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【摘 要】 独塔斜拉桥施工时，在主梁悬臂浇筑阶段保证主梁线形平顺、正确是首要的，施工控制中应以标高控制为主，斜拉索索力为辅。二期恒载施工时，为了确保结构的内力与变形达到理想预期状态，拉索张拉时以索力控制为主。本文以独塔斜拉桥为例，利用未知荷载系数法求得索的初拉力，通过与实际值比较，验证该方法的正确性。
【关键词】 独塔斜拉桥；索力调整；索力测试
1 未知荷载系数法
为了改善斜拉桥成桥阶段主梁、索塔、拉索等结构的受力状态，给拉索施加一定的初拉力，使之与结构自重平衡。由于斜拉桥是高次超静定结构，计算斜拉索初拉力需要反复计算，另外，因为各拉索的初拉力并不是只有唯一解，所以不同计算人员会得到不同的初拉力。
未知荷载系数法使用了优化法则，可以计算出满足约束条件下结构最优的荷载。所以利用未知荷载系数法对斜拉索索力进行调整，具体过程如下：
（1）将拉索初拉力定义为预应力荷载，斜拉索Z1～Z11和B1～B9的初拉力设定为1KN；
（2）使用拉索单位初拉力和结构自重二期恒载以及预应力荷载建立荷载组合，约束条件为斜拉索Z1～Z11和B1～B9的设计最终指定索力，即桁架单元内力。
（3）计算荷载组合作用下满足指定约束条件的未知荷载系数，并生成影响矩阵，在影响矩阵里再对索的初拉力进行调整，使得数值索力与约束条件的索力尽量接近，然后生成荷载组合。
（4）查看在此荷载组合下的桁架单元内力，即斜拉索索力，若斜拉索索力与线形基本与设计理想状态吻合，说明求得的未知荷载系数既可作为索的初拉力。
以索力优化计算的索力作为合理成桥索力的目标值，先赋予斜拉索一个初拉力，根据正装迭代法计算出合理的成桥索力。最终计算成桥索力及初拉力值如下表。
（3）确定斜拉桥初始平衡状态有很多种，本文利用MIDAS/Civil有限元软件中的未知荷载系数功能，采用影响矩阵方法求出满足我们所要求的约束条件的初拉力系数，即初始平衡状态下的斜拉桥初始索力。通过计算斜拉索的初拉力，较为准确的确定出满足设计的合理成桥状态。
2 工程实例
2.1工程概况
该桥主桥为104.8m，主桥为预应力混凝土独塔斜拉桥，主塔为倒“Y”型折塔，塔高63.25m，主梁采用预应力混凝土“π”型主梁。桥道系按照施工程序分为14个节段分段浇注，分别是：支架现浇段、悬浇1段～悬浇11段、合拢段、端横梁段。端纵梁全桥两道，采用预应力混凝土“π”型主梁，标准段宽1.7米，高2.0m，在主塔根部宽度增加至2.7米；斜拉索分前索和后索，前索锚固于桥道系的纵梁上，后索锚固于锚碇。斜拉索采用Ф7mm镀锌平行钢丝，钢丝标准强度fpk=1670Mpa。斜拉索锚具采用冷铸墩头锚，前索张拉端为主梁，后索张拉端为锚碇。
2.2有限元模型图
本文采用有限元的分析方法。计算采用梁和桁架单元建立全桥模型。其中斜拉索采用桁架单元，塔、墩、主梁采用梁单元，斜拉索锚固点与主梁间采用“刚性连接”进行连接，全桥共计151个单元。下图为全桥的有限元模型图：
2.3索力调整结果分析
以索力优化计算的索力作为合理成桥索力的目标值，先赋予斜拉索一个初拉力，根据正装迭代法计算出合理的成桥索力。最终计算成桥索力及初拉力值如下表。
将自重等荷载与索初拉力进行荷载组合，在荷载组合作用下斜拉索索力值与设计值进行比较经过未知荷载系数法调索后，在荷载组合作用下斜拉索的索力值与设计指定值比较接近，误差均在5%左右，满足施工控制要求。
2.4在荷载组合作用下主梁线形与设计值比较
经过调索后主梁线形与设计值比较吻合，主梁变形都在设计值以上，满足设置预拱度的要求，其中最大位移为8.6cm。主梁线形控制作为斜拉桥施工控制的主要内容之一，其重要性主要表现在线形的好坏直接影响到整个桥梁的美观与主梁的内力分布。因此在施工过程中应以主梁线形控制为主，通过索力的调整使得主梁线形能够达到设计的预期理想状态。
3 结论
（1）在成桥阶段分析中，为了保持主梁线形，所以需要设置一定的预拱度，因此需要给斜拉索施加一定的初拉力，使之与结构自重平衡。利用未知荷载系数法求出斜拉索的初拉力，并与自重、二期恒载等进行荷载组合，使得在荷载组合作用下，斜拉索的最终索力与设计索力值基本吻合，索的初拉力有不同的组合，所以要根据结构内力与变形来调整索的初拉力，使得结构达到最佳的成桥状态。
（2）确定斜拉桥初始平衡状态有很多种，本文利用MIDAS/Civil有限元软件中的未知荷载系数功能，采用影响矩阵方法求出满足我们所要求的约束条件的初拉力系数，即初始平衡状态下的斜拉桥初始索力。通过计算斜拉索的初拉力，较为准确的确定出满足设计的合理成桥状态，因此，利用未知荷载系数法调整索力结果是比较准确的。
参考文献：
[1]肖汝诚.桥梁结构分析和程序系统[M].人民交通出版社，2002
[2]鐘万姆，刘元芳，纪峥.斜拉桥施工中的张拉控制和索力调整[J].土木工程学报，1992（25）
