悬索桥施工实例简介

中铁大桥局集团悬索桥施工-24-附录三：悬索桥施工实例简介一.汕头海湾大桥简介汕头海湾大桥位于汕头经济特区的汕头港东部出海口处，是深汕高速公路上的一座特大桥，其主桥为154+452+154m的三跨双铰预应力混凝土悬索桥，是我国第一座现代化的悬索桥。全桥总体布置见图附录3-1：图附录3-1汕头海湾桥桥式布置图汕头海湾悬索桥各主要组成构造简介如下：1.索塔：⑴.索塔为钢筋混凝土三层框架，基础承台顶以上高度为95.10m，塔柱内侧净宽24.1m，外侧边到边为31.2m，塔柱为D型截面，顺桥向宽6m，横桥向宽3.5m，为空心结构。⑵.索塔顶设置大型铸钢鞍座，每个鞍座座体分为两部分，通过塔顶组拼的桁架式吊机安装。鞍座安装时向岸侧预偏1200mm，在跨中对称架设12对梁段时逐段顶推使鞍座复位到位，共分12次进行。⑶.每跨混凝土加劲梁在主塔以及边墩处设置竖向拉压支座，在塔柱内侧设置阻尼束。2.主缆：⑴.每根主缆由10010根ф5.1mm镀锌高强度钢丝组成，分成110束预制平行钢丝束，每束91根钢丝，长1030m左右，两根主缆的横向中距为25.2m。⑵.主缆采用PWS法架设编制，架设时先将110股预制平行钢丝束编排成六角形截面，再用挤紧机挤成圆形，截面挤紧的孔隙率在一般部位按20％考虑，其相应的外径为570mm左右，在安装索架的部位由于索夹的紧固作用，孔隙率将压缩至18％左右，此处主缆的外径约为560mm；主缆采用重力式锚碇方式，在锚碇前端的铸钢散索鞍座处，各索股分散并通过锚头与锚固构架上的锚杆相连进行锚固；在N2、S2墩顶处设置竖向支撑摆柱。见图附录3-2示意。⑶.主缆架设前，先安装猫道作为主缆施工脚手平台，并在两锚碇间设置循环牵索系统进行主缆的架设，采用垂度法进行主缆索股线型调整。3.吊索与索夹：吊索为垂直布置，采用ф45mm镀锌钢丝绳，通过索夹骑挂于主缆，顺中铁大桥局集团悬索桥施工-25-桥向间距6m，每侧吊点有2根两端带锚头的吊索钢丝绳；每个索夹为两个半圆形空心铸钢件，装在主缆上后，通过高强螺栓对接。详见图附录3-3。图附录3-2主缆竖向支撑摆柱图附录3-3主缆吊索加劲梁连接示意图4.加劲梁：⑴.加劲梁采用单箱三室预应力C60混凝土结构，主孔加劲梁分73段，各边孔分24段，共计121个梁段；采取现场分段预制，每预制节段长5.7m，重约160t，段间预留30cm湿接缝。在主塔下横梁顶处设置过渡梁，边墩顶设置XF-120型伸缩缝。⑵.节段梁采用180t缆载吊机吊装，全部吊装完成后，将节段梁间临时连接，调整线型一次性浇筑湿接缝混凝土，再进行最后的预应力施工。详见图附录3-4。图附录3-4：加劲梁横断面（单位：cm）⑶.混凝土加劲梁预应力布置：横向预应力采用大吨位有粘结束和单股无粘结束两种方式，除位于现浇湿接缝范围（副中铁大桥局集团悬索桥施工-26-横梁）外的其它横向预应力在梁段预制阶段完成。纵向预应力分为有粘结束和无粘结束，有粘结束布置在梁体顶板，在梁段架设以及线型调整完毕后但各段间湿接缝尚未浇筑前穿入；体外束布置在底板上部，在各湿接缝和端横梁接缝全部浇筑完架设穿入；主跨设有27束有粘结通长束，孔道长度444.64m，采用两次张拉。5.锚碇：锚碇嵌入两岸突起的岩包内，为重力式锚，通过埋入大体积混凝土锚体的一组工字形锚杆锚固主缆，锚碇前端设散索鞍座，将索股分散后锚头与锚杆连接。两岸锚碇处的桥面布置为拓宽段，利用地形的高度条件，结合锚体结构在锚体之上设置实体的路堤结构作压重。锚碇结构详见图附录3-5。1-1-1图附录3-5锚碇结构图6.主缆防腐施工：主缆缠丝防腐在桥面铺装完成后进行。主缆防腐结构详见图附录2-6。φ＝570BDYM～3m～2m图附录3-6主缆防腐结构示意图7.桥面铺装：设计采用6～8cm厚C50扩张金属网钢纤维混凝土，通车3个月，行车道铺装层大量开裂，经铲除后铺装8cm改性沥青混凝土铺装。中铁大桥局集团悬索桥施工-27-二.