斜拉桥施工

斜拉桥施工概述斜拉桥采用斜拉索来支撑主梁，使主梁变成多跨支撑连续梁，从而降低主梁高度、增大跨度。斜拉桥属于自锚结构体系，斜拉索对桥跨结构的主梁产生有利的压力，改善了主梁的受力状态。主要构造（1）基础基础施工与其他类型桥梁相似（2）墩塔桥塔的施工方法和桥墩施工方法没有很大差别（3）主梁主梁施工方法和梁式桥施工方法一样（4）拉索只有索的施工有特殊性。序号桥名主跨(m)主梁桥址年份1苏通大桥1088混合梁中国20082昂船洲大桥1018混合梁中国(香港)20083多多罗桥（Tatara）890主跨钢箱，两端62.5、105.5m混凝土梁日本19994诺曼底桥（Normandy）856主跨钢箱梁624m，其余混凝土梁法国19955南京长江三桥648钢箱梁中国20056南京长江二桥南汊桥628钢箱梁中国20017武汉白沙洲大桥618钢箱梁，两端87m混凝土梁中国20008青州闽江大桥605钢与混凝土结合梁中国20019上海杨浦大桥602钢与混凝土结合梁中国199310上海徐浦大桥590主跨结合梁，边跨混凝土梁中国199611名港中央大桥（Meiko－Chuo）590钢箱梁日本1997斜拉桥的世界最大跨度斜拉桥施工顺序基础下塔柱上塔柱主梁、拉索中塔柱一、斜拉桥索塔施工索塔分为混凝土索塔和钢索塔，钢索塔因成本较高、运营维护要求高而使用较少。混凝土索塔钢索塔索塔的施工方法索塔一般由塔座、塔柱、横梁、塔冠组成。索塔按建筑材料分类：钢筋混凝土索塔；钢索塔；预应力混凝土索塔；一、混凝土索塔施工1.混凝土索塔的施工流程施工准备工作材料采购、设备安装、技术交底塔座施工下塔柱施工下横梁施工0号主梁施工中塔柱第一节施工上塔柱施工塔顶建筑施工上横梁施工中塔柱施工拆除支架和起重设备测量放样施工工艺流程岳阳洞庭湖大桥索塔施工岳阳洞庭湖大桥索塔施工流程组图①②③④①下塔柱施工②下横梁施工③中塔柱施工④上塔柱施工2.塔座施工南京长江三桥塔座塔座的砼浇筑在承台浇筑后立即进行（一般在承台结束后5天完成）塔座的混凝土体积小、标号高，砼收缩大，受承台的约束影响，易产生收缩裂缝。3.索塔的施工1.支架现浇该施工工艺成熟，无需专用设备，能适应较复杂的断面形式。但是费工、费料、速度慢。对于跨径更大的桥梁，塔柱可分为几段施工，下部适合支架现浇，上部采用预制安装。2.预制吊装需较强的起重能力和专用起重设备，但塔高不高时，可以加快施工速度，减少高空作业难度和劳动强度。国外多采用预制吊装施工，我国大多数采用支架现浇。3.滑模施工适用于高塔的施工，施工速度快。1)、整体模板逐段提升法分件制作，再拼装成形；利用已浇混凝土上的钢骨架或专用立柱搭设起重横梁，通过横梁上的轻型起重设备提升模板;适用于截面尺寸和施工节段相同的索塔。缺点：不适用于索塔尺寸变化、索塔倾斜度较大的情况；施工缝处理不好，而且预埋件较多，索塔的外观质量不易保证。1－已浇索塔；2－待浇节段；3－模板；4－对拉螺杆；5－钢架柱；6－横梁；7－手拉葫芦2)、翻模法模板设计为双面板，通过交替翻转的方式提升模板；施工进度慢、外观差、高空作业的施工安全性低，在索塔施工中很少采用。3)、爬模法爬模法分为无爬架爬模法和有爬架爬模法；兼有滑模和翻模优势，施工安全，质量可靠，索塔大多采用此法；每节段长度在3m～6m。爬模特点是系统自备有提升设施或提升动力的模板系统，使用较多的是液压式爬模模板一般采用钢模板，沿竖向一般布置3~4节，每节高度根据模板支架的构造、提升能力等采用2~5ma.有爬架爬模法施工依附已浇混凝土索塔上的模板爬升架，利用提升设备，通过导向轨道分块提升模板。按提升的动力系统可分为：液压爬升、电动爬升和倒链手动爬升。b.无爬架爬模法施工模板由内外模、对拉螺杆、内外工作平台等组成，全套板一般分为2~3节；施工时先帮扎钢筋，再以已浇混凝土索塔为依托，保留接缝处的模板，利用起重设备(如塔吊)将下层模板提升；我国在铜陵长江公路大桥索塔施工中第一次成功开发应用此工艺。4.