（交通运输工程专业论文）斜拉桥主梁结构分析及施工方法研究.pdf

擅要 摘要 斜拉桥因其跨越能力大，造型美观，近年来得到了飞速发展， 斜拉桥主梁按材料分有钢主梁、混凝土主梁、钢混凝土结( 叠) 合 梁、钢混凝土混合梁等形式。根据不同的材料组合、结构体系及不 同的地质情况主梁采用了多种施工方法。 通过工程实践资料、广泛调研及国内、外资料的收集、分析、 提升，确定了研究内容。在分析斜拉桥主梁施工过程结构特点及理 论分析基础上，对影响斜拉桥主梁施工方法的因素进行分析、识别 和筛选，得出影响桥梁施工方案的主要因素，总结各种类型斜拉桥 主梁采用不同的施工方法、施工工艺并采取相应的施工控制措施使 桥梁的成桥线形和结构内力满足设计要求。 通过案例分别对预应力钢筋混凝土斜拉桥主梁、钢斜拉桥主梁、 钢混凝土结( 叠) 合梁斜拉桥主梁、钢混凝土混合梁斜拉桥主梁四 种材料组合斜拉桥主梁十二种施工方法进行详细论述，对多种方法 进行了分析比较，阐述了各种方法的优缺点、适用条件。对各种类 型斜拉桥主梁的线形控制也进行了叙述。并提出了斜拉桥主梁的发 展趋势及主梁施工方法的展望。通过多种类型十多座斜拉桥主梁施 工的成功案例，解决了各类斜拉桥在不同施工环境下的建设难题， 为今后各种类型斜拉桥主梁设计、施工提供了宝贵的经验。 关键词：斜拉桥主梁，结构分析，施工方法，施工工艺，线形 控制 东南大学硕士学位论文 c a b l e - s t a y e db r i d g eh a sb e e nd e v e l o p e dr a p i d l yd u r i n g 曲er e c e n ty e a r sd u et oi t s l a r g e $ 1 0 f l x la n dl t m - a c t i , i v em o l d 1 1 硷m a i nc i r c l e ro fe a b l e - s a y e db r i d g eh 嬲v a r i o u s f o r m ss u c h 鹪s t e e lg i r d e r p r e s l r e s s e dc o n c r e t eg i r d 玎 s t e e la n dc o n c r e t ec o m p o s i t e g i r d e r , ih y b r i dg i i d 盱i nt e r m so fc o n s l n l e f i o nm a t e r i a l s 1 1 坞m a i ng i r d e r sa d o p ta v a r i e t yo fe o m m l e t i o nm e t h o d sa c c o r , t i n gt od i f f e r e n ts l r a c t u r es y s t e m , g e o l o g y c o n d i t i o n sn n dc o m b i n a t i o no f v a r i o u sm a t e r i a l s m t h e s i ss e l e c t si t sr e s e a r e l ac o n t e n t sb a s e do nt h ec o n s l t u c t i o np l l l c t i c ed 瓶 e x t e n s i v ei n v e s t i g a t i o na sw e l la 3t h ec o l l e c t i o n , a n a l y s i s , i m p r o v e m e n to fb o t h d o m e s t i ca n do v e l s c a sd a t a t kf a c t o r si n f l u e n c i n gt h ec o n s i l u c t i o nm e t h o d s o fc a b l e - s t a y e db r i d g eg i l d 髓a 增 删y z e d ，i d e n t i f i e d 姐dc u l l e db a s e d t h ea n a l y s i so fs t r u c t u r ef e a t u r e s 锄d t l a e o r e t i e a lb a s i sd u r i n gt h ep l o c e s f lo f c o n s t r u c t i n gt h em a i ng i r d e r so fc a b l e - s t a y e d b r i d g e a n da l lt h em a i nf a c t o r si n f l u e n c i n gt h eb r i d g ee o m m l e t i o ns c h e m ea 托 c o n c l u d e di nt h et h e s i s