳定。
表1混凝土强度等级及主要技术指标
.png)
6索鞍设计
针对索鞍设计，除了需根据《焊接结构用碳素钢铸件》来就索鞍材料质量进行控制外，还应在索鞍出厂时就索鞍的化学成分、机械性能进行深入检测，进而确保后续索鞍设计施工的有效进行。同时，在通常情况下，考虑到主缆与鞍槽之间应具有的摩擦力，一般需采用于鞍槽内设置隔板的方式进行优化，进而在确保主缆性能的基础上间接提升自锚式悬索桥的稳定性和安全性。
7索夹
在安装索夹过程中，就主缆空缆线形进行控制，并在设计规定下明确索夹的具体位置，往往是提升索夹施工质量的关键路径。同时，考虑到索夹也会面临腐蚀问题，应在索夹施工之前及时就存在于主缆表面的油污进行清理，并予以索夹一定的处理，进而在延长索夹使用寿命的基础上保障主缆的受力均匀。此外，索夹安装位置的纵向误差一般不可超过10mm，且为了确保索夹的紧夹性，应于索夹安装后，就包括加劲梁、桥道系、桥面系在内的自锚式悬索桥部件进行安装检验，进而在结合通车后阶段性紧固的基础上保障螺栓以及索夹的应有紧夹力。
结束语
综上所述，本文基于自锚式悬索桥，结合实际设计情况详细阐述了其施工设计过程中的技术要点，其中，针对自锚式悬索桥的广阔发展前景，只有进一步明确包括主塔设计、主梁设计、主梁设计在内多方面工作的设计方案，并不断提升现场施工人员的专业素养和责任意识，才能有效确保自锚式悬索桥的整体设计质量，才能在规避各种质量隐患和安全隐患的基础上保障我国自锚式悬索桥建设领域的持续发展和健康进步。
参考文献
[1]张金强,钟波.自锚式悬索桥钢主梁精确定位测量控制技术[J].四川水力发电,2019,38(05):56-57+86.
[2]程建旗,陆春燕,雷波,吴杰良.单塔自锚式悬索桥异形桥塔设计[J].公路交通技术,2019,35(03):66-72.
[3]张志新,王春生.自锚式悬索桥的设计关键技术解析[J].交通世界,2019(Z2):184-185.
[4]刘信航.自锚式悬索桥的设计关键技术讨论[J].工程建设与设计,2018 (13):231-233.
论文作者:崔茂明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
标签：悬索桥论文; 桥梁论文; 结构论文; 基础上论文; 考虑到论文; 稳定性论文; 锚固论文; 《基层建设》2019年第29期论文;