上、下横梁施工一般采用全支架施工，支架材料可用大直径钢管支撑加贝雷架或万能杆件两种形式。一般采用两次浇注一次张拉工艺。万能杆件支撑横梁施工横梁第二层砼浇注二、钢索塔施工钢索塔施工两大工序：工厂分节段制作、现场架设南京三桥钢塔施工实例钢锚箱安装第1节段就位钢塔柱间连接与定位钢塔柱节段吊装二、主梁施工主梁常用的施工方法有支架法、悬臂法、平转法、顶推法等，对大跨度斜拉桥，比较适用的是悬臂法，有时也辅以支架法。平转法和顶推法适用于跨径不大、高度不高的斜拉桥。悬臂法分为悬臂浇筑和悬臂拼装法。对于跨度过大的斜拉桥，有时在跨间设立临时支墩以减小悬臂施工长度。支架法主要作为主梁0号块的施工，或边跨主梁端部区域的施工辅助方法。二、主梁施工悬臂法支架法二、主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工1.施工主要步骤：0号段施工→安装挂篮→各段悬臂浇筑→各段安装拉索并张拉→合龙→必要时调索力。（1）挂篮种类：挂篮主要有：长平台牵索挂篮和短平台复合型牵索挂篮。牵索挂篮按杆件种类可分为常备杆件组拼式牵索挂篮和型钢组焊式牵索挂篮。长平台牵索挂篮一般仅在混凝土主梁下设置挂篮平台，且已成梁段下的挂篮平台长度一般要略长于待浇梁段下的挂篮的平台长度，因而使挂篮的总长度很长，其目的一是为了挂篮的走行，二是为了保证挂篮在顺桥向的刚度。二、主梁施工短平台复合型牵索挂篮是在已成梁段上设三角桁架作为挂篮行走的吊挂受力结构，从而大大减小了挂篮的后挂钩作用于主梁上的反力，同时，挂篮平台的长度相应减小，可减轻挂篮自重。与普通挂篮相比，牵索挂篮是将传统的后支点悬臂挂篮改变为前后两个支点简支挂篮。牵索挂篮包括：承重平台、牵索及锚固系统、吊挂升降及走行系统、抗剪系统及锁定微调系统、安全护栏等。其总重通常控制在灌注节段重量的0.3～0.5倍。主梁牵索挂篮的特点及结构形式挂篮立体模型挂篮施工安装方法：施工支架上安装地面或船上拼装整体起升主梁牵索挂篮的安装支架上拼装整体起升悬臂浇筑施工工艺采用斜拉式挂篮施工。三个组成部分：三角架、挂篮平台、悬吊伺服机构a.短平台复合型牵索挂篮施工b.前支点挂篮施工由承重体系、模板体系、行走体系、转动锚固体系及止推系统五大部分组成；受力原理：挂篮受力由简支受力变为超静定受力。二、主梁施工（2）各类牵索挂篮的力学特点：改变了普通挂盘单纯吊挂传力给主梁的方式，采用吊挂和牵拉相结合的传力方式将荷载分别传给主梁和塔，从而大大减小了主梁的受力。（3）各类牵索挂篮的使用特点：就挂篮的走行而言，长平台牵索挂篮为一步到位，而短平台复合型牵索挂篮分两步；就施工控制而言，前者因纵向长度较大，要求更严些；而对灌注混凝土而言，由于后者前部由前吊杆和牵索共同受力，故应严格控制吊杆的受力，以防超载。（4）各类牵索挂篮的适用性分析：由于常备杆件组拼式长平台牵索挂篮取材较易，大部分杆件可有多种用途，故一次摊消成本可能较低，对于跨度不是很大，且挂篮利用率不是很高的情况较适用，而型钢组焊式短平台复合型牵索挂篮由于是用型材特殊加工而成，故成本较高，但其结构简洁紧凑，使用较为方便，适用于跨度较大且利用率较高的情况。二、主梁施工2.施工工艺：（1）0号段（无索区）施工施工流程：支架架设、模板加工、钢筋制作等→底模安装、塔梁临时固结施工→安装钢筋、预应力系统→安装内模、外模及横隔板模板→混凝土浇筑及养护、拆模板→预应力张拉。（2）安装挂篮安装挂篮一般用吊机进行，水上一般用浮吊进行。（3）主梁标准节段悬浇牵索挂篮行走就位→提升内模拱架→调整挂篮初始状态→钢绞线挂索→绑扎钢筋及预应力管道安装→第一次整体张拉斜拉索→浇筑本节段一半质量的混凝土→第二次整体张拉斜拉索→本节段混凝土浇筑完成→纵横向预应力张拉→张拉斜拉索，挂篮脱离斜拉索锚固到主梁上，实现体系转换→第三次整体张拉斜拉索→牵索挂篮前移就位。二、主梁施工（4）边跨密索区现浇段施工边跨密索区现浇段施工，不能进行对称的挂篮施工，只能在支架上进行现浇，且必须在边跨合龙前全部完成，否则将影响中跨标准节段的悬浇。