i t e x p o u n d st h a td i f f 删k i n d so fm a i ni 函d e l so f c a b l e - s t a y e db r i d g ea d o p td i f f e r e n tc o n s l r l 觚o nm e t h o d s , c o n s l l l 枷o nt e c h n o l o g i e s a n de o r r e s p o n d i n gc o n s t n l c l j o nc o n l r o lt om a k el i n es h a p eo fb r i d g ea n d8 m l e t u r e s t r e s si n l e tt h ed e m a n d so f d e s i g n t h r o u g hc a s es t u d y , t h et h e s i sd w e l l so nt w e l v ek i n d so fc o n s t r u c t i o nm e t h o d so f m a i ng i r , i e r sw i t hf o u rt y p e so fb u i l c t i n gm l l i e r i l t l $ ，i nw h i c hs t e e lg i r d e r p i 饼f n e s s e d n 砒g i l m d e r 9s t e e la n dc o l l c r e t ec o m p o s i t eg i r d e bh y b r i dg i r d e ra 聆i n v o l v e d t k m e t h o d s 瓣e o m l 娜r e da n ds t u d i e dt of i n do u tt h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e 船 w e l l 船t h e i ra p p l i c a b l ec o n d i t i o n s m e a n w h i l e , t h ef i n es l 戤c o n t r o lo f t h ev a r i o u s m a i ng i r d e r so fc a b l e - s t a y e db r i d g ei sa l s oc x p o l m d e d m o r e o v e r , t h et h e s i sa l s o d i 艇叫堪鼯t h ed e v e l o p m e n t 把眦l 如c ) ro f m a i ng i r d e ro fc a b l e - s t a y e db r i d g ea n dt h e p r o s p e c to fi t s e o n s l z u e f i o nm e t h o d s w i t ht h ec a s e s t u d yo fm o l et h a nt e n c a b l e - s t a y e db r i d g e so fd i f f e r e n tt y p e ss u c c e s s f u l l yc 0 1 1 s 1 1 u c l l 诅b e f o r e , t h ed i t t i c u l t p r o b l e m sc o n c e r n i n gt h ee o n s l z u c t i o r lo fc a b l e - s t a y e db r i d g et r a d e rv a r i o u s c o n s t r u c t i o ne n v i r o n m e n t sh a v e b e e no f f e r e ds o l u t i o nt o , p r o v i d i n gv a l u a b l e e x p e r i e n c ef o rt h ee o n s t m c f i o no f v a r i o u ss i m i l a rm a i ng i r d e r so f c a b l e - s t a y e db r i d g e i nt h ef u t u r e k e yw o r d s ：m a i ng i 州i 髓o fc a b l e - s t a y e db r i d g e ，蚰m c h 鹏a n a l y s i s , c o 删o r l m e t h o d s , e o n s l r u e l i o nt e c h n o l o g y , l i n es h l l p ec o n t r 0 1 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究的背景 斜拉桥因其跨越能力大，造型美观，近年来得到了飞速发展，笔者多年来参与建设的斜拉 桥类型齐全，已成系列化，总数已达1 6 座( 见表1 ) 。