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学八路自锚式悬索桥施工技术简介宁杭高速NH—NJ3标项目经理部2011年6月学八路自锚式悬索桥施工技术简介一、工程概况：学八路分离式立交桥设计为双索面塔梁固结自锚式混凝土吊桥，全桥长（40＋80＋40）m。墩柱桩基础，肋板式桥台；主塔为矩形混凝土实心截面“柱”式钢筋混凝土结构全高30.81m，塔顶设空心钢结构装饰，主梁采用C50预应力混凝土箱梁，单箱四室，桥面总宽29m中分带2m，全桥一联，桥面铺装为5cm混凝土+防水层+8cm沥青混凝土。主缆采用19根厂制91丝Φ5索股组成，主缆缠丝采用Φ4镀锌低炭钢丝，单根主缆无应力长度为178.323m。全桥吊杆50根共分为3种类型。学八路立面图、平面图学八路横断面图学八路桥施工流程图（一）学八路桥施工流程图（二）本桥桩基共36根，桩基采用挖孔桩施工。主塔为“柱”式矩形实心截面钢筋混凝主塔，全高30.81m采用2节4.5m的翻转模板分节段浇筑。由于本桥为支线上跨，主线工期紧，为给桥下预留路面施工作业面，混凝土箱梁采用用“少支点+满堂式支架”搭设，跨主线路基和A、B匝道路基采用少支点门洞式支架，路基外全部采用满堂式支架搭设（见支架纵向布置图），现浇箱梁的翼缘板及底板边缘向内1.0m采用满堂式支架与底板支架分离便于箱梁浇筑结束后拆除支架，为吊杆张拉提供工作面（见支架搭设横断面图），在路基中央分隔带处和路肩处搭设支撑墩，贝雷架作为纵梁，全跨长18m，为消除贝雷架因跨度较长产生的弹性变形，在本段中间再架设临时支撑墩，临时支撑墩在主梁合拢纵向预应力钢绞线全部张拉结束后拆除，为主线路面施工提供工作面。布置结构如下图：二、基础及上部结构施工介绍支架搭设横断面图三、锚箱的加工安装和施工1、锚箱的作用和加工：自锚式悬索桥锚箱的作用是将主缆各索股按照设计的入梁角度和索股的排位顺序锚固在主梁中，同时将主缆受到的荷载传递到主梁上。学八路主缆锚箱构造主要是19根Q235无缝钢管和钢管后的4cm锚垫板组成。主缆按直线进入索导管，然后通过锚垫板和主缆锚头固定在锚箱上，通过锚箱将主缆和主梁联成整体。因此索导管在混凝土中的位置和角度对主缆的安装和受力都将起到重要的影响，因此确保各索导管的角度排序位置准确，将19根索导管在加工厂按照1：1大样加工了锚箱劲性骨架，通过加劲板和工字钢将19根索导管按照设计的入梁角度和排序固定在一起，施工时直接按装就位在主梁底模板上即可。上图：锚箱全貌右上图：锚箱前面全貌右下图：锚箱后面全貌锚箱放样：在对骨架底四周的工字钢进行测量，然后测量队在主梁底模板上放出主缆中心线，按照主缆中心线和实测的锚箱底座纵横向长度，用墨线在底模板上弹出主缆中心线、锚箱骨架的底座边线。锚箱的安装和检查：安装时用16t吊车将锚箱起吊下落到底模板上，然后再次起吊，起吊后由人工采用推、顶、翘的方式使锚箱四边和标出的底座四条边线以及中心线重合。就位后用锤球吊线检查1#索的索导管中心是否在主缆中心线上。锚箱的加固：锚箱前端有一部分位于主梁梁端加厚过渡段上，为防止在混凝土浇筑时由高差产生的倾覆力以及混凝土的振捣力使锚箱发生位移，将锚箱骨架和主梁周围的钢筋焊接在一起，由于后锚板背面在主缆架设完成后再封锚，因此在后锚板处采用钢管支架对锚板进行支撑加固，确保在混凝土浇筑过程中锚箱不发生纵横向位移。四、主索鞍的安装索鞍的作用和分类：索鞍作用是给主缆提供受力支撑并使主缆平顺的改变方向。索鞍按照所处位置不同分为主索鞍和散索鞍，这两类索鞍都布置在主缆几何线形转折处。主索鞍布置在主塔塔顶，散索鞍布置在边跨和锚跨之间的支撑平台上，主缆通过索鞍的承缆槽弧形面达到平行过度的目的。学八路桥主索鞍的铸钢构件由鞍体、底板、盖板组成，全桥共4套，主索鞍总重35.2吨，单个索鞍重8.8吨。主索鞍底板与塔顶采用预埋M20普通螺栓连接，底座上安装3mm四氟乙烯滑板，主索鞍体吊装在四氟乙烯滑板上，鞍体就位后在底板两端焊接方形挡块将鞍体固定在底板上。底板安装：为保证预埋螺栓的位置，螺栓采用后埋法即先浇筑混凝土，然后精确放样，机械打孔安装螺栓，螺栓与孔壁之间采用环氧树脂砂浆填实。