（5）主梁合龙段施工合龙段混凝土采用预压换重法施工，即预先在合龙段一端加水箱按合龙段混凝土质量注水压重，随即对合龙段刚性连接施焊，浇筑混凝土时边浇边放水直至合龙段浇筑完成。二、主梁施工（6）斜拉索体系施工斜拉索安装步骤：前支点挂篮前移到位→安装斜拉索转换装置→安装PE圆管→单根钢绞线挂索、张拉→进行本梁段模板及钢筋施工→对斜拉索进行第一次调索→浇筑本梁段混凝土→浇筑过程中进行调索以控制高程→混凝土达到85%后再进行一次调索→体系转换，将斜拉索锚固在混凝土梁体上。（7）预应力及混凝土工程主梁预应力体系分为横隔板钢绞线预应力束、纵向预应力束、顶板横向预应力。主梁混凝土等级为C60，由全自动拌合站生产，泵送到施工部位。混凝土入模遵循先“前端”、后“后端”，先主肋后隔板的原则，同时进行水平分层浇筑，浇筑一半质量时整体张拉斜拉索，然后浇筑剩下的一半混凝土。二、主梁施工箱型钢主梁悬臂拼装施工1.0号块的安装：0号块的吊装分为水上吊装梁段和陆地吊装梁段。水上吊装梁段一般采用大型浮吊吊装，陆地吊装梁段采用其他大型吊机吊装。2.标准节段的安装：标准节段的安装一般采用步履式悬臂吊机对称进行。在首节标准节段安装时，由于在0号块上不能同时安装2台吊机，多采取先安装一侧吊机，吊装一侧的一节标准梁段，同时为了保持梁体平衡稳定，在0号块的另一侧配置平衡重抵抗倾覆力矩。从第二节标准梁段开始，即可撤去平衡配重，实现平衡悬臂吊装施工。二、主梁施工3.合龙段施工：合龙段施工关系到结构内力是否合理分配以及桥面是否平顺，不合理的合龙甚至会影响结构的安全。钢梁的合龙常用有自然合龙和强制合龙。（一）斜拉索的组成与防护拉索由两端的锚具、拉索传力件及防护材料组成。按发展阶段可分为：（1）钢丝绳:早期及人行桥等（2）粗钢筋：强度低、成本高（3）平行钢丝索（PWS）：强度高、疲劳性能好、应用最多，但对防锈要求高。（5）平行钢绞线：优点是“划整为零”，避免了成品索的运、吊、穿、牵等困难，无需大型设备，施工方便，造价低，特别适用于大跨度斜拉桥。三.索的施工（二）索与塔、梁的联结拉索与塔、梁连接结构的功能是将斜拉索力可靠地传递给主梁和桥塔。其结构形式格局斜拉索布置、根数、桥塔与主梁的结构有关。拉索在桥塔上的联结主要有两种形式：（1）直接锚固在塔上（2）塔上设置索鞍，通过索鞍而延伸到桥塔另一侧主梁上锚固拉索在钢梁上的锚固形式：通过锚箱来实现拉索在混凝土梁上的锚固形式：（1）通过预埋套管穿过梁身锚于梁底或特制的锚块上；（2）通过套筒借锚固螺栓锚在箱梁内部。三、斜拉索施工（三）.索的制作与运输斜拉索由两端的锚具、中间的拉索传力件及防护材料三部分组成。锚具的作用是将拉索的张拉力传给主梁和索塔。索制好后堆放在制索场，在安装前运到桥上。索在吊装前只做临时防锈措施，可卷盘运输，或用吊机吊装。运输过程中注意不要让索顺地面拖动，也不让索与尖锐物体碰撞，以防临时防锈层被破坏。三、斜拉索施工（四）.拉索的放索及索的移动拉索一般采用工厂预制，运输到现场进行安装。工厂预制好的拉索只做临时防锈措施，可卷盘运输，或用吊机吊装。运输过程中注意不要让索顺地面拖动，也不让索与尖锐物体碰撞，以防临时防锈层被破坏。为了防止索在运输过程遭受损伤，大跨度斜拉桥的拉索通常采用钢结构焊成的索盘将索卷盘，然后运至工地安装。三、斜拉索施工（五）.挂索施工挂索是将索的两端分别穿入梁上和塔上预留的索孔内，并初步固定在索孔端面的锚板上。不同的拉索、不同的锚具，采用不同的挂索方式。配装拉锚式锚具的拉索，可借助卷扬机，直接将锚具拉出索孔后用螺母固定。当索长较大（大于100m），重力较大，此时可将张拉用的连接杆先连接在拉索锚具上，用卷扬机拉至连接杆露出索孔，即可完成挂索。斜拉索的安装放索：立式转盘放索，水平转盘放索。转盘刹车装置，避免散盘。索在桥面上移动：滚筒法，移动平车法，导索法，垫层法塔部张拉；梁部张拉；两端张拉。常用：塔部一端张拉端部安装方法---大跨、高塔、密索斜拉桥锚固端：吊点法，吊机