西陵长江大桥简介西陵长江大桥位于三峡大坝下游4.5公里处，主桥为单跨900m双铰全焊钢加劲箱梁悬索桥。大桥自1994年3月15日开工，于1996年8月10日建成通车。全桥总体布置见图附录3-7：图附录3-7西陵长江大桥桥式布置图（单位：m）悬索桥各主要组成构造简介如下：1.索塔：⑴.索塔为钢筋混凝土三层框架，设底、中、顶三道横梁。塔柱截面尺寸为6×4m，为3％内倾斜空心结构。塔顶横桥向宽度为24.0m，索塔自承台面以上高121m，塔顶标高+187.50m（吴淞高程）。详见图附录3-8。⑵.索塔顶设置大型铸钢鞍座，每个鞍座座体分为两部分，通过塔顶组拼的桁架式吊机中铁大桥局集团悬索桥施工-28-安装。塔顶鞍座向岸侧预偏，北塔为1067mm、南塔为887mm，并临时固定。吊装梁段过程中，按设计规定的步骤及顶推量解除临时固定，逐步顶推鞍座复位。最后一次顶推量以塔中心线与鞍座中心线相差107mm控制（偏向边跨）。在鞍座顶推过程中，南、北索塔上、下游侧保持同步进行。梁段全部架完，鞍座顶推复位完成后，将座体与底板锁定。⑶.在索塔处设置竖向拉压支座、抗风支座及纵向限位装置。2.主缆：⑴.西陵悬索桥的主缆上下游各设一根，中距20.0m。每根主缆由10010根Ф5.1mm镀锌高强度钢丝组成，分成110束预制平行索股，每束91根钢丝。图附录3-8主塔结构图（单位：cm）⑵.主缆采用PWS方法架设编制，架设时先将110束索股编排成六角形截面，再用挤紧机挤成圆形，截面挤紧的孔隙率在一般部位为20％，其相应的外径为570mm左右，在安装索架的部位由于索夹的紧固作用，孔隙率将压缩至18％左右，此处主缆的外径约为560mm；主缆采用重力式地锚锚碇方式，在锚碇前端的铸钢散索鞍座处，各索股分散并通过锚头与锚固构架上的锚杆相连进行锚固。主缆截面见图附录3-9。⑶.主缆架设前，先安装猫道作为主缆施工脚手平台，并在两锚碇间设置循环牵索系统进行主缆的架设，采用垂度法进行主缆索股线型调整。西陵大桥设上下游两条猫道，每条猫道又分为主跨、南边跨、北边跨。每条猫道由6根Φ45钢绳支承），两端分别锚固在锚碇和索塔顶部，其上辅设Φ4mm镀锌承重钢丝网，两侧各1.2m范围内设Φ1.6mm镀锌钢丝步行网，顶面布置[10横梁，间距2m，防滑木条间距0.5m；设有Φ16mm扶手索,扶手索栏杆固定在[10横梁上；为增加横向稳定性，并便于上下游两猫道之间的交通，在主跨设横向天桥三道，为保持猫道的线型及抗风稳定性，设抗风索4片。猫道结构见图附录3-10示。中铁大桥局集团悬索桥施工-29-图附录3-9主缆截面示意图索夹安装完成后，进行猫道转换——将猫道用Φ15mm钢丝绳悬挂于主缆上，每5～8m一个点，用导链收紧，同时，解除Φ45mm钢丝绳锚头与塔顶、锚碇前端锚箱的联接；主缆缠丝完成后，拆除猫道。图附录3-10猫道结构图3.吊索与索夹：吊索为垂直布置，采用Ф45mm镀锌钢丝绳，通过索夹骑挂于主缆，顺桥向间距12.7m，每侧吊点有2根两端带锚头的吊索；每个索夹为两个半圆形空心铸钢件，装在主缆上后，通过高强螺栓对接。索夹和吊索的安装，用专门的1t缆载吊机进行，靠近主塔的索夹和吊索用墩旁吊机安装。索夹螺栓采用千斤顶张拉的方法施加轴力，4台YC——40D穿心式千斤顶同时对称张拉，反复张拉直至每个螺杆轴力达340±10kN。同一索夹上的螺杆轴力保持一致。在施工过程中反复张拉补足螺杆轴力。详见图附录3-11。4.加劲梁：⑴.钢箱梁标准节段外形尺寸为20600（宽）×3000（高）×12697（长）mm，重102t。按焊缝隙的布置不同分为A、B两种类型交错布置(其具体布置见图附录3-13)，端节段与引桥30mT梁之间设置WABO-960mm型伸缩缝。钢箱梁截面见图附录3-12示。⑵.钢箱梁节段由武昌造船厂制造预拼，经长江水运到工地，采用两台120t缆载吊机从跨中向两边对称架设。⑶.各梁段的运输就位与架设顺序：中铁大桥局集团悬索桥施工-30-①.R1—R31、L1—L12号梁段均从水上运梁铁驳上用120t缆载吊机直接提升架设。