南汊通航孔主桥斜拉索系及上部结构总说明书-典尚设计

说本设计文件为湖北省荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥斜拉索系及上部构造施工图（版本V2.0），即湖北省荆沙长江公路大桥施工图第六册第三分册（V2.0）。 一、设计依据1、 建设工程设计合同荆沙长江公路大桥2、 湖北省交通厅鄂交基1997750号“关于荆沙长江公路大桥技术设计的批复”3、 湖北省荆沙长江公路大桥技术设计专家组审查意见4、 湖北省交通规划设计院荆沙长江公路大桥三阶段技术设计5、 同济大学土木工程防灾国家重点实验室荆沙长江公路大桥主桥抗风研究（一）（三）6、 国家地震局地震研究所荆沙长江公路大桥地震安全性评价研究报告 7、交通部公路科学研究所荆沙长江公路大桥环境影响报告书8、湖北省荆沙长江公路大桥施工图第一册总体设计。二、设计过程简述荆沙长江公路大桥斜拉索系及上部构造施工图设计执行上述批复和主管部门各阶段批文，应用各专题研究成果，遵循总体设计所确定的总体原则和设计要求。执行总体设计原则的同时对结构进行分析、计算，在结构安全的前提下优化设计，完成南汊通航孔主桥斜拉索系及上部构造施工图（即本册）。 明 书三、建设技术标准和设计规范荆沙长江公路大桥设计标准为一级公路（207国道）跨越长江的特大型桥梁工程，设计行车速度100公里/小时，桥面行车道净宽21.5米，设计荷载为汽车超20级，挂车120。修改设计按六车道设计，人群荷载350kN/m2。桥梁工程的设计标准和设计执行的技术标准、规范在湖北省荆沙长江公路大桥施工图第一册总体设计中作出了规定，本设计严格执行该规定。 除执行总体设计所规定的标准和规范之外，斜拉索系及上部构造施工图设计同时执行下列规范和标准：1. 中华人民共和国交通行业标准斜拉桥热挤聚乙烯拉索技术条件JT/T 6-942. 中华人民共和国城镇建设行业标准塑料护套半平行钢丝拉索技术条件CJ 3058-19963. 中华人民共和国交通部标准公路桥涵钢结构及木结构技术规范JTJ 025-864. 中华人民共和国交通部标准公路工程水泥混凝土试验规程JTJ 053-945. 中华人民共和国交通部标准公路工程石料试验规程JTJ 054-946. 中华人民共和国交通部标准公路工程金属试验规程JTJ 055-837. 中华人民共和国铁道部标准铁路钢桥制造规则TBJ 212-868. 中华人民共和国国家标准优质碳素结构钢技术条件GB 699-889. 中华人民共和国国家标准碳素结构钢 GB 700-8810. 中华人民共和国国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB 1499-9111. 中华人民共和国国家标准钢筋混凝土用热轧光园钢筋GB 13013-9112. 中华人民共和国国家标准预应力混凝土用钢绞线 GB 5224-8513. 中华人民共和国国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 GB 175-8514. 中华人民共和国国家标准矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥 GB 1344-8515. 中华人民共和国国家标准混凝土外加剂技术规范 GBJ 119-8816. 中华人民共和国国家标准预应力锚具、夹片和联结器 GB/T14370-9317. 国际预应力协会后张法预应力体系验收和应用建议FIP-1991。