涉及多种结构形式及各种复杂的地质水文 状态。尤其在0 3 年2 月0 6 年1 月期间担任中铁大桥局二公司总工程师承建1 1 座斜拉桥，主 持各类斜拉桥施工方案的研究，对斜拉桥主粱旅工技术深有体会。斜拉桥主粱按材料分有钢主粱、 混凝土主粱、钢混凝土结( 叠) 合粱，钢混凝土混合粱等形式。按主粱结构体系分有塔墩固结、 塔粱分离的漂浮体系：塔墩固结、塔粱分离的支承体系；塔粱固结、粱墩分离体系：塔墩梁固结 体系。作者参加建设的斜拉桥主粱已包含上述的各种材料及各种结构体系，根据不同的材料组合、 结构体系及不同的地质情况主粱采用了多种施工方法针对多年的工程建设实践，本文对各种斜 拉桥的主梁结构及旋工状态的受力情况进行分析。认真研究了各种类型斜拉桥主粱采用不同的施 工方法、施工工艺并采取相应的旌工控制使桥梁的成桥线形和结构内力满足设计要求该研究课 题紧密结合生产实践，对斜拉桥的设计与施工具有较大的参考价值。 表l 近年来参与建设的斜拉桥 号柝名矫童t 真年债囊啊蛆虚h )一“i #目嘲皇譬啭墅爰i 墙( 自搠昏)雌翘 l ：删 县拥圈址烯* ”4 7 * 5 6 + 7 6 + 0 3 8 。= r 棚州科嘲嘲幢棚晴砼柚i ：静聊惦砼麓期0 47t * f * n 2 删或尊r 哪30 n 畦| 蠢簟衔e 羹峨麟3 3 4十 m i 女*螂 囊自鼙h 朝拉昕20 r 越j 融i 佰匣办州帚t 糍麟颤70 i r l 罔宣朔走坼* m $ h 撕 2o 叫e i 融i 瑚窿舟_ 瞄睡i 惭i 誊膏3 0 2 5 m t d 自m囊塔囊口羼接2o n 畦| 一珊览自啊瞄嘟t 暖畦蕾砼塔i 6 ，0t # f 坑阳l 挹矫析缱窥* 腑20 叫蝈i - 凰电自瞄硷孵析峨垄钎t 错i 睇7 5* 十“ # 烯囊蕾无斗r 龋1 0 0 3 5l 曲嘲。塌篓椿柚* 景精内i l i = ! 橱- 榷l f e喝暇砰秆丝 无# 啊尢坼羞蟮* 鬟单幅 3 3 8 + 4 l0 + 1 4 5 1b 归睁lc 用应办瞪i 睡囊嘲竹膏7 42* f # 旺车旺坷控爵t 目i r k 薹a l 甩匣删魄套0 边换* l b 67 5”h m 一1 0i ；高一r 磊i8 n 蛀i 一i 琢直力嗣啼瞠_ 嚷 1 5 0幢啐十抒嗣蛙 * t t q 扩大赫 i 璜匮 砼m 实o 边攮 悄嘲h 毒i 塔i 晒07t 件平行熊 t m d g 烯扩夫触力舫畦i l船t 塔膏e l8# h 疆卅睡t 为爵三童鼻挣拉瞬20 自窜l 瑗窿靠囊啊叫i 曩* 越7 0蛳吐 鲁辨南朔为井瞳g 舶晡褪i5 叫旧确覆电艟+ 音曩憾i t 靠膏5 9 0幢讳平行垃 自# 兰庸瞪花烯月* 褪20 叫自鼍l 匝直力嗣格雌量j 嚣b 9 9# 十 烯# 橱槛 2 0 0 + 1 6 5 2 0 州e 基翔应由啊嘲 悄蕊麟瓤0 7 4镕f 1 2 斜拉桥发展概况 2 0 世纪3 0 年代，德国工程师辛格研究设计的第一座现代斜拉桥一主跨1 8 2 m 的新斯特雷 姆伍特桥于1 9 5 5 年在瑞典建成，从此斜拉桥得到了迅猛发展，斜拉桥因其跨越能力大，造型美 观，得到世界各国人民的垂青。至今全球已建成伽多座各种类型的斜拉桥，追布世界3 0 多个 国家和地区。1 9 9 4 年法国建成了目前世界最大跨径的混合梁斜拉桥一主跨为8 5 5 m 的诺曼底大 桥，1 9 9 8 年底日本建成了上世纪最大跨径的钢斜拉桥一主跨8 9 0 m 的多多罗海峡大桥，2 0 0 8 年中国将建成世界第一跨径斜拉桥一主跨为1 0 8 8 m 的苏通长江大桥。斜拉桥按功能上可分为铁 路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、管道桥及渡槽等。按主粱材料分有混凝土主粱、钢主粱、 钢一混凝土结( 叠) 合粱、钢一混凝土混合粱等形式。按主粱结构体系分有塔墩固结、塔粱分离的 漂浮体系：塔墩固结、塔粱分离的支承体系；塔粱固结、粱墩分离体系；塔墩粱固结体系按孔 跨布置分有独塔双跨式斜拉桥、双塔双跨式斜拉桥和多塔多跨式斜拉桥等按索塔型式分有a 东南大学磺士学位论文 型、倒y 型、h 型、独柱型。按斜拉索的布置分有单面索、双面索、多面索和空问索，索布置 有星型、竖琴型、扇形和放射型等多种形式。 早期的斜拉桥以p c 斜拉桥为主，如1 9 6 2 年修建的委内踏拉马拉凯波桥( 主跨2 3 5 a ) 在 年代后期出现了结合粱斜拉桥，即主粱采用钢粱加混凝士轿面板形式。其典型的代表作是加拿大 的安娜西斯桥( 主跨4 6 5 - ) 和印度的第二l l o o g h l y 桥( 主跨4 5 7 ) 为了使斜拉桥的跨径向更 大发展，在9 0 年代出现了能使跨径超过结合粱的混合粱斜拉桥即主跨为钢粱，边跨为混凝土 粱的斜拉桥，著名的混合粱斜拉桥如法国的诺曼底大桥和日本的多多罗大桥。