②.L13~L36号梁段预先船运至起重码头上岸，移梁台车将梁运至一定位置后，再横移至桥轴线上。图附录3-11主缆吊索加劲梁连接示意图（单位：mm）图附录3-12钢箱梁截面图（单位：cm）③.R34~R36事先由缆载吊机荡移至岸上，由运梁台车运至对应位置储存，然后再由缆载吊机提升架设。R33荡移一次后，直接提升架设，再架R32，然后架设R34、R36，最后架R35合拢。梁段吊装顺序图见图附录3-13示。⑷.合拢段选在35号梁段，合拢方法如下：①.端节段（R36、L36号）起吊存于主塔横梁；②.35号梁段吊装后与34号梁段相连；③.端节段与35号节段相连。⑸.钢箱梁节段间联接及线型调整：中铁大桥局集团悬索桥施工-31-①.钢箱梁节段间联接a.钢箱梁节段间临时联接的方法为：以主跨中心线为对称，两侧每完成一节A型标准节段，及一节B型标准节段吊装后，先行在该A、B节段间进行临时连接件的连接，调整之后焊接该A、B节段间的焊缝，已形成一个“大节段”，各“大节段”之间先连接顶板及腹板上的临时连接件，当节段就位较多，“大节段”间底板接缝基本闭合后，在连接其底板上的临时连接件，并焊接该工地接缝。图附录3-13梁段吊装顺序b.箱梁节段的接缝焊接之前，通过调节各临时连接件，对Ⅰ型和Ⅱ型工地接缝，分别使其相邻节段顶板中心点的间距比底板中心点的间距大0.9mm和0.8mm，以形成桥面竖曲线。②.线型调整：a.梁段吊装过程中，主缆由显著的挠曲变形。梁段吊装前期，主缆内力不够大，在已有梁段的区域，因缆力的竖向分量须与梁段及主缆的的重量相平衡，主缆的挠曲很明显，并且这一现象在梁段吊装的前进工作面表现更加突出；由此已吊装的梁段呈上缘顶紧，下缘张开的状态。由于梁段顶板的顶紧及底板张开，可利用梁段上各处的临时连接件进行顶开或收紧。b.已吊装的梁段与其相邻段之间先行在顶板上临时连接，用于抵抗局部剪力，提高空气动力性能，并适应随后的主缆变形。梁段工地接缝焊接前，可联上各部件临时连接件。c.交错焊接：L1、R1梁段吊装完毕时，其下缘张开值约为35～50mm，这一张开值随梁段吊装数量的增加而缓慢减少。按要求精确调整其焊接间隙后，先行对L1、R1间的接缝中铁大桥局集团悬索桥施工-32-进行焊接，随后在梁段吊装数段后，对梁段工地接缝间隔焊接，以形成长度为25.4m的大节段。由于吊装面附近主缆变形大，焊接面离吊装面的距离不小于3个标准节段长。d.当梁段架设完成一定数量，梁段间接缝基本闭合时，可对其余接缝进行间隙调整和焊接。e.二期恒载尚未作用之前，因主缆尚有较多的变形仍未发生，端节段（R36、L36）不宜与索塔横梁刚性连接，先搁置在索塔横梁上。f.梁段安装过程中的塔顶鞍座顶推，参见表附录3－1。表附录3－1梁段安装过程塔顶鞍座顶推量表顶推序号顶推前架设至的梁段号塔顶鞍座各次顶推量（mm）北塔南塔1L1、R1120902L2、R280603L3、L4、R3、R4100704L5～L7、R5～R7100905L8～L10、R8～R10100706L11～L15、R11～R15100907L16～L22、R16～R22100908L23～L33、R23～R33100809L33～L35、R33～R35160140说明：（1）、吊装过程中，须荡移梁段或变更合拢段，应及时调整鞍座的顶推量。（2）、南北主塔顶的上下游鞍座应同步顶推。（3）、锚道面层及猫道天桥架设后，若塔顶偏离竣工位置，鞍座顶顶推量应考虑这一因素。5.锚碇：锚碇嵌入两岸突起的岩包内，为重力式锚。锚碇前端设散索鞍座，将主缆索股分散后，索股端部的热铸锚头与埋入大体积锚体混凝土中的一组工字形锚杆相连，通过后背梁，将巨大的索力传递给锚碇体。散索鞍座向岸侧预偏52mm，随塔顶鞍座顶推就位而逐步就位、锁定。锚碇结构形式类似于汕头海湾大桥悬索桥。6.主缆防腐施工：主缆缠丝防腐在桥面铺装完成后进行。主缆防腐结构与汕头海湾大桥相同，详见图附录3-6。7.桥面铺装：采用6cm沥