18. 交通部公路规划设计院预应力高强精轧螺纹粗钢筋设计施工暂行规定 四、主要建筑材料 荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥主梁为预应力混凝土结构,采用C60高标号混凝土。应严格按照公路桥涵施工技术规范的规定配制混凝土，所采用的水泥、砂、石、水等材料及其配合比，拌制、运输和浇筑应严格执行本设计所规定的标准、规范，满足相应规范所规定的质量检验和质量评定标准要求。本桥主桥斜拉索系及上部构造所使用的结构钢筋应满足上述标准的各项规定，其中级钢筋16Mn、20MnSi,20MnNb(b)的标准强度Rgb=340MPa,级钢筋(Q235)的标准强度gb=240MPa。结构钢材（钢板、角钢及其它钢型材）均为Q235（A3）号钢，其技术标准必须符合GB 700-88、GB 709-88、GB 9787-88的有关规定。选用的焊接材料应符合GB 1300-77和GB 981-76的要求，同时要和所焊接的钢材材质相适应。南汊斜拉桥主梁预应力采用低松弛预应力钢绞线和高强精轧螺纹钢粗钢筋。预应力钢绞线公称直径15.24mm（0.6），后张法VSL(或OVM、YM,下同)预应力锚固体系。采用符合美国标准ASTM A416-87a的钢绞线，标准强度RYb=1860MPa（即ASTM A416-87a标准270级）,弹性模量EY=1.9105MPa。所选用的锚具均应满足1860MPa强度级别要求。高强精轧螺纹粗钢筋直径32mm，粗钢筋标准强度RYb=750MPa，YGM锚具后张法锚固。砂、石、水等结构用建筑材料和其他所有用于本桥的材料的质量均应满足JTJ041-89及其他相应规范、规定的要求。五、设计要点荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥为一高低（姊妹）塔预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置成160+300+97米，墩号为41、42、43、44号墩。南汊通航孔主桥桥梁全长557米。南汊通航孔主桥斜拉桥为双面索漂浮体系斜拉桥结构，42、43号主塔墩设置横向减震限位支座，41号墩设竖向承压支座，44号墩设置竖向拉压支座。本桥索塔为H型结构，混凝土标号C40，钢筋混凝土、预应力混凝土结构。主梁采用等高度双肋板式（即型）预应力混凝土（C60混凝土）结构。42号主塔墩H型高（姊）塔承台以上塔高124.8米，塔顶标高150.2米（黄海高程，下同）。43号主塔墩H型低（妹）塔承台以上塔高89.4米，塔顶标高125.2米。1、主梁（型梁）南汊通航孔主桥主梁为“型”预应力混凝土梁，桥梁纵轴线处梁高2.265米，主梁顶面设双向2.0%的横坡，即主梁边缘处梁高2.0米。主梁顶面宽26.5米，底面宽27.0米。根据桥型特点和结构受力要求，将南汊通航孔主桥主梁分为四种断面型式：A. A型断面，即标准“型”断面；B. B型断面，在主梁标准断面上加底板（厚24cm）；C. C型断面，主梁标准断面上加部分开口底板（5、6、7号梁段）；D. 实体断面，分别为斜拉桥两边墩处端块（1、73号梁段）。AC三种断面均保持“型梁”梁肋宽度一致（190cm），以便于挂篮悬臂浇筑时模板和挂篮的尺寸一致，不增加施工设备投入。将南汊通航孔主桥主梁从41号墩位处开始至44号墩位处共划分成75个梁段，其梁段号、截面类型和施工方法见“梁段、类型及施工方法一览表”。