公路大跨斜拉桥建造技术发展与展望

公路大跨斜拉桥建造技术发展与展望第一页，共61页。前言索塔结构施工主梁结构施工斜拉索安装展望汇报内容第二页，共61页。稀索体系斜拉桥前言早期第一代斜拉桥普遍采用稀索体系建造，每跨仅挂设一对或几对斜拉索，因此主梁的弯矩、剪力以及拉索索力较大，锚固点的构造细节复杂。

施工工艺：先采用支架法施工主梁结构，再张拉斜拉索增加整体刚度。代表性桥梁瑞典stromsund桥重庆汤溪河桥第三页，共61页。密索体系斜拉桥前言有了电子计算机后，结构分析速度大幅度提高，第二代密索体系斜拉桥得以迅速发展，拉索索距降低至6—10m。

施工工艺：总体采用塔梁并进或先塔后梁法施工。主梁分节段悬臂施工，每架设一节段主梁即张拉相应拉索。代表性桥梁上海南浦大桥美国Pasco－konnowick桥第四页，共61页。轻型化斜拉桥前言第三代轻型化斜拉桥的发展得益于当前高强材料的开发与应用。其特点表现为：结构变得更加轻型，主梁截面型式亦由箱梁式发展到梁板式。

施工特点：仍以悬臂安装位主，体系更加纤柔，施工控制、施工期抗风稳定难度大。代表性桥梁美国Damespoint桥（边梁中板结构）法国诺曼底大桥第五页，共61页。前言我国斜拉桥建设发展迅速,现己成为拥有斜拉桥数量最多的国家,且世界跨度前十的斜拉桥中，中国占了六座。排名桥名国家主跨径/m建成时间1俄罗斯岛大桥俄罗斯110420122苏通长江大桥中国108820083昂船洲大桥中国101820094鄂东大桥中国92620105TataraBridge日本89019996NormandyBridge法国85619957荆岳长江大桥中国81620108仁川大桥韩国80020099上海长江大桥中国730200910上海闵浦大桥中国7082010第六页，共61页。前言大跨度斜拉桥上部结构建造核心技术主塔施工及控制技术索塔线形控制技术拉索锚固系统安装技术主梁施工及控制技术大节段拼装技术大悬臂合龙技术斜拉索架设技术超长索架设技术第七页，共61页。汇报内容前言索塔结构施工主梁结构施工斜拉索安装展望第八页，共61页。索塔结构混凝土索塔苏通大桥

工程难点索塔高、柔，极易受日照、温变和风等因素影响，线形控制难度大；锚固区首次采用钢锚箱，精度要求高，施工控制难度大；索塔高且离岸远，测量精度难以保证；大风天气多，有效作业天数少。关键技术混凝土索塔控制技术钢锚箱安装控制技术工程概况高300.4m的混凝土索塔；上塔柱斜拉索锚固区采用钢锚箱－混凝土组合结构。第九页，共61页。混凝土索塔钢锚箱制造阶段控制立式滚动预拼装预拼装数据表测量数据表单节段测量误差分析下一轮次节段制造修正本轮次节段端面处理索塔结构第十页，共61页。混凝土索塔钢锚箱安装阶段控制一批次锚箱安装该批竣工测量打磨垫板安装下一批次安装垫板打磨指令评估若需要调整索塔结构第十一页，共61页。随动修正技术混凝土索塔测量追踪棱镜及索塔温度、风载（夜间日出前）；计算追踪棱镜中性位置，确定立模位置；利用相对关系放样（全天候均可进行）；竣工测量（含索塔温度）（夜间日出前）刚性运动物体任意运动时刻，测量物体上参考点，能快速获得物体在空间的形状。基于这一理念，提出了在温度和风荷载下全天候放样的索塔施工控制方法。实施中，采用棱镜作为参考点，从而形成了基于基准点的随动修正索塔控制技术。索塔结构第十二页，共61页。混凝土索塔成塔线形

实施效果：塔顶误差:7mm，垂直度:1/42000

索塔结构第十三页，共61页。工程概况索塔横向为“人”字型，塔柱弧线设计；塔总高215m，桥面以上钢塔高178.7m，设三道横梁；塔柱节段间采用高强螺栓连接。钢塔南京长江三桥