我国于1 9 8 2 年建 成的跨度为2 2 0 m 的山东济南黄河桥可以说是我国第一阶段学习建造斜拉轿的成功总结，至今已 建成各种类型斜拉桥1 0 0 多座。上世纪9 0 年代末到本世纪初也是修建大跨斜拉桥的鼎盛时期， 在这期问修建的世界上著名斜拉桥见表1 2 1 所示。 表i 2 1 上世纪9 0 年代以后世界上建成或在建的著名的斜拉桥 序 桥名田家 建成 号年代 跨缀m ) 塔塑 加劲粱形式 。人字型塔 l 苏通大桥 中国 在建 1 0 0 + l o 咐0 0 + 1 0 8 8 婚o d + l o o + l 钢箱粱 ( 砼) 香港昂船洲混合粱：中畴钢箱集， 2 中国在建 2 8 9 + 1 0 1 警川帮 单柱式桥塔 大桥两边跨砼粱 混合粱，主跨钢箱梁， 3 多多罗桥日本 1 9 9 92 7 0 + 8 9 0 + 3 2 0 塌y 型塔( 锅)两垲l 晒5 、6 2 轴砼 集 混合集：主跨钢箱粱 4 诺曼底桥 法蛋l 鹎55 4 7 螂5 6 + 7 3 7 5倒y 墅塔( 硷) 6 2 4 m ，其余砼粱 上海长江隧。人”字型塔 5 中田在建l l n 瞳4 m 3 0 件2 o + 1 1 0铜箱鬃 桥工程 ( 砼) 上海阂浦大 6中国 在建 4 6 3 + 7 0 8 + 4 * 6 31 1 型塔( 砼)钢与砼结合鬃 桥( 双层) 南京长江三。人”字型塔 7中嗣2 56 3 + 2 5 7 + 6 4 8 + 2 5 7 + 6 3钢箱粱 桥 ( 钢) 南京长江二 8 中田 2 l 5 8 5 + 2 4 6 ，+ 6 二曙e 弭6 5 + 5 s 5倒y 型塔( 砼)铜箱鬃 桥南汉柝 武汉自沙洲混合粱：主跨钢箱粱， 9 中田 2 0 5 0 + 1 8 0 + 6 1 鼾1 8 0 + 5 0 塑塔( 砼) 长江大桥两端8 7 m 砼粱 1 0 青州闽旺桥中国 2 0 0 l2 5 们_ 6 跏5 0 塑塔( 砼)铜与砼结合粱 l l 上海杨浦桥 中国1 9 4 0 + 9 9 + 1 4 4 + 6 0 2 + 1 4 4 + 9 9 + 4 4倒y 堑塔( 砼) 钢与砼结合粱 1 2 名港中央桥日本1 9 9 7 2 9 0 + 5 9 0 + 2 9 0 塑塔( 钢)钢箱粱 上海徐浦大混合粱t 主跨钢与砼 1 3中田l 64 0 + 3 9 + 4 5 + 5 9 0 + 4 5 + 3 3 9 + 4 0 型塔( 砼) 挢 结合集，边跨砼粱 1 4斯卡通道桥挪威1 9 9 l1 9 0 + 5 3 0 + 1 9 0 型塔( 砼)砼粱 舟山桃夭门4 8 + 4 8 + 5 0 + 5 8 0 + 5 0 + 4 8 + 4 8 墅塔混合粱z 钢箱集 1 5 中田2 嘲 大桥5 4 6 6 m , 其余砼粱 摁合巢：钢箱粱。两 1 6 汕头誊石桥 中国1 9 9 94 7 + 4 7 + 1 0 0 + 5 1 8 + i o 伊h 7 h 7 型塔( 砼) 瓒2 x 4 7 u 砼粱 1 7 鹤见航道桥日本 l 4 2 5 5 卜5 l o + 2 ”翻y 墅塔( 钢)钢箱粱 2 第一章绪论 在建 武汉天兴洲( 公 1 8 中国9 8 + | 9 6 + 5 0 4 + 1 9 6 + 9 8h 墅塔( 砼) 钢与砼结合粱 长江大桥铁两 用) 丹麦 1 9 厄列松桥 2 0 1 6 0 + 4 9 0 + 1 6 0h 型塔( 砼)钢桁椠 挪威 混合鬃t 主跨钢箱粱， 2 0 生口柝日本 1 9 9 l1 5 0 + 4 9 0 + 1 5 0 菱形塔( 钢) 边跨砼箱粱 2 l 香港汀九桥 中国1 9 鹎1 2 7 + 4 4 8 + 4 7 5 + 1 2 7 独柱塔( 砼)钢与砼结合粱 杭州湾大桥 2 2中蕾在建7 0 + 1 f i 0 h 4 8 + 1 6 0 + 7 0 钻石塑塔( 砼)钢箱粱 主航道 2 3 上海南滴桥中国 1 9 9 l 1 7 0 + 4 2 3 + 1 7 0 h 型塔( 砼)钢与砼结合粱 上海东海大 2 4 中田 2 0 0 5 7 3 + 1 3 2 + 4 2 0 + 1 3 2 + 7 3倒y 型塔( 砼) 钢与砼结合鬃 柝主航道 武汉长江二 2 5中国 1 9 9 5 1 8 0 + 4 0 0 + l h 型塔( 砼)砼集 桥 1 3 斜拉桥主梁施工方法、施工控制国内外研究现状 1 3 1 主粱旌工方法研究现状 目前国内外斜拉桥主粱施工方法比较成熟。常采用方法有：支架现浇法、悬臂现浇法、悬 臂拼装法、转体施工法、顶推法等( 国内外部分斜拉桥主粱施工方法参见表1 3 1 1 、表l3 1 2 ) 。 i 、支架现浇法，就地浇筑施工无需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，粱体的主 筋可不中断，桥粱整体性好。且拖工简单能够确保主粱线形满足设计要求。 2 、悬臂法，悬臂施工法是大跨径连续粱桥常用的施工方法，属于一种自架设方式。悬臂施 工法是从主塔墩处粱段开始，两倒对称进行现浇粱段或将预制节段对称进行拼装前者称悬臂浇 筑旖工，后者为悬臂拼装施工。