2、斜拉索系南汊通航孔主桥斜拉桥采用低松弛镀锌高强钢丝（直径毫米，强度级别1570MPa），热挤黑色聚乙烯（）及彩色聚乙烯（）索套防护的斜拉索。全桥斜拉索由1217、1517、1877、2117、2537共五种规格组成。斜拉索用镀锌钢丝技术标准必须符合湖北省荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥斜拉索用厚镀锌高强钢丝技术条件；斜拉索护套用黑色、彩色必须符合湖北省荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥斜拉索用聚乙烯技术条件。梁段、类型及施工方法一览表梁段号梁段类型施工方法备 注1实体梁支架浇筑法42#墩支撑支架2B支架浇筑法钢管桩支架3a(合龙段)B挂篮浇筑法160m跨边孔合龙段3a、3b、4B前支点挂篮悬浇对称双向悬浇67C前支点挂篮悬浇对称双向悬浇819A前支点挂篮悬浇对称双向悬浇2023A傍塔墩支架浇筑塔梁临时固接2441A前支点挂篮悬浇对称双向悬浇42、43A前支点挂篮悬浇 单向悬浇44(合龙段)A挂篮浇筑法300m跨中孔合龙段45A前支点挂篮悬浇单向悬浇4653A前支点挂篮悬浇半对称双向悬浇5458A前支点挂篮悬浇对称双向悬浇5962A傍塔墩支架浇筑塔梁临时固接6367A前支点挂篮悬浇对称双向悬浇6870B前支点挂篮悬浇半对称双向悬浇71B前支点挂篮悬浇半对称双向悬浇72B前支点挂篮悬浇半对称双向悬浇73实体梁段挂篮浇筑法44#墩支撑支架浇筑斜拉索的防护共分为四层：镀锌钢丝束扭绞后涂防锈涂料，绕包聚脂复合带，热挤黑色PE和彩色PE护套。其中防护和成品技术要求详见设计图纸和相关标准。南汊通航孔主桥高塔墩（42号塔墩）最长斜拉索为M21（PES7-253）号拉索，长187.57米，重15.92吨；最短斜拉索为S01（PES7-187）号拉索，长50.80米，重3.50吨。低塔（43号塔墩）最长斜拉索为M22（PES7-253）号拉索，长133.57米，重11.54吨；最短斜拉索为M36（PES7-187）号拉索，长37.72米，重2.72吨。斜拉索采用冷铸镦头锚锚固，设计塔端为张拉端，梁端为锚固端。如采用前支点挂篮等悬臂施工方法（本设计拟定此方法）施工而需要斜拉索及其锚具配合时，可在梁端锚具上设置连接器，必要时可考虑用张拉端锚具替换梁端固定端锚具。南汊通航孔主桥斜拉索、冷铸镦头锚规格一览表斜拉索规格冷铸锚规格斜 拉 索 号PES7-253PESM7-253M19M24、S19S25PES7-211PESM7-211M15M18、M25M27、S16S18、S26S27PES7-187PESM7-187 M01、M 11M14、M28M30、M36 S01、S10S15、S28S30、S36PES7-151PESM7-151M05M09、M31M33、S05S09、S31S33PES7-121PESM7-121M02M04、M34M35、S02S04、S34S35斜拉索塔、梁两端分别设置减震装置（减震器），减震装置的主要减震材料为高阻尼减震橡胶。斜拉索减震装置高阻尼橡胶的主要技术指标：阻尼0.15，邵氏硬度5560，材料最大耗损因子=1.3，剪切弹性模量G=0.81.0MPa，扯断强度10MPa，粘结强度3MPa。3、C60高标号混凝土荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥主梁C60混凝土，为高标号混凝土，即高强度混凝土。C60混凝土标准强度Rab=42.0MPa、Rlb=3.40MPa；设计强度Ra=32.5MPa、Rl=2.65MPa。