因此在最后一次浇筑主塔时，混凝土浇筑标高较塔顶设计高2cm，待浇筑7d以后测量队放出塔顶标高，由人工将多余部分混凝土全部凿除，用高标号砂浆找平，精确放出塔上图：主索鞍底板顶纵横轴线，根据轴线放出每个螺栓位置，然后用水钻钻出每个螺栓孔，按照纵轴线对正埋设螺栓，用环氧树脂砂浆挤压密实。最后用50吨吊车将底座起吊与预埋螺栓连接在一起，四角位置高度差，用薄钢片垫平。左图：主索鞍侧面图上图：主索鞍正面图；下图：主索鞍起吊安装鞍体安装：根据设计图主塔与主索鞍中心线重合没有预偏值。鞍体是有方向性的，弧线下坠端为边跨方向，起吊前标示出边跨与中跨向，清理底座上平板导向槽，铺设3mm厚聚四氟乙烯垫板。然后汽车吊起吊主鞍体，要求进行一次试吊，以检查机械传动安全性，整个起吊过程轻、缓、准。鞍体就位后在底板两端焊接方形钢条挡块将鞍体固定在地板上，最后用黄油涂抹各接触缝，以防水气侵入。五、主缆架设主缆作用：主缆是由高强度镀锌平行钢丝组成。主缆承担着桥梁上部结构的全部恒载及活载，主缆架设质量对悬索桥的成桥精度及桥梁使用寿命起着决定性作用个，是悬索桥的生命线，主缆架设也是悬索桥的关键工序。本桥主缆由19根索股组成，每股索股由厂制91丝Φ5的平行丝组成，单根主缆的无应力长度为179.238m，单根主缆总重为47.7吨，全桥主缆总重95.4吨。竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后，主缆为圆形，索夹处理论其直径为230mm,每股索股经主索鞍，散索套后与设在主梁里的锚箱系统连接固定。由于本桥跨度小，可将索股在桥面展开后，再利用塔顶预埋安装的简易塔吊提升入主索鞍。主缆的展开和起吊：将成品索股运至工地，在0#台设放索盘，将索股吊入放索盘，在3＃台设5吨卷扬机配5滑轮组从放索架处牵引索股，索股在桥面上展开，桥面上每2m设置平滚托轮保护索股，将索股充分拉展，然后人工使用六边形夹具对局部鼓丝、截面变形部分进行疏理，将展开的索股形状整理成规则的六边形且平顺。索股整理完毕后，在塔顶IP点处安装哈夫扁担夹固定索股，利用2个主塔上事先安装调试好的塔吊同步在主塔同侧进行起吊扁担夹，将索股起吊到主鞍上，然后利用手拉葫芦将索股横移至主鞍槽内，索股两端的锚头引入锚箱索导管内后面用锚环固定。上图：利用主塔顶部塔架提升横移入鞍上图：张开后的索股整形主缆垂度调整：主缆垂度调整分为基准索股垂度调整和一般索股垂度调整两种。索股调整要求在风速较小、温度稳定的夜间进行。基准索是最低部的一束，基准索调整结束后在无应力状态下各特征点的绝对高程符合设要求，然后在稳定的温度时间内（在夜间12点左右），观察基准索高程并连续观察三个夜晚以上，确认基准索股垂度稳定度达到要求。一般索股垂度调整采用相对基准索的高度来确定调整量，其原理是根据主缆紧排列情况，顺次依靠相对基准索股（或被调索股下面索股）的高度进行传递，被调整索股相对基准索（或被调索股下面索股）始终处于若即若离且自由飘浮状态，被调索股不能压在下面索股上，然后利用各层相对基准索股调整其同一排和上一排相对基准索股的垂度，以达到主缆线形调整的目的。基准索观测示意图猫道架设施工由于本桥的主梁是混凝土预应力箱梁，可以在主梁上搭设钢管支架形成猫道。钢管支架猫道纵向立杆3排，横向间距1.5m×2m，横向宽3m纵向1.0m。猫道支架的中轴线正对应主缆中轴线，猫道面层距主缆中心高1.5m，猫道面层上每间隔1.0m设置一道横杆，形成阶梯式的通道，在横杆上铺设竹笆形成通道面层，猫道钢管支架与主塔塔身连接在一起，确保钢管支架的稳定性。在各吊杆导管位置留出100×100cm方孔，以便安装吊杆用。k=1-nd2/D2公式中k--主缆空隙率D--紧缆后的主缆直径n--钢丝总数d--钢丝直径右图：紧缆前的主缆主缆紧缆施工：紧缆的目的是拆除单根索股的绑扎带，将19根单索股形成一根新的索股。紧缆作业分为预紧缆和正式紧缆，预紧缆由人工用木锤、橡胶锤敲打整理成圆形，正式紧缆采用紧缆机进行施工作业。