钢箱和混合粱斜位桥的钢箱采用正交异性板，工厂焊接成段，现 场吊装架设，钢箱与钢箱的连接，一是栓接，二是全焊，三是栓焊结合悬臂浇筑旖工简便，结 构整体性好，麓工中可不断调整位置，适用于所有跨径斜拉桥。悬臂拼装法施工速度快，桥梁上 下部结构可平行作业，但施工精度要求比较高，铜粱一般采用此方法施工；悬臂施工法可不用或 少用支架，施工时不影响通航或桥下交通。 3 、转体法、顶推法施工，转体旌工是将桥粱构件先在桥位处岸边进行j 瑟制，待混凝土达到 设计强度后，在岸上完成落架、张拉、调索等所有安装工作然后旋转构件就位的施工方法，转 体施工其静力组合不变，它的支座位置就是施工时的旋转支承和旋转轴，桥梁完工后。按设计要 求改变支承情况。顶推施工是在沿桥纵轴方向的台后设置预制场地，分段预制节段，并用纵向预 应力筋将预制节段与施工完成的粱体连成整体，然后通过水平千斤顶施力，将梁体向前顶推出预 制场地，之后继续在预制场进行下一节段梁的预制，循环操作直至旌工完成，顶推法优点是简化 施工降低造价 表1 3 1 1 钢斜拉桥施工方法 施工方法 序号桥名 主塔主集 l 南京长江二桥爬行模扳运段连续格工0 号块支絮及浮吊l 其余吊机悬拼 2 武汉白沙洲轿翻模施工 0 号块支架及浮吊：其余吊机悬拼 3 汕头誊6 大桥 钢筋混凝土结构0 号块支架及浮吊；其余吊机悬拼 3 东南大学磺士学位论文 4上海扬浦桥雇升模板旌工0 号块施工平台；其余吊机悬拼 5武汉军山大桥钢筋混凝土结构 0 号块支架及浮吊；其余吊机悬拼 6润扬长江大桥北沙斜拉桥钢筋混凝土结构0 号块支架及浮吊；其余吊机悬拼 7芜湖长江大桥爬模架平台分段施工用架粱吊机悬拼 8 西班牙兰德桥钢筋混凝土结构平衡伸臂 边孔t 支架及履带吊 9美国卢灵桥分节段浮吊安装 中孔：浮吊伸臀 边孔t 钢筋混凝土主粱 1 0 璃典乔恩柝饲筋棍凝土结构 中孔t 活动吊机伸臂 边孔：支架及轨道吊 l l南朝鲜珍岛桥分块式轨道吊安装 中孔t 伸臂法 1 2澳大利亚西门桥分节段塔吊安装蔷立克吊机伸臂吊装 1 3 阿根廷萨拉特巴拉那桥钢筋混凝士结构德立克吊机伸臂吊装 1 4德国科尔布兰德桥分节段轨道吊安装浮吊或轨道吊平衡伸臂吊装 1 5德国克尼桥德立克吊机逐渐吊升德立克吊机伸臂吊装 1 6英国埃尔斯凯桥架设粱伸臂吊装 1 7捷克布拉迪斯拉发桥分节段塔吊安装驳船伸臂吊装 分节段浮吊及德忘克吊机 1 8蕾田奏维林桥支架及德立克伸臂吊装 安装 1 9 德国德根瑙桥分节段轨道吊安装德立克吊机伸臂吊装 边孔：支架 2 0南朝鲜突山桥浮吊整体架设 中孔：德立克吊机伸臂吊装 2 1德国勒费库森桥分节段德立克吊机安装支絮伸臂吊装 2 2 德国费里德里克桥分节段德立克吊机安装籀立克吊帆伸臂吊装 2 3 德国簏佩耶桥分节段轨道吊安装德立克吊机伸臂吊装 2 4 荷兰埃韦克轿分节段履带吊安装架设粱伸臂吊装 2 5德国上卡塞尔桥分节段爬升吊机安装活动吊机伸臂吊装 边孔：支架及活动吊机 2 6 德国里斯桥分节段德立克吊机架设 中孔：活动吊机伸臂吊装 2 7南斯拉夫萨瓦河桥 分节段轨道吊安装 支架上伸臂吊装 2 8 加拿大帕比诺一勒布朗桥活动吊机伸臂吊装 2 9 澳大利亚巴特曼桥爬升吊机架粱设吊机安装 3 0 德国艾伯特桥分节段轨道吊安装德立克伸臂吊装 边孔：支架及浮吊 3 1 日本横滨港横断桥分节段浮吊及履带吊安装 中孔t 伸臂吊装 边孔。支架及浮吊 3 2日本柜石岛岩黑岛桥浮吊及活动吊帆 中孔，伸臂吊装 边孔：支架及浮吊 3 3日本名港西桥 浮吊整体架设 中孔：伸臂吊装 边孔，平衡架设 3 4 日本大和川桥轻便式吊机分节段架设 中孔：履带吊架设 边孔t 浮吊整体架设 3 5日本安治川桥 浮吊及履带吊分节段安装 中孔：伸臂吊装 4 第一章绪论 3 6日本末废桥浮吊分节段架设支架及浮吊架设 3 7日本海鸥桥浮吊整体架设支架及浮吊架设 3 8日本丰里桥轨道吊分节段架设支架及轨道吊架设 3 9 日本尾道桥德立克分节段架设 中孔：缆索吊机伸臂吊装 4 0 日本六甲桥浮吊整体架设支架及浮吊架设 4 1日本水乡桥爬行吊机架设支架及伸臂悬拼 4 2日本大黑桥浮吊整体架设支架及浮吊架设 边孔t 支架及浮吊 4 3 日本荒川桥扒杆起吊 中孔，伸臂吊装 边孔。支架及浮吊 4 4 日本石狩河口桥升降机逐新上升 中孔，缆索吊机 4 5日本秩父桥 钢筋混凝土结构伸臂吊装 4 6 日本藤户桥轨道吊分节段架设支架及轨道吊安装 表1 3 1 2 混凝斜拉桥施工方法 施工方法 序号桥名 桥塔 主粱 l 委内瑞拉马拉开渡柝双柱爬升式模扳庸架上就地浇注。吊跨粱用浮吊架设 2 苏联基辅桥双柱预制节段 活动挂篮就地伸臂灌注 3意大利波尔采维拉柝双柱，爬升式模扳 跨中为预制节段 4 意大利马格利安纳高架桥双柱。大型板块式模板 鹰架就地灌注 现场灌注 5 利比亚瓦迪库夫桥双柱，爬升式楱板 跨中悬吊集用架设粱安装 6德国赫希斯特桥 双柱。