C60混凝土配制和浇筑应满足下列要求：1) 本桥所采用的C60混凝土要求既要有规范和设计所要求的强度，又要有良好的和易性（工作度）。设计要求使用常规的水泥（如525、625普通硅酸盐水泥）和砂、石料为原料，采用配制C50等标号混凝土的常规制作工艺，依靠增加高强减水剂，或者同时外加一定数量的活性矿物材料，使拌和料具有良好的工作度，同时使混凝土具有良好的性能。2) C60高强混凝土配合比必须通过试配确定，不能直接采用中低强混凝土配合比的计算方法，也不能采用其他工程所使用的同标号混凝土的配合比。3) 建议水灰比（水胶比）控制在0.240.35范围内。高标号混凝土骨料应使用碎石，粗骨料应颗粒良好、空隙率较小，石质强度必须是混凝土强度的两倍以上。4) 建议采用625#、525#普通硅酸盐水泥，水泥用量控制在400450kg/m3左右。5) 采用高效减水剂配制高标号混凝土时，减水剂应具备以下条件：减水率大，增强高，引气性低，不延缓凝结硬化。* 混凝土标号系指龄期为28天，尺寸为151515cm的标准立方体试件，在温度为203及相对湿度不低于90%的环境中养生，测得的抗压极限强度，单位为MPa，具有不低于95%的保证率。4、主梁预应力1) 主桥主梁纵向预应力斜拉桥主梁纵向预应力采用钢绞线和高强精轧螺纹粗钢筋。预应力钢绞线配用VSL锚固体系锚固并连接接长；高强精轧螺纹粗钢筋采用YGM锚具及其连接器锚固、接长。主桥“型梁”纵向预应力钢筋（束）规格有：27-j15.24 钢绞线，VSL EC 6-27群锚，VSL K型联结器。22-j15.24 钢绞线，VSL EC 6-22群锚。32mm高强精轧螺纹粗钢筋，YGM-32锚具和YGL-32联结器。主梁梁肋内配27-j15.24、22-j15.24预应力钢绞线，主梁顶板范围内配32mm高强精轧螺纹预应力粗钢筋。2) 主桥主梁横梁预应力钢束根据主桥主梁结构受力需要，分别在横梁设置横向预应力钢束。主桥“型梁”横梁及横向预应力钢束规格有：A、B、C型（见相关图纸）横梁配以下两种预应力钢绞线：22-j15.24 钢绞线，VSL EC 6-27群锚(或OVM15-22群锚)；15-j15.24 钢绞线，VSL EC 6-15群锚(或OVM15-9群锚)。有底板梁段距底版底12cm处配置横桥向底版预应力钢绞线束：预应力为4-j15.24 钢绞线，VSL S6-5型扁锚 (或OVM15B-4扁锚)锚固。5、支座和伸缩装置1) 支座 南汊通航孔主桥分别在各号桥墩设置承压支座、减震限位支座、拉压支座：41号墩：设置GPZ 6000DX盆式橡胶承压支座两个； 42号墩：横桥向设置高阻尼（阻尼0.15）减震橡胶支座四个；43号墩：横桥向设置高阻尼（阻尼0.15）减震橡胶支座四个；44号墩：设置GPZ 6000Y/5000L盆式橡胶拉压支座两个。2) 桥梁伸缩装置分别在南汊通航孔主桥与三八洲连续梁桥、南汊通航孔主桥与南滩桥交接处桥面设置桥梁伸缩装置，即：41号墩位桥面处：设置德国Maurer Sohne公司的转轴式伸缩装置，型号为DS 1200，最大伸缩量1200mm。44号墩位桥面处：设置德国Maurer Sohne公司的转轴式伸缩装置，型号为DS 400，最大伸缩量400mm。六、施工方案及施工程序1. 施工方案根据现阶段斜拉桥施工技术发展水平和国内主要施工单位的施工能力及施工机械设备情况，经和业主协商，荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥斜拉桥主梁采用前支点挂篮悬臂浇筑法施工。