悬索桥施工技术

悬索桥悬索桥施工技术目录悬索桥的简介施工总体部署悬索桥主要施工方法及工艺一、悬索桥的简介鞍座吊索加劲梁岩洞式锚固体主缆索夹桥塔重力式锚固体二、施工总体部署1、施工场地布置⑴加劲梁的生产、运输、架设；⑵主缆运输、存放、架设；⑶猫道、鞍座的架设安装；⑷锚碇及主塔的施工。二、施工总体部署2、悬索桥施工专用机具设备、施工设施：⑴索鞍施工：塔顶临时吊机、索鞍顶移设施等。⑵主缆施工：猫道、牵引系统、挤紧机、小型索股整形机具设备、缠丝机、张拉设备、倒链、小型缆索吊机等。⑶加劲梁施工：顶推系统、现浇或拼装支架、预制场、码头、检测设备、运梁设备、缆载吊机或其它专用架梁机具设备等。三、悬索桥主要施工方法及工艺1、主塔它是支承主缆的重要构件，有砼塔和钢塔等形式。主塔施工过程中，应控制好倾斜度、塔顶标高（按设计规定留压缩量）等指标，待主塔完工后，需精确测定不同温度条件下裸塔塔顶中心线里程和标高（应考虑地球曲率及日照的影响、主塔的压缩量。主塔倾斜度符合设计规定，设计未规定时按塔高的1/3000，且不大于30mm。索鞍底板面高程:＋10mm，－0.主塔爬模外支架索塔的施工主塔的形式悬索桥的索塔形式一般均为门式框架结构，中设若干道横梁。索塔施工的主要机械设备选用及布置悬索桥的索塔高度在100m以上，桥面宽度30m左右，宜设置2台塔吊，2台电梯。桥面宽度20m左右可设置一台塔吊，一台施工电梯。塔柱施工悬索桥的塔柱施工多采用爬模施工。施工时，每20m-20m设一道水平支撑，并根据计算用千斤顶施加60~100t左右的顶推力。悬索桥应考虑横梁预应力张拉后的压缩对塔柱预偏量的影响。索塔横梁施工悬索桥横梁施工一般采取柱梁异步施工，以有利工程进度和塔柱外观。大跨度的悬索桥横梁的体量较大，如江阴桥的三道横梁高均为11m，下横梁底宽11m，长32m。横梁施工方法可采用一次浇筑，一次张拉；也可二次浇筑，一次张拉；还可多次浇筑，多次张拉。2、锚碇悬索桥主缆的锚固体（锚碇）是将主缆中的拉力传递给地基的构件。锚碇分为地锚式和自锚式锚碇两类，通常的地锚式锚固体分为重力式锚固体和岩洞式锚固体。重力式地锚锚体施工锚碇后锚面整体钢模重力式地锚锚体关键是锚固系统的安装，应按相关标准安装。锚碇的施工悬索桥锚碇的施工特点悬索桥锚碇施工特点为：砼数量特别大，持续时间长，施工期近一年，经历一年中的最高温季节和最低温季节。锚碇大体积砼的施工有难度。悬索桥锚碇的施工措施（1）构造设计上采取防裂措施①设计合理结构，减少工程数量，降低水化热总量。具体：采用深埋式结构，挖空非关键直接受力部分砼，利用回填土方压重；在主缆锚固体部分采用C40砼，其他基础及配重联结部分用C20等砼，减少水泥用量。②延长锚碇砼的评定验收龄期。具体：利用主缆架设施工期的受力不及最终受力的30%，允许采用标准养护条件下的60d龄期的抗压强度作为验收评定的依据。③增设金属扩张网，改善锚碇大体积砼表面受力状况。（2）合理选材，优化锚碇大体积砼的配合比①C20低标号的砼采用低热矿渣硅酸盐水泥。②掺粉煤灰，Ⅱ级灰。③掺缓凝型高效减水剂，初凝时间控制在22~28h。（3）大体积砼施工温度控制①砼分块、分层1m~3m②控制砼的浇筑温度砼经运输、平仓、振捣等过程之后的温度为浇筑温度。③控制各层浇筑间歇期每层一般不超8d④通冷却水冷却水管水平间距为0.9m。⑤降温速率不超过1.5℃/d。2、锚碇岩洞式地锚岩洞式则由锚固体将主缆中的拉力通过锚体与岩洞间摩阻力和锚塞作用传递给岩洞周壁。锚体混凝土必须与岩体结合良好，宜采用微膨胀混凝土，防止混凝土收缩与拱顶基岩分离。2、锚碇自锚式锚碇主缆中心线28.9216°28.9216°散索套主缆索股锚固体桥墩主跨而自锚式锚固体则将主缆锚固于加劲梁体上。锚碇为大体积混凝土，应有温控设置，可采取沿横向分块、竖向分层的办法，防止混凝土开裂.3、索鞍索鞍是用以支承主缆并使其圆顺地改变方向或摆动的重要部件，布置在主缆几何线形转折点处，通过它可使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式传给塔顶。