爬升式模板活动挂篮现场伸臂癌注 7 阿根廷查科科连斯特桥双柱活动吊机悬拼预制节段 预制节段拼装 8 荷兰代尔桥双柱，滑升式楱板 边孔螭都在膺架上架设 9 哥伦比亚里臭马格达桥双柱，滑升式楱板 现场伸臂灌注 1 0 德国内卡中桥钢塔架预制节段悬拼 l l 青岛大沽河桥预制节段悬拼 腹板为预制构件 1 2 法国布罗薮柝单柱，滑升式模板 其他部分为悬浇 1 3 意大利卡皮内托桥双柱在临时墩和膺架上麓工 1 4 台湾淡水河桥双柱在栈桥上架设预制节段 1 5 美国帕斯科一肯尼戚克桥双柱，大型扳块式模板活动挂篮悬拼预制节段 1 6美国达姆岬桥双柱门式悬臂浇洼 1 7璃士甘特桥 双柱门式，滑升式模板活动挂篮悬浇 1 8 安康汉水桥边跨现场浇筑，主跨预制节段拼装 1 9 德国梅藤多瑙河桥单柱。爬升式模板临时墩顶推 2 0四川三台桥 现场悬浇 边跨庸架上拼装预制节段 2 1 辽宁长兴岛柝 中跨悬浇 s 东南大学硕士学位论文 2 2济南黄河桥万能杆件支集现场悬浇 双柱，东塔爬升模扳，西塔滑边孔庸架 2 3 上海泖港柝 动模中孔伸臂拼装预 嘲节段 2 4 西班牙卢纳巴里臭斯桥双柱。爬升模扳活动挂篮悬浇 预制节段悬拼 2 5 德国东亨廷顿桥双柱倒y 形，大型扳块式模扳 部分现场灌注 2 6 日本松山桥双柱，满布脚手架及模板地面移动式庸架上悬浇 2 7日本锦网3 号桥 单柱，满布脚手架及模板固定式膺架现浇 2 8 日本新门司2 号桥 双柱。满布脚手架及摸板话动挂篮现场伸臂浇注 2 9粥州长江大桥 双柱h 形轴牵索式挂篮悬臂浇注 3 0沈阳公和斜拉桥 钢筋混凝土结构滑动模架法施工 3 1 衡阳湘江三桥裸塔翻摸法施工组合式挂篮施工 3 2宜昌市夷陵长江大桥钢筋混凝结构4 米节段拼装 3 3 吉林临江门大桥h 型塔柱牵索式挂篮施工 3 4 三水大桥滑升模扳施工挂篮悬臂浇筑施工 3 5广东九江斜拉桥棍凝土结构不平衡悬臂拼装法施工 3 6金马大桥斜拉桥 钢筋混凝土独塔结构 挂篮施工 3 7悉尼格莱贝岛斜拉桥 爬升模板 先支架后悬臂浇筑结合 3 8 棒威海尔格兰桥滑动模板灌注悬臂现浇施工 3 9 邪黄长江大桥双柱瓶颈形轴牵索式挂篮悬臂浇洼 4 0 宜昌夷睦长江大轿双柱倒y 形预制节段长4 - 吊机悬拼 4 1 重庆大佛寺长扛大桥双柱花瓶形，爬模施工挂篮悬臂对称施工 4 2 铜陵长江大桥双柱h 形爬模施工牵索式挂篮悬臂浇注 4 3 武汉长江二桥双柱h 形，爬升架施工铀牵索式挂篮悬臂浇注 4 4 珠海淇澳大桥独柱 预制节段长3 0 5 m 吊帆悬拼 1 3 2 主梁施工控制研究现状 一、斜拉桥主粱施工计算方法 斜拉桥主粱目前采用多种的施工方法，为达到成桥的线形和受力状态，必须确定一个与设计 成桥状态相适应的合理施工初始状态，合理施工状态需要根据情况确定出各阶段的控制参数( 如 斜拉索的初拉力，主粱的立模标高) 。确定合理施工状态的主要方法有；倒拆法、正算法等 1 、倒拆法，以某种成桥状态作为理想目标，按照施工过程的逆顺序。对结构进行饲退分析， 计算出每拆除一个旅工工序对剩余结构的影响，从而一步步推算出各施工阶段的控制参数。但它 存在无法计算混凝土收缩、徐变等几何非线性的因素，造成计算不阿合，确定出的施工状态不够 理想，对此可采用迭代法来解决这个问题，即第一轮倒拆计算时不计混凝土的收缩、徐变，然后 以倒拆结果进行正装计算，逐阶段计算混凝土的收缩、狳变影响，再进行倒拆计算时，按阶段叠 加入正装计算时相应阶段混凝士的收缩、徐变影响，如此反复迭代，直至计算结果收敛 2 、正算法，正算法就是按斜拉桥的施工顺序，依次计算出各施工阶段架设时内力和位移， 并根据一定的计算原则，选定相应的计算参数作为未知变量，通过求解得到相应的控制参数，结 构按控制参数和篪工顺序进行施工，使成桥后斜拉桥的恒载内力和主梁线形与预定的理想状态相 吻合 二、斜拉桥主粱的施工控制 斜拉桥作为大跨度超静定结构，主粱所采用的施工方法、施工工艺、施工顺序、施工精度、 大气温度、材料性能、立模标高以及拉索安装等都直接影响成桥的线形和结构内力，且施工状态 6 第一章绪论 与设计的假定总会存在差异，因此必须对施工过程进行严格的施工控制，以便掌握结构的实际受 力状态，对立模标高和安装索力给予调整与控制以满足设计要求，否则主粱标高最终会明显地偏 离设计值，影响到施工合拢和成桥后的结构内力及桥面线形 大跨度斜拉桥根据构造特点、旖工设备、现场地质水文条件。经综合考虑，采用了多种施工 方法，施工工艺。每座桥的施工工艺直接决定其施工控制的方法与手段，在施工控制实施前的理 论计算中，每一阶段甚至每一工况结构状态如何，都是由施工工序决定 斜拉桥的施工控制主要包括了旖工状态的计算、状态变量的量测和控制分析与调整三部分， 使几何控制、应变控制、和索力控制三方面在变化的过程中相互协调最终使成桥线形及结构内力 达到设计要求。 施工常用的控制和调整方法有：1 、一次张拉法；2 、多次张拉法；3 、设计参数识别、修正 法；4 卡尔曼滤波法 1 4 论文研究的意义 中国正处于经济腾飞期的大规模桥梁建设时期，特别是形成了各种类型斜拉桥建设的高潮， 同时也出现了不少问题。