工程难点索塔弧形钢立柱节段制造精度要求高；钢横梁及塔柱节段吨位重、最大起吊高度超过200m；拼装测量控制精度要求高；钢混结合段施工难度大。关键技术钢索塔节段吊装技术；钢混结合段施工技术。索塔结构第十四页，共61页。索塔施工钢混结合段中钢结构构造

MD3600塔吊

研发了MD3600自立式360°回转塔式起重机，最大起重量160t，起升高度232.8m，满足超重、超高吊装要求；钢混结合段设置PBL剪力键传递上部结构荷载，同时埋置底座定位件、底座及部分底节钢柱以控制塔柱线形；设置了三道横撑进行主动顶推，以控制塔柱应力并满足成塔后线形要求。钢塔索塔结构第十五页，共61页。钢混组合塔索塔结构工程概况独柱型索塔，总高298m；下部175m为混凝土空心截面，175m至293m为不锈钢外壳的混凝土组合截面，顶部5m为照明系统。昂船洲大桥

工程难点索塔高、柔，处于海洋环境，受日照及台风作用影响明显，线形控制难度大；不锈钢外壳制造及定位精度高，起吊高度大；索塔外形及厚度沿高度变化，混凝土段施工时爬模系统调整频繁、精度要求高。关键技术上部索塔不锈钢壳吊装技术；混凝土索塔施工技术。第十六页，共61页。索塔施工外层不锈钢钢筋钢壳吊装爬模施工

锚固区构造

混凝土段施工：根据桥塔截面外形及塔壁厚度变化情况，爬升过程逐步调整模板；钢混结合段施工：每节段钢壳分为两个半圆分别吊装，定位后采用高栓连接，作为混凝土浇筑模板，内侧设剪力钉与混凝土联结。钢混组合塔索塔结构第十七页，共61页。汇报内容前言索塔结构施工主梁结构施工斜拉索安装展望第十八页，共61页。大跨度斜拉桥主梁常见的断面形式混凝土梁钢箱梁混合梁结合梁钢桁梁主梁结构钢箱梁结合梁钢桁梁第十九页，共61页。苏通大桥钢箱梁主跨1088m，边跨（100+100+300）m，对称布置；主梁采用钢箱梁，斜拉索最长达577m。