南汊通航孔主桥斜拉桥施工挂篮结构自重限定150吨，施工机具、模板、和施工人员等总重限定在30吨。悬浇挂篮满负荷工作状态时传递给主梁的总荷载控制在270吨以内，其合力中心距梁端的距离应大于1.5米。2. 施工程序2.1 完成一期工程施工，即全桥基础和索塔塔柱、下部构造（安装支座等设施）。2.2 分别在已经完成的42号、43号塔墩索塔下横梁上安装临时竖向支座和水平约束。在塔柱、承台（或其它方式）上安装临时支架。2.3 分别在42号、43号塔墩支架平台上浇筑主梁无索区段（高塔21、22号、低塔60、61号梁段）和高塔20、23号、低塔59、62号主梁等近塔区第一对斜拉索及其间支架浇筑段。张拉主梁纵、横向预应力钢筋（束）。安装张拉M1、S1号和M36、S36号斜拉索至设计吨位，使主梁达到相应的设计标高。2.4 拆除支架浇筑段主梁下临时支架，分别在已浇筑主梁上组拼、 安装前支点挂篮，对挂篮进行试压。安装主梁悬臂施工模板，以42号塔墩和43 号塔墩为中心，对称悬臂浇筑施工主梁。 42号高塔墩对称悬臂浇筑19、24号梁段，张拉本阶段主梁的纵横向预应力钢筋（束），安装张拉M2、S2号斜拉索。 43号低塔墩对称悬臂浇筑58、63号梁段，张拉本阶段主梁的纵横向预应力钢筋（束），安装张拉M35、S35号斜拉索。2.5 前移挂篮，悬臂浇筑各号梁段（循环施工）： 42号高塔墩对称悬浇梁段号：184、2539 对应拉索号：S3S17、M3M17； 43号低塔墩对称悬浇梁段号：5754、6467 对应拉索号：M34 M31、S34 S31； 43号低塔墩半对称悬浇梁段：5346、6872 对应拉索号：M30 M23、S30 S23。2.5.1 42号高塔墩前支点挂篮对称悬浇至8、35号梁段（即S13、M13号斜拉索）之前，完成41号墩处边孔1、2号梁支架浇筑段支架，制作并安装模板。4、39号梁段完成悬臂施工之前完成1、2号梁支架浇筑段施工。特别提示：42号高塔墩悬臂施工至S15、M15号拉索，即悬臂施工至126.1米时，必须避开大风期。根据荆沙长江公路大桥桥位特点，42号高索塔S15、M15号斜拉索以后的悬臂施工期不能安排在14月间。2.5.2 43号低塔墩前支点挂篮对称悬臂浇筑至54、67号梁段（即M31 、S31号斜拉索）后，5346、6872号梁段（对应M30M23、S30S23号斜拉索）平衡半对称悬臂浇筑施工。6872号梁段配重混凝土按设计要求浇注（见该部分的详细设计图纸的要求）。2.6 42号高塔墩前支点挂篮对称悬浇3b、41号梁段（即S19、M19号斜拉索），按设计要求浇注配重混凝土，张拉本阶段的预应力和斜拉索。2.7 43号低塔墩安装73号梁段施工吊篮支架，浇筑73号梁段混凝土，张拉本阶段设计预应力钢筋（束），4344号墩间97米边跨合龙。2.8 拆除44号墩处73号梁段施工支架，浇筑各号梁段配重混凝土；前支点挂篮单向悬臂施工45号梁段（M23、S23号斜拉索）。安装、张拉相应阶段设计预应力钢筋（束）和斜拉索，44号低塔墩主梁悬臂施工完成。2.9 安装3a号（4142号墩间160米边孔合龙段）合龙梁段吊篮和模板，浇筑合龙梁段混凝土，张拉本阶段设计预应力。拆除施工吊篮和模板，160米边跨合龙。2.10 42号塔墩中跨侧前支点挂篮单向悬臂浇筑42、43号梁段，安装张拉相应的设计预应力钢筋（束）和S20S21、M20M21号斜拉索。拆除前支点挂篮，高塔墩悬臂施工完成。