在国内外斜拉桥建设过程中由于采用的施工方法、施工工艺不当或落 后，施工程序不当，旌工措旆不到位以及采用监控方法不妥当造成了许多问题：如大量混凝土桥 粱出现严重性裂缝；施工过程中出现主粱崩裂等工程事故；运营不久的桥粱出现严重的质量安全 问题，需要进行抢修、加固甚至改建：斜拉桥主粱不符合设计线形要求，或者施工方法不当影响 了工期，增加了施工费用；甚至更为严重的造成斜拉桥花工过程或运营过程的垮塌事件的案例已 有不少( 参见表l _ 4 1 ) 。 四川达县洲河桥是一座独塔依山斜拉桥。孔跨布置为1 9 0 + 7 0 m 。主粱采用钢筋混凝士空腹箱 形结构，依山饲斜拉索锚固在山体锚块上。1 9 8 6 年，当该桥即将合拢时，由于粱部施工挠度大 及斜拉索受力不合理等，加之构件预制尺寸误差较大，主粱受压弯力很大，突然发生粱垮索断， 死亡1 6 人。经济损失惨重。1 9 9 2 年7 月韩国汉城发生了一起施工即将完成的斜拉桥倒塌事故。 陕西省铜川市连接一马路和二马路的大同路立交桥由直弯桥、斜拉桥、圆形弯桥三部分组 成。总长2 8 1 m 造形独具特色，别致优美。斜拉桥跨越西铜铁路( 西安铜j t l ) ，是立交桥的 重要组成部分。该桥于1 9 9 1 年9 月建成通车陕西省铜川市大同路立交中的斜拉桥，在制作一 马路侧l 号索的两个锚箱管时，由于人为失误，发生一起不能挂索，不能张拉的工程事故 表1 4 1国内外主要的桥梁事故案例表 桥集 养护 事故 材料或制 倒塌 舡措施不力或工艺程序不当等施工原因造工艺不 超载或儡发性事敏意外自然不当 原田灾害原因或失 原因 当 养 支柱庸架或拱集压工后混斜桥杆件脆性船只撞击吊桥地震旋锈蚀 屈或压垮，桥粱倒塌艺张凝拉面断裂导致使桥塌或 生 上或地风使桥 不孔土桥坍桥塌破坏擅列裂致使鬃局 桥粱 当 递墩鬃塌断队使桥桥部破 倒塌 使压 不 垮拱临行塌慑坏或 破坏 钢浆台蜜部时进覆报废 鬃前格断断支致河 状况 一倒导 袈捧使 出 维塌鼗 使桥 压桥 桥塌 屈塌塌 7 东南大学硕士学位论文 敌多桥沮哥华第二 西 里奥 洲 羹戚糜斯塔塞汶铁路索 纳 纳加切克拉 海峡轿巴尔顿桥。门约德河江特桥，迪桥。马拉波加 拉一 斯法羹 倒塌 法夫桥，科布伦茨桥桥河桥彩河轿哈开博桥。什桥加瓦特枢纽 桥名 桥，巴帕萨迪纳桥。 桥虹塞耳特布伦兹戚柝桥。阿密站，云 或所 洛当轿，洛伊巴斯桥桥，尔克桥，彭拉斯 西 安斟 在国 桥。卡尔德桥，水北本公用 恰特伦湖加西拉桥 家及 桥龙泉路高架桥，桥，柏林3桥，侯巴l o 座比等 地区 焦家湾大柝龙王津座板集特桥桥，日 河 大桥奠口大桥。深桥，宣宾本阪桥 事故 圳立交桥等桥神高 桥粱 速路 倒塌 桥 5 02 01 45 25 总教 中国交通部公路司公路管理处的统计资料显示，截至2 0 0 3 年年底，全国共有公路桥梁3 1 0 7 7 3 座，计1 2 4 6 6 1 4 3 延米；按公路桥粱养护技术规范归类为危险等级的桥梁为1 0 4 4 3 座，计3 7 8 4 3 9 延米。国外的危旧桥改造也任务巨大，例如美国，根据美国国家桥梁分类目录( n i | d 的统计，截 至2 0 0 3 年，约有5 啪3 0 座桥粱，而病害桥粱约为1 5 8 8 5 9 座，约占桥粱总数的2 7 ，美国桥梁 设计寿命基准期平均为7 5 年，而实际使用的桥梁平均寿命为4 4 年，州际的桥梁是3 9 年 因此桥梁建设过程中必须认真研究主粱的旅工方法、施工工艺、旖工控制以确保结构安全。 结合生产实践，通过对多种类型斜拉桥主粱的施工方案及线形控制研究，进一步细化了斜拉桥主 梁的施工方法，该方法尤其适用于国内蓬勃发展的中小型斜拉桥。斜拉桥是一种超静定次数很高 的结构体系，在斜拉桥的实际施工过程中由于各种结构参数不可避免会与设计值存在差异，加之 施工荷载等因素的不确定性，导致施工产生结构内力及变位结果必然与设计预期存在偏差这类 偏差如不进行控制和调整则不仅会影响到成桥后桥梁的运营效果，并且会危及施工中的结构安 全。因此必须对斜拉桥进行施工控翻。斜拉桥的施工控制目的就是确保斜拉桥施工中的快捷、安 全并尽量使成桥后的结构内力、线形与设计预期相符合 1 5 主要研究内容及关键技术 本文便是以作者多年来参与建设的十多座斜拉桥为背景，对各种类型斜拉桥的主粱施工受力 分析、施工方法、施工工艺及施工线形控铜方面作了一些研究工作。主要包括七个章节的内容 通过主粱施工过程受力状态分析，采取了合理的施工方法、施工工艺、籀工顺序。在工程实施过 程中的一些控制参数如材料性能、施工精度、临时荷载、大气温度等都会与设计值存在误差，认 真研究这些偏差，在施工中通过施工措施对旖工状态进行监测、分析以及调整最终使得成桥线形 及结构内力满足设计要求。 第一章：绪论。首先简述了研究的背景及斜拉桥发展概况，然后介绍了斜拉桥主粱施工方法， 籀工控制国内外研究现状以及论文研究的意义，最后阐述了本文课题的提出及主要研究内容 第二章：斜拉桥主粱的结构分析及旌工过程理论分析分别叙述如下：1 、斜拉桥主粱按材 料分可分为混凝土主粟、钢主粱、钢一混凝土结合粱( 叠合粱) ，钢一混凝土混合粱，对多种类型 主粱特点分别描述，对部分斜拉桥也进行了描述；2 、主粱的结构体系分析及受力计算，内容含 了主粱的结构体系分析，主粱的高跨比、宽跨比、高宽比，主粱结构受力计算；3 、斜拉桥施工 的理论计算及施工控制，包括斜拉桥施工阶段受力特点，斜拉桥藤工的理论计算，斜拉桥主粱的 旅工控制 第三章：预应力钢筋混凝土斜拉桥主梁施工方法及线形控制介绍了八种预应力钢筋混凝土 3 第一章绪论 斜拉桥主粱的施工方法及线形控制。