[3]梁志广，李建中，石现峰.斜拉桥施工初始索力的确定[J].工程力学，2000（03）
[4]杨兴，张敏，周水兴.影响矩阵法在斜拉桥二次调索中的应用[J].重庆交通大学学报.2009（08）
【关键词】 独塔斜拉桥；索力调整；索力测试
1 未知荷载系数法
为了改善斜拉桥成桥阶段主梁、索塔、拉索等结构的受力状态，给拉索施加一定的初拉力，使之与结构自重平衡。由于斜拉桥是高次超静定结构，计算斜拉索初拉力需要反复计算，另外，因为各拉索的初拉力并不是只有唯一解，所以不同计算人员会得到不同的初拉力。
未知荷载系数法使用了优化法则，可以计算出满足约束条件下结构最优的荷载。所以利用未知荷载系数法对斜拉索索力进行调整，具体过程如下：
（1）将拉索初拉力定义为预应力荷载，斜拉索Z1～Z11和B1～B9的初拉力设定为1KN；
（2）使用拉索单位初拉力和结构自重二期恒载以及预应力荷载建立荷载组合，约束条件为斜拉索Z1～Z11和B1～B9的设计最终指定索力，即桁架单元内力。
（3）计算荷载组合作用下满足指定约束条件的未知荷载系数，并生成影响矩阵，在影响矩阵里再对索的初拉力进行调整，使得数值索力与约束条件的索力尽量接近，然后生成荷载组合。
（4）查看在此荷载组合下的桁架单元内力，即斜拉索索力，若斜拉索索力与线形基本与设计理想状态吻合，说明求得的未知荷载系数既可作为索的初拉力。
以索力优化计算的索力作为合理成桥索力的目标值，先赋予斜拉索一个初拉力，根据正装迭代法计算出合理的成桥索力。最终计算成桥索力及初拉力值如下表。
（3）确定斜拉桥初始平衡状态有很多种，本文利用MIDAS/Civil有限元软件中的未知荷载系数功能，采用影响矩阵方法求出满足我们所要求的约束条件的初拉力系数，即初始平衡状态下的斜拉桥初始索力。通过计算斜拉索的初拉力，较为准确的确定出满足设计的合理成桥状态。
2 工程实例
2.1工程概况
该桥主桥为104.8m，主桥为预应力混凝土独塔斜拉桥，主塔为倒“Y”型折塔，塔高63.25m，主梁采用预应力混凝土“π”型主梁。桥道系按照施工程序分为14个节段分段浇注，分别是：支架现浇段、悬浇1段～悬浇11段、合拢段、端横梁段。端纵梁全桥两道，采用预应力混凝土“π”型主梁，标准段宽1.7米，高2.0m，在主塔根部宽度增加至2.7米；斜拉索分前索和后索，前索锚固于桥道系的纵梁上，后索锚固于锚碇。斜拉索采用Ф7mm镀锌平行钢丝，钢丝标准强度fpk=1670Mpa。斜拉索锚具采用冷铸墩头锚，前索张拉端为主梁，后索张拉端为锚碇。
2.2有限元模型图
本文采用有限元的分析方法。计算采用梁和桁架单元建立全桥模型。其中斜拉索采用桁架单元，塔、墩、主梁采用梁单元，斜拉索锚固点与主梁间采用“刚性连接”进行连接，全桥共计151个单元。下图为全桥的有限元模型图：
2.3索力调整结果分析
以索力优化计算的索力作为合理成桥索力的目标值，先赋予斜拉索一个初拉力，根据正装迭代法计算出合理的成桥索力。最终计算成桥索力及初拉力值如下表。
将自重等荷载与索初拉力进行荷载组合，在荷载组合作用下斜拉索索力值与设计值进行比较经过未知荷载系数法调索后，在荷载组合作用下斜拉索的索力值与设计指定值比较接近，误差均在5%左右，满足施工控制要求。
2.4在荷载组合作用下主梁线形与设计值比较
经过调索后主梁线形与设计值比较吻合，主梁变形都在设计值以上，满足设置预拱度的要求，其中最大位移为8.6cm。主梁线形控制作为斜拉桥施工控制的主要内容之一，其重要性主要表现在线形的好坏直接影响到整个桥梁的美观与主梁的内力分布。因此在施工过程中应以主梁线形控制为主，通过索力的调整使得主梁线形能够达到设计的预期理想状态。
3 结论
（1）在成桥阶段分析中，为了保持主梁线形，所以需要设置一定的预拱度，因此需要给斜拉索施加一定的初拉力，使之与结构自重平衡。利用未知荷载系数法求出斜拉索的初拉力，并与自重、二期恒载等进行荷载组合，使得在荷载组合作用下，斜拉索的最终索力与设计索力值基本吻合，索的初拉力有不同的组合，所以要根据结构内力与变形来调整索的初拉力，使得结构达到最佳的成桥状态。
（2）确定斜拉桥初始平衡状态有很多种，本文利用MIDAS/Civil有限元软件中的未知荷载系数功能，采用影响矩阵方法求出满足我们所要求的约束条件的初拉力系数，即初始平衡状态下的斜拉桥初始索力。通过计算斜拉索的初拉力，较为准确的确定出满足设计的合理成桥状态，因此，利用未知荷载系数法调整索力结果是比较准确的。
参考文献：
[1]肖汝诚.桥梁结构分析和程序系统[M].人民交通出版社，2002
[2]鐘万姆，刘元芳，纪峥.斜拉桥施工中的张拉控制和索力调整[J].土木工程学报，1992（25）
[3]梁志广，李建中，石现峰.斜拉桥施工初始索力的确定[J].工程力学，2000（03）
[4]杨兴，张敏，周水兴.影响矩阵法在斜拉桥二次调索中的应用[J].重庆交通大学学报.2009（08）