结构纤柔、施工工序多、过程长、风险大主梁结构第二十页，共61页。总体施工流程钢箱梁辅助跨及边跨大块梁段架设索塔区梁段吊装双悬臂梁段吊装边跨合龙段吊装单悬臂梁段吊装中跨合龙段吊装大型浮吊大型浮吊两侧桥面吊机岸侧桥面吊机江侧桥面吊机主梁结构第二十一页，共61页。施工难点钢箱梁长悬臂结构主梁纤柔和桥位处复杂环境，给施工期结构安全和施工控制带来困难；风致振动显著影响测量精度；边跨及辅助跨大节段钢箱梁梁段长达60m，重1208t，其制作、安装、调位难度大；梁宽达41m，梁段间匹配难度大；长悬臂状态下荷载对结构影响明显，需控制悬臂端荷载；1h内桥面平均风速主梁线形变化70mm高差62mm索力超张拉3%主梁线形变化主梁结构第二十二页，共61页。标准梁段安装钢箱梁梁宽达41m，待安梁段与已安梁段间连接精度控制要求高；长悬臂状态下荷载对结构影响明显，控制悬臂端荷载；研发了分离式双吊机系统；双桥面吊机增加支点数，减小了支点反力和主梁局部变形；起吊速度快：最大起吊速度达40m/h；吊机系统安全性高，计算机系统控制千斤顶同步；吊机调位精度高：实现三个方向各1mm的定位精度；主梁结构第二十三页，共61页。合龙技术钢箱梁根据控制要求，创新提出了顶推辅助合拢方法；向岸侧顶推向江侧顶推起吊合拢段精匹配、焊接初匹配解除临时固结主梁结构第二十四页，共61页。嘉绍大桥钢箱梁主梁为分离式钢箱梁，总宽55.6m，采用桥面吊机分幅起吊，中横梁单独起吊；四索面布置，钢箱梁安装调位及拉索张拉要求高；采用刚性铰，六塔斜拉桥合龙口多，合龙顺序选择需深入研究比选。主梁结构钢箱梁分幅起吊横梁安装前梁段临时横向连接第二十五页，共61页。顶推施工需求中跨边跨次边跨次边跨边跨合龙技术钢箱梁采用顶推合龙施工，按照中跨-边跨-次边跨的顺序两两合龙（两阶段合龙），单塔双悬臂等待时间短，且合龙口压重量小。主梁结构合龙顺序合龙施工现场第二十六页，共61页。上海长江大桥双塔双索面分离式钢箱梁斜拉桥，主梁为分离式钢箱梁，主跨780m；主梁宽51.5m采用双桥面吊机悬臂安装；中跨合龙采用顶推辅助合龙工艺。梁段起吊中跨合龙第二十七页，共61页。鄂东大桥混合梁主桥混合梁斜拉桥，主跨926m；主梁中跨采用钢箱梁，边跨采用同外形砼箱梁，钢混结合段长8.5m，结构复杂；混合梁结合段是关键构造，进行了模型试验研究；对混凝土配合比和浇筑工艺进行了试验研究，选择使用高性能钢纤维混凝土；钢混结合段主梁结构第二十八页，共61页。六库怒江二桥混合梁独塔单索面混合梁斜拉桥，桥梁全长268米；边砼箱梁采用支架现浇，中跨钢箱梁采用缆索吊装悬拼工艺；钢混结合段采用120MPa高性能混凝土，分层异步浇筑工艺。主梁结构六库怒江二桥RPC现场模型试验第二十九页，共61页。昂船洲大桥混合梁主跨1018m，中跨为分离式钢箱梁，之间以横梁连接，总宽53.3m，边跨为砼梁；钢混结合段张拉纵向预应力保证整体受压；桥塔处箱梁吊装节段长88m，约4000t，利用桥塔临时吊臂及边跨端部吊点提升；标准钢箱梁节段长18m，重约500t，桥面吊机分幅起吊；合龙段为分离式箱梁节段，无横梁联系，定位精度要求高。主梁结构4000t钢箱梁起吊主梁合龙边跨砼梁支架现浇第三十页，共61页。俄罗斯岛大桥混合梁主跨1104m，是目前世界上跨度最大的斜拉桥；边跨大部分采用预应力砼箱梁，靠近桥塔的边跨及中跨采用钢箱梁。主梁结构第三十一页，共61页。边跨混凝土箱梁混合梁边跨预应力砼箱梁采用移动模架现浇。主梁结构边跨预应力砼箱梁施工第三十二页，共61页。钢箱梁施工混合梁主梁结构钢箱梁施工从桥塔至跨中依次采用了三种方式：顶推施工→桥面吊机吊装单节箱梁→桥面吊机吊装双节箱梁；中跨合龙采用温度合龙。中跨合龙第三十三页，共61页。二七长江大桥结合梁世界第一大跨度三塔斜拉桥、世界第一大跨度结合梁桥，主跨616m；除90m边跨外，其余主梁均为混凝土桥面板+工字钢结合梁；3#、4#墩两侧钢梁采用双悬臂对称架设，5#墩跨中侧单悬臂施工，5#墩岸侧搭设钢支架施工。主梁结构第三十四页，共61页。结合梁施工结合梁三塔钢混结合梁斜拉桥，两主跨各为616m；索塔施工与主梁架设同步施工技术；采用起重船吊装悬臂拼装钢主梁技术；两节段循环架设技术，减少一道湿接缝，提高施工速度主梁结构主梁横梁小纵梁桥面板钢梁整节段吊装主梁对接桥面板吊装第三十五页，共61页。合龙技术结合梁采用顶推强制合龙：以设计成桥状态主梁长度、线形为依据，通过顶推系统将合龙口增大，吊装合龙段主梁后再缩小合龙口，实现主梁合龙。优点为：不受环境温度限制、施工速度快。主梁结构合龙口监测边主墩千斤顶顶开合龙口合龙段吊装合龙口轴线、转