l 、普通挂篮悬臂浇筑法施上主粱，以漳州战备桥、江阴五 星桥为例；2 、牵索挂篮悬臂浇筑法施工主粱，以武汉二桥为例：3 、新型单索面牵索挂篮悬臂浇 筑法施工主粱，以通化西昌桥为例；4 、满堂支架现浇法施工主粱，以抚顺永安桥为例；5 、活动 支架现浇法施工主粱，以沈阳富民桥为倒；6 、粱场预制，架粱吊机悬臂拼装施工主梁，以福州 闽江四桥为例：7 ，转体施工主梁，以北京石景山南编组站高架桥主桥为例l8 、项推法施工主 粱，以湖南衡山湘江公路大桥。9 、对各种施工方法的总结 第四章：钢斜拉桥主粱施工方法及线形控制。介绍了两种钢主粱的施工方法及线形控制，1 、 架粱吊机悬臂吊装钢箱粱( 桁粱) 及桥面板，以苏州石湖桥为例；2 、滑动拖拉法旖工钢箱粱，以 桂林南洲桥为例；3 、顶推法施工主粱，以法国米约大桥为例；4 、小结。 第五章：钢混凝土结( 叠) 合粱主粱施工方法及线形控制以芜湖长江大桥为倒介绍了结合 粱斜拉桥主梁的施工方法及线形控制。 第六章：钢混凝土混合粱斜拉桥主粱施工方法及线形控制。以无锡蓉湖桥为例介绍了混合粱 斜拉桥主粱的施工方法及线形控翻。 第七章：结论与展望，总结本文的主要内容 9 东南大学硕士学位论文 第二章斜拉桥主梁结构特点及施工过程理论分析 2 1 斜拉桥主梁的种类 2 1 1 四种材料类型主粱 斜拉桥主粱按材料分可分为混凝主粱、钢主粱、钢混凝土结( 叠) 合粱，钢混凝土混合 粱。 1 、混凝土主粱，斜拉桥的拉索一方面起着弹性支承作用，大大减少了主粱的弯矩：另一方 面斜拉索的水平分力对主粱产生轴向压力，相当于对混凝土主粱施加了预应力，对主粱是非常 有利的，可提高粱的抗裂性，可充分发挥混凝土材料性能。此外，由于混凝土的质量较钢材大， 提高了其结构体系的阻尼效果，改善了振动特性，另外，在抗风抗震方面的稳定性也优于钢斜 拉桥，静载比重较大，变形较小适用于铁路挢。主粱荷载有：恒载；活载；冲击；预应力；混 凝土徐变及干燥收缩的影响：温度变化的影响；风载：地震力；支点位移的影响；架设时施工 葡载：箍工误差影响；撞击力等( 混凝土梁简况表参见表2 1 l1 ) 表2 1 1 1 混凝土粱简况表 序号桥名桥宽( n )粱高( - ) 跨径( _ ) 横断面索面 l 委内璃拉马拉开波桥 1 7 45 1 6 0 + 5 2 3 5 + 1 6 0单箱3 室双 2 意大利波尔捷维哑桥 1 84 6鹋7 + 2 0 0 5 + 2 0 7 9 + 1 4 2 6 5 单箱5 室双 3 科比亚威得一库夫桥 1 33 5 79 7 5 + 2 8 + 9 7 ，5单箱单室双 4 阿根廷科林特斯桥 1 4 ，3 5 1 6 3 5 + 2 4 5 + 1 6 3 5分离双箱双 5 荷兰塔伊尔桥 3 1 53 59 5 + 2 6 7 + 9 5 分离双箱双 6 法国勃鲁东桥 1 9 23 81 4 3 5 + 3 2 0 + 1 4 3 5 梯形单箱 皿 7 美国哥伦比亚桥 2 4 32 1 31 2 3 聊辨1 2 3 9 双三角箱双 8 美国达姆斯岬桥 3 2 21 1 9 8 2 5 + 3 ，+ i 2 5 双主肋双 9 西班牙卢娜桥 2 2 52 5 01 0 1 7 2 + 4 4 0 + 1 0 6 髓 单箱3 室双 1 0 美国日照桥 2 9 04 2 5 l 他5 + 3 6 6 + 1 6 4 5梯形单箱 蕾 l l 美国东亨廷顿轿 1 2 21 5 22 7 4 3 + 1 8 5 3 双主肋双 1 2 悉尼格莱贝岛斜拉桥 3 2 21 1 4 0 + 3 4 5 + l 柏双箱单室双 1 3 挪威海尔格兰桥 1 1 9 51 2 1 7 t 5 + 4 2 5 + 1 7 7 5板肋式双 1 4 日本大芝大桥 8 犯 1 3 li o o + 2 l o + l 肋粱式双 1 5 日本摹尼黑大桥 2 8 5 1 0 6 9 + 6 3 2单箱5 室双 1 6山东青岛大沽河桥 1 0 1 24 6 + 1 0 4 4 6分离双箱双 1 7天律永和桥i4 521 2 ”2 6 0 + t 2 5双三角箱双 1 8广东西郊山大桥1 6i 8 61 2 5 + i i o双主肋双 1 9 上海恒丰北立交 2 4 1 57 6 6 + 7 2 8单箱4 室 盟 2 0台湾光复桥2 0 4i 66 7 + 2 1 3 4 + 6 76 片t 粱双 2 1 陕西安康汉江桥1 0 i 3 3 6 + 1 2 0 + 3 6分离双箱双 2 2 重庆石门桥2 5 5 4 2 3 0 + 2 0 0单箱3 室 苴 2 3 广州海印轿 3 6 33 5 + 8 5 5 + 1 7 5 + 8 5 5 + 3 5单箱3 室 苴 2 4 湖南湘江北桥 加13 4 1 0 针2 l o + 1 0 5单箱3 室 苴 2 6 湖北郧阳汉江桥1 5