2.11 安装中跨合龙梁段吊篮和模板，浇筑合龙梁段（44号梁）混凝土，300m主跨合龙。2.12 解除42、43号塔墩处临时水平和竖向约束，斜拉桥体系转换。拆除合龙模板和吊篮。2.13 安装桥面电信、电力、交通安全等附属设施和护栏，浇筑钢筋网钢纤维复合混凝土桥面，全桥施工完毕。七、施工要点荆沙长江公路大桥南汊通航孔主桥为一高低塔非对称结构，根据工程结构特点和现状施工技术、施工设备，采用前支点挂篮悬臂浇筑的施工方法。其施工工艺和质量检验标准必须严格执行JTJ041-89公路工程质量检验评定标准和本设计的规定。具体要求如下：1. 预应力结构必须在混凝土强度达到80%的设计强度后才能施加预应力，混凝土试块的取样和养生条件应和现场浇注的混凝土相同。2. 所有预应力张拉均为双控，以引伸量为主，引伸量的误差控制范围为-5%+10%。测定引伸量时要扣除预应力钢绞线及其锚具的非弹性影响。3. 同一张拉截面预应力的断丝率1%，任何情况下都不容许钢绞线整根拉断。4. 预应力施工时应从管道线形、定位钢筋、接管工艺等各个方面严格控制。预应力钢绞线管道安装前应清除管道两端的毛刺，检查管道是否有漏浆和是否变形，否则要采取处理措施直至合格。5. 图中未示预应力钢束定位钢筋构造，未计算定位钢筋数量，请根据施工规范每80100cm设置定位钢筋一道。定位后的管道偏差0.5cm。6. 预应力钢束管道与喇叭管连接处及接管处应用胶带或冷缩塑胶管将其密封，以防止漏浆。管道与喇叭管连接处的管道应与锚垫板垂直。7. 斜拉索锚座及预应力锚具下混凝土应严格振捣密实，穿斜拉索和预应力钢束前需清除管道内的砂浆等杂物。8. 主桥主梁所有预应力允许一次张拉，夹片锚应合理控制限位板的限位量，合理的限位量应保证钢绞线没有刮痕或轻微刮痕。精轧螺纹粗钢筋应避免生锈和局部损伤，以免脆性破坏。9. 钢绞线束张拉顺序：010%设计吨位（初应力值作延伸量的标记）100%设计吨位（持荷5分钟，测延伸量）=设计张拉吨位（测延伸量）时锚固。10. 钢绞线锚具使用前应检查锚环内壁是否生锈，生锈的锚环没有除锈不得使用。预应力锚固时应用开口手柄同时将两夹片均匀打入锚环，使两夹片外端面处于同一平面内，两夹片高差2mm。11. 钢绞线必须用圆盘切割机切割，不得用电气切割。12. 主桥主梁纵向预应力、横向预应力均允许一端张拉，但横向预应力张拉端要交错布置。主梁预应力张拉引伸量控制公式为： =（-）- 设计图中提供的引伸量（cm）； 0由初张拉吨位到设计吨位间一端实测引伸量； 0初张拉吨位，一般为设计张拉吨位的1015%； 设计张拉吨位； 夹片回缩值（cm），实测测定，在无实测值时按3%估算。13. 主梁锚座拉索锚垫板等外露钢构件均应进行防护。本桥钢构件的防护设计年限为50年，采用LW1水性无机富锌涂料对外露钢构 件涂装防护，涂层厚度120m。涂层施工前必须除去构件表层油 污、锈层等杂质，无气喷涂、有气喷涂或刷涂均可。14. 预应力张拉完毕后要及时对管道填浆，砂浆标号不低于混凝土标 号，压力不小于1.0MPa，砂浆水灰比大于0.4,砂浆内不得掺氯 盐，可掺减水剂。为减少收缩，砂浆内应掺入0.0001水泥用量的 铝粉，0.03水泥用量的膨胀剂。15. 鉴于预应力管道压浆密实的重要性，各阶段压浆施工完成后，应随机抽样检查，必须保证所有管道填浆密实。16. 为控制斜拉桥的施工过程，保证大桥安全建成，施工过程中将对斜拉索索力、结构线形和结构受力(应力)状况进行监控。主梁控制点分别设置在索塔塔位中心处，对应索塔（高、低塔）1/2L、1/4L、1/8L处。施工时请在上述截面处设置钢弦应力