包括桥塔（墩）顶的主索鞍、锚碇（锚固体）前端的散索鞍（套）及副索鞍。主鞍准备起吊主索鞍采用特别设计的塔顶吊机吊装，该吊机应能保证鞍座分次吊装上主塔顶并移动安装就位。塔顶吊机的结构部分，在主缆架设时可改装为主缆牵引系统及索股调整的设施。主、散索鞍安装时应根据设计提供的预偏量就位并临时锁定。专用吊架吊装散鞍主鞍在塔顶纵移就位安装中的主鞍上、下承板主索鞍座板安装误差控制：中线偏差：±2mm；高程偏差：±2mm；4、主缆钢绞线（或钢丝绳）索股断面示意缠丝油浸雪松填木有吊杆标记的索股基准索股钢绞线（或钢丝绳）索股的断面每层绞向相反主缆是通过塔顶鞍座悬挂在主塔上的柔性承重构件。主缆本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁（包括桥面）的恒载、温度荷载，还分担一部分横向风荷载并将它直接传递到塔顶。主缆常见的有钢丝绳主缆、钢铰索主缆及平行钢丝束主缆，它们的架设方法基本一致，对于目前通用的平行钢丝束主缆，则主要有空中编缆AS法和预制平行索股PWS法两种架设方法。4、主缆（1）架设方法①空中编缆AS法架设即空中纺丝法，是将一～四对的钢丝在空中猫道上以滑车牵引纺成平行钢丝索索股，然后再将若干根平行钢丝索彼此平行的捆扎成一根主缆。香港特区青马大桥主缆系采用AS法（97股，每股378丝）。②预制平行索股PWS法架设即预制钢丝索股法。它是将工厂预制好的平行钢丝索股牵引到猫道上，架设后再捆扎成主缆。每股平行钢丝索中的钢丝根数一般为91或127丝。目前，国内较大跨度悬索桥基本都采用这种主缆形式，如汕头海湾大桥、西陵长江大桥、阳逻长江大桥、佛山平胜大桥、江阴长江大桥及润扬长江大桥等。（2）工艺流程PWS法主缆架设施工工艺流程框图PWS索股加工制造检查验收准备工作架设导索架设猫道施工脚手设置主缆牵引系统猫道上安装纵向滚动设备及索股定型支架安装索股横移设备PWS索股成卷盘运输至放索场索股盘吊放到放索支架上索股锚头与牵引索相连驱动牵引系统牵引索股沿猫道架设理顺直索股，两端锚头放入对应锚杆锁口内索股在各鞍座处整型起吊横移放于鞍座方形槽口及定型支架内第一根索股垂度精确调整，鞍座处锁定逐根循环架设以第一根索股为基准，按垂度法逐根架设、锁定其它索股初紧缆及主缆挤紧索夹及吊索、加劲梁及桥面铺装施工完主缆缠丝防腐工艺流程架设步骤悬索桥主缆架设施工步骤：栏杆网镀锌钢丝步行网镀锌承重钢丝网扶手索承重索横梁主缆1.4m1.2m4.0m1.5mU形架边网底网木轨主索猫道断面示例图(一)3.5m1.2m猫道断面示例图(二)猫道断面布置示例图猫道是重要的空中走道和作业平台，供主缆钢丝索股拖拉架设、测量、调索、主缆紧缆、安装索夹及吊索、主缆缠丝及防护涂装等工作之用。（3）猫道导索架设主缆开始架设时，首先需架设导索将两岸连接起来，利用它可作为完成猫道和主缆索股的架设所需要的牵引索。导索的架设通常在海潮完全停止时，封锁航道，将导索挂上浮体，用拖船牵引，即为浮子法架设。当潮水流速很大，通航频繁时，可用不封锁航道的方法，用长臂浮吊架设法或直升机吊运导索法。猫道架设主缆架设用的猫道由猫道承重索、猫道面层、栏杆和猫道风缆系统等构成。主缆与猫道面层间的高度视主缆直径及紧缆和缠丝所用的机械尺寸而定。猫道宽度4m。为增强猫道整体刚度，并满足通行需要，在适当位置设有猫道横向天桥，将两侧猫道连通。猫道的风缆设置为提高猫道的抗风稳定性和调整猫道面层的形状。其形式有两种：一种将抗风拉索倾斜布置，另一种将抗风拉索垂直布置。猫道面层放在猫道承重索上，从塔顶开始滑移架设，也可卷成盘，将其吊放在塔顶的盘架上，边展开边将横梁、扶手立柱及扶手缆索和横向天桥安装好。江阴桥的猫道架设西堠门大桥猫道图猫道架设总的原则是做到对称施工，边跨和中跨作业平衡，减少对塔的变位影响，控制塔顶变位及扭转在设计容许的范围内。下滑猫道面层宜由塔顶向跨中、锚碇方向铺设，并且上、下游猫道要对称、平衡进行。