角及高程调整主动顶推合龙施拧高栓第三十六页，共61页。泉州湾跨海大桥结合梁首次采用整体节段安装工艺，节段间桥面板采用“胶接缝”连接，主跨400m；主梁均为混凝土桥面板+PK式流线形扁平结合梁；除主塔，过渡墩及辅助墩处梁段采用浮吊安装外，其余梁段均为悬臂对称架设。主梁结构第三十七页，共61页。结合梁施工结合梁整体节段预制：预制场对钢梁及桥面板进行组拼；整体节段安装：节段起吊→环氧树脂涂抹→预应力张拉→钢梁连接→挂索一张→吊机前移→拉索二张。主梁结构节段预制及组拼整体节段起吊环氧树脂涂抹第三十八页，共61页。合龙技术结合梁边跨合拢采用顶推施工：墩顶梁段往岸侧顶推30cm，就位后再顶回；中跨合拢采用配切后自然合龙施工：通过测量合拢口长度，对钢梁进行配切，后进行梁段安装。主梁结构节段吊装钢梁配切第三十九页，共61页。闵浦大桥钢桁梁主桥为钢桁梁双层公路斜拉桥，主跨708m，钢桁梁采用整体焊接；边跨采用大节段提升，整体顶推工艺，中跨采用720吨固定桥面吊机整节间吊装中跨合拢时利用压重，索力调整等措施，采用温度配切合龙工艺。整节间起吊中跨合龙主梁结构第四十页，共61页。果子沟大桥钢桁梁主桥为钢桁梁斜拉桥，主跨360m，杆件散拼施工；钢桁梁刚度很大，合龙点多，受环境因素影响大，合龙操作困难；合拢时采用边跨压重，调整索力等措施，实现合拢口自然合龙。主梁结构第四十一页，共61页。忠建河大桥钢桁梁主桥为主跨400m的双塔双索面钢桁加劲梁斜拉桥，钢桁梁采用70t步履式全回转桥面吊机桁片吊装施工。主梁结构悬臂拼装第四十二页，共61页。忠建河大桥钢桁梁主梁结构钢桁梁中跨合龙采用温度配切工艺，增设圆孔及长圆孔配合调位。中跨合龙第四十三页，共61页。厄勒海峡大桥钢桁梁主桥为钢桁梁斜拉桥，主跨490m，海上施工；主梁钢桁梁采用大节段整体吊装施工，海上搭设临时辅助墩，“Svanen”浮吊吊装。主梁结构主梁架设过程大节段整体吊装，浮吊吊装能力超9000t第四十四页，共61页。韩国巨加大桥钢桁梁主跨480m的单索面钢桁组合梁斜拉桥，桁高6m，双层桥面，上层为两车道机动车行道，下层为自行车和人行道，斜拉索为集聚式布置；主梁在工厂内结合成72m的大节段，驳船运输到桥位处后用浮吊提升至移动平台上，然后张拉对应的斜拉索，如此依次安装所有梁段直至合拢；第四十五页，共61页。汇报内容前言索塔结构施工主梁结构施工斜拉索安装展望第四十六页，共61页。斜拉索常用的斜拉索断面形式钢绞线斜拉索索施工难点：由单根钢绞线初张拉力控制整束钢绞线最终索力，除精确计算分析外，还要求张拉时严格控制精度，保证最终索力均匀性。平行钢丝斜拉索索施工难点：整体吊装、张拉，对挂设、张拉设备要求高。钢绞线索平行钢丝索第四十七页，共61页。斜拉索典型工程苏通大桥平行钢丝海参崴大桥钢绞线黄冈长江大桥钢绞线铜陵公铁大桥钢绞线昂船洲大桥平行钢丝天兴洲大桥平行钢丝577m580m540m272m第四十八页，共61页。苏通大桥平行钢丝斜拉索斜拉索最长约577m，采用梁端卷扬机、钢绞线和硬张拉杆软硬组合三级牵引、张拉工艺。长索梁端牵引导向装置与桥面吊机一体化设计。角度调整装置斜拉索第四十九页，共61页。南京长江三桥为更好的保护斜拉索的PE外套和双螺旋线，减少拉索硬性接触，采用大型浮吊将索盘整体从运输船上直接吊至桥面；斜拉索挂设过程为：采用平板车和塔顶卷扬机展索，桥面卷扬机牵引加汽车吊装就位锚固，软牵引上塔，塔端软牵引张拉换张拉竿张拉。斜拉索桥面展索平行钢丝斜