预紧缆：为使主缆索股钢丝的松弛不集中在一个地方，把主缆全长分为若干区段分别进行，由人工拆除索股的定型绑扎带，同时用木锤、橡胶锤进行整圆敲打，使主缆呈圆形形状，预紧完成处用4号钢丝临时捆绑间隔为2-3m，扎头向内下方，对排列不整齐或有交叉的部位进行调整，以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带边紧缆边拆除。预紧缆的目标空隙率不大于30%。上图：预紧后的主缆上图：紧缆器紧缆正式紧缆：正式紧缆是使用紧缆器把主缆整成圆形，紧缆器内径按照孔隙率的18%设置，将紧缆器安装在主缆上，利用紧缆器的液压千斤顶挤压紧缆器的半圆达到紧缆的目的，正式紧缆后空隙率为：20%±2%，索夹位置：18%±2%。直径为232.4mm—229.6mm，紧缆过程中用钢卷尺进行测量主缆直径，当空隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机处打上两道镀锌铁丝，两道铁丝间距15cm每个紧缆点的间距1m，不圆度不超过2%。七、索夹安装过程索夹安装前根据监控单位计算的索夹放样坐标，在主缆上放出索夹中心点，然后根据中心点和索夹构造用直尺直接在主缆上量测标出索夹两条边线作为索夹安装控制线。依据控制边线拆除两条边线以内主缆的紧箍铁丝再用胶带缠紧，为安装索夹做好准备。在桥面上卸下索夹所有螺栓，安装2根临时螺栓，通过吊车吊起两片索夹骑在主缆上，然后使用手拉葫芦调整索夹在主缆位的置，最后将两片索夹合拢，合拢后在安装其他工作螺栓，最后卸下临时螺栓安装工作螺栓。由于索夹直径小于主缆直径，两片索夹合拢时有主缆高强钢丝会被挤出索夹内径外，这是用木锤或橡皮锤敲打突出的高强钢丝，并在索夹合拢的中间用契型木条挤压高强钢丝使其并入索夹内。右上图：索夹起吊前用临时螺栓固定右下图：索夹就位索夹紧固：索夹安装的关键是螺栓的紧固，索夹螺栓的紧固分三个荷载阶段（即索夹安装初步紧固、吊杆索张拉过程后、桥面铺装后），初步索夹紧固分二次进行，索夹就位时采用人工扭力扳手对称预旋紧索夹螺栓。然后安装顶压千斤顶和连接器，按设计要求的紧固力对索夹螺栓进行紧固。索夹的紧固力根据千斤顶得油表控制，紧固螺栓时对称进行，先中间后两侧，保证各螺栓受力均匀。紧固力的确定取之于设计和监控数据。安装索夹固箍千斤顶（一）安装索夹紧固千斤顶（二）安装索夹紧固千斤顶（三）索夹紧固（四）吊杆的类型：全桥吊杆共为3种类型，钢性吊杆4根，采用圆钢制成；柔性吊杆采用平行钢丝外加PE护套制成，有139－Φ5mm镀锌平行钢丝吊杆38根，187－Φ5mm镀锌平行钢丝吊杆8根。吊杆与索夹使用螺栓相连。主梁与吊杆主要靠吊杆锚头的承压锚环连接八、吊杆安装和张拉施工刚性吊杆柔性吊杆左图：吊杆安装结束后效果吊杆长度的确定：现场实测主缆（空缆+索夹）的线形及吊杆锚固面标高，由设计院和监控单位根据实测数据计算吊杆长度。以索夹吊耳中心至主梁锚固面之间的距离为吊杆长度。吊杆安装：吊杆安装主要依靠人工配合吊车进行安装，根据吊索编号，先将成圈索吊杆运至起吊点位置再直接展开，然后用吊车进行起吊。柔性吊杆末端离开地面时，将会发生扭转力过程释放，要注意安全操作。吊杆起吊到指定位置后，吊杆的吊耳伸入到两片索夹中间，然后用螺栓将吊杆和索夹连接在一起。右图：吊杆起吊安装右图：张拉辅助钢绞线及接长杆吊杆索力张拉和调整：吊索张拉力按照监控单位提供的加载顺序和加载力进行，使用4台千斤顶对称同时张拉，根据指挥人员口令同时启动油泵进行张拉，张拉按照0—30%—60%—80%—100%顺序进行控制，每张拉一级结束后，人工紧箍吊杆的承压锚环，千斤顶回油停顿5min，在进行下一级张拉。按设计力张拉完后利用安装的压力传感器检测每一根吊杆的实际荷载,对没有达到设计目标的吊索及时进行补充张拉，最后在桥面系施工结束后，根据监测结果对每一根吊杆进行微调。上图：吊杆承压锚环在主梁锚固示意图上图：安装千斤顶及撑右上图：张拉后承压锚环紧固右下图：张拉撑脚九、主缆缠丝、防腐施工主缆缠丝及防腐的作用：缠丝和防腐涂装的主要目的是通过缠丝将主缆索股紧固成一根整体，然后在缠丝表面涂