拖船拖运猫道索架设牵引索和临时轨道索空中编缆法(AS法)悬索桥施工猫道S锚固塔15t卷扬机S散索鞍塔架3.53S锚碇拖拉支承索2-φ33mm循环拖拉索φ33mm54X8.09.510.9179.5塔顶塔架猫道支架3X8.0N锚固塔5.03.53猫道索6-φ45mmS1塔N1塔门架猫道猫道钢丝束盘散索鞍侧滑道广澳汕头9.510.9179.53X8.0循环拖拉布置示意图N锚碇15t卷扬机锚固转向放索场N锚碇S锚碇S1塔N1塔桥梁轴线循环拖拉及支承走向示意图N1塔S1塔支承索φ33mm塔顶滑道φ33mm循环式牵引系统示例图（单位：m）（4）主缆牵索系统施工牵索系统是架于两个锚碇之间,跨越索塔的用于空中拽拉的牵引设备,主要承担猫道安装、主缆架设以及其它牵引吊运工作，是悬索桥施工必备的施工临时设施。它把牵引索的两端插接起来，形成环状无极索，通过一台驱动装置、张紧设备、调整装置和必要的支承滚筒循环运动。牵引索主牵引卷扬机拽拉器猫道门架及滑轮架牵引索猫道滚筒预制索股塔顶门架及滑轮组预制索股卷筒散索鞍门架及滑轮组锚副牵引卷扬机引桥桥面塔塔锚流向往复式牵引系统工作示意图往复式牵引系统示例图该牵索系统的牵引索两端分别卷入主副卷扬机，一端用于卷绳进行牵引，另一端用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动。牵引时索股出盘索股盘装上放索器索股盘及放索器安装在锚锭后部索股即将置入滚轮牵引过江猫道猫道门架大缆索股滚筒Φ28牵引索猫道门架导轮组拽拉器Φ36牵引索门架式拽拉器牵引方式门架拽拉器牵引方式示例图牵索系统按其夹持索股的方式不同，又分为门架拽拉器牵引方式和轨道小车牵引方式两种。预制主缆索股与安装于牵引索上的拽拉器相连，通过驱动装置收放使牵引索带动拽拉器穿过猫道门架导轮组、塔顶门架导轮组、锚碇门架导轮组作往复运动，将索股逐根沿猫道滚筒拉铺到猫道上。预制丝股法(PWS法)丝股牵引•门架式牵引系统循环拽拉索φ33千斤锚头小车2-φ33轨道索尼龙轮猫道面轨道小车牵引方式示例图通过驱动装置将索股逐根沿猫道滚筒拉铺到猫道上。牵引系统架设步骤①首先是导索过渡，利用导索架设牵引索，并架设施工猫道。②其次在架设施工猫道后，安装猫道门架及滑轮组，猫道滚轮等，使牵引索进入猫道门架滑轮组内，牵引索与驱动装置连接完成，从而形成完整的牵索系统。•轨道小车牵引系统•架空索道牵引系统（5）PWS主缆架设①主缆索股的拽拉架设索股利用牵引系统沿猫道牵引架设，架设从放索场一侧向索股另一锚固端的方向进行。平行钢丝索股拽拉架设过程中采用垂度法控制，基准索股采用绝对垂度法控制，其它索股采用相对垂度法调整。索股牵引架设过程中，应尽量匀速牵引，放索支架的索盘应设置可靠的制动装置。当索股拽拉至锚碇（锚固体）时，应将两端锚头临时锚固。正在牵引中的索股主鞍边有槽轨引导锚头构架通过牵引过程中工人跟随锚头前进，控制索股行进速度（5）PWS主缆架设地锚式悬索桥索股架设时的整形、横移工作，需在主索鞍及散索鞍处设置门架，其上设倒链（或其它小型拽拉设备）以局部收紧索股，使整形段索股处于放松状态而利于整型及横移就位。自锚式悬索桥PWS索股架设时的整形、横移工作同地锚式；而散索鞍（套）处索股一般不需要整形、横移。②主缆索股的线形调整当主塔、边墩、锚碇全部竣工后，须进行一次精密测量。在猫道铺架完毕后，应对主塔进行复测，以便依据跨距变化修正基准索股垂度值。主缆成形夹及压紧梁丝股整形暂时就位的索股有待整形调整股丝索股重新整型调整索股（5）PWS主缆架设③基准索股测量和一般索股测量:基准索股一般为最初架设的索股（第一根），由于其它索股（或称一般索股）的垂度测定是以基准索股为参照基准，因此基准索股的测定及垂度调整的精度，将控制影响主缆的架设精度。基准索股的测量控制采用绝对垂度法，即指主缆索股测点的绝对高程。一般索股的垂度测定，用大型卡具测定其与基准索股的相对垂度差。④主缆索股安装定位:每根钢丝索股安装顺序原则是先主跨后边跨。主跨调整完成后，将索股在索鞍槽口中固定，不允许再发生滑动。主跨索股