索塔施工图设计说明

说 明一、设计范围本册图纸主要内容为梅溪河大桥主桥施工图设计第三分册索塔构造，内容包括塔柱、基础、上、下横梁、人洞、支座垫块构造、塔内爬梯、防雷系统、劲性骨架等。二、技术标准(1)道路等级：双向四车道、行车道宽度2x3.75m(单向)，高速公路(2)计算行车速度：80km/h(3)路基宽度：24.5m，桥梁标准宽度与路基同宽。斜拉桥部分(包括锚索区)宽27.5m(4)设计荷载：汽车公路-级(5)最大纵坡：3%(6)桥面横坡 ：2%(7)设计洪水频率：1/300(8)通航标准：根据通航论证结果：最高通航水位173.242m，满足四级航道的通航净空尺度和技术要求。(9)地震设计烈度：基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g。(10)设计基准风速：根据气象资料，桥址区多年平均风速为1.92m/s，累年瞬时极大风速24.7m/s(2001年)。按照交通部部颁标准公路桥涵设计通用规范(JTJ D60-2004)中全国各气象台的基本风速和基本风压值，奉节县100年一遇20m高度10分钟基准风速值为26.3m/s，相应基本风压值为40KN/m2。(11)船舶撞击力：按四级航道取值。(12)坐标及高程系统：1954年北京平面坐标系统；1956年黄海高程系统；其他指标均按交通部部颁公路工程技术标准(JTG B01-2003)执行。三、设计采用的规范与标准1、设计采用的标准、规范(1) 公路工程技术标准(JTG B01-2003)(2) 公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)(3) 公路斜拉桥设计规范(试行)(JTJ 027-96)(4) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范(JTG D62-2004)(5) 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 024-85)(6) 公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ 025-86)(7) 公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)(8) 公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)(9) 公路工程水文勘测设计规范(JTG C30-2002)(10) 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范(JTJ 275-2000)(11) 公路桥位勘测设计规范(JTJ 062-99)(12) 公路桥梁抗风设计规范(JTJ/T D-60-01-2004)(13) 公路工程地质勘察规范(JTJ 064-98)2、参考规范、标准(1) Standard Specification for Highway Bridges AASHTO 1996(2) 英国规范 BS5400(3) 上部结构设计基准同解说(日本国本四联络桥公团，1989)四、主要材料1、混凝土斜拉桥索塔采用C50混凝土，承台采用C30混凝土、桩基础采用C30水下混凝土 2、普通钢筋普通钢筋采用的R235型和HRB335型钢筋应符合GB13013-1991和GB1499-1998的规定,且焊接钢筋应满足可焊要求。3、预应力钢筋预应力钢筋采用高强低松弛钢绞线，采用的低松弛高强度预应力钢绞线应符合GB/T 5224-2003的规定。单根钢绞线直径15.2mm，钢绞线公称面积A139mm2，标准强度fpk=1860MPa,弹性模量Ep1.95x105MPa。锚具采用与预应力钢绞线相匹配的成套产品，包括锚垫板、锚头、夹片和螺旋筋等，其技术标准应符合GB/T 14370-2002。4、钢筋焊接网在索塔外侧钢筋保护层内布置防裂钢筋网，采用公称直径为6mm的带肋钢筋焊接网(D6)，网格间距为10x10cm。产品应符合钢筋混凝土用焊接钢筋网(YB/T 076)的有关规定。5、钢板及型钢拉索锚固预埋钢板采用Q235A钢。塔柱内劲性骨架和附属设施采用热轧等边或不等边角钢、热轧工字钢等。采用符合GB700-88规定的Q235C钢板6、钢筋连接直径25mm的钢筋可采用焊接也可采用机械连接，若采用机械连接,连接器的技术标准应符合JGJ 107-2003。四、设计要点1、索塔设计索塔采用”H”型索塔，钢筋混凝土结构。塔高为193m，索塔上塔柱高78.5米，中塔柱高42米， 下塔柱高72.5m。索塔的造型以及各部分的断面型式、尺寸考虑了结构的受力要求，同时也考虑了施工的方便性和可操作性。塔柱截面采用箱形封闭截面，全塔塔柱均采用四边形截面，上塔柱外形尺寸为4.5mx7.5m，中塔柱处外形尺寸由4.5mx7.5m,下塔柱横向由4.5m变化到底部尺寸为9m，纵向由7.5m变化到底部尺寸为13.0m；上下横梁分别为6mx7m 和7mx6.5m的空心矩形结构，斜拉索在桥塔上的锚固间距由上至下分别为14x1.75m、16x2.0m，其他具体尺寸详见有关图纸。上塔柱之间的净距在塔顶为21m，外边缘之间的距离为30m。塔顶高程为359.383m，承台顶高程为166.383m。(1)塔柱索塔下塔柱自承台顶至上、中塔柱转折点(下横梁中心高度)为72.5m，下塔柱横桥向外侧面的斜率为1：16.8605，内侧面的斜率为1：8.2386，顺桥向侧斜率为1:26.3636；中塔柱从中、下塔柱转折点至上横梁中心，高度为42m，内侧面的斜率为1：9.0698，上塔柱从上横梁中心至塔顶，高度为78.5m，纵横向均保持竖直向上。塔柱采用矩形空心截面，在四角设置半径为0.5m的圆弧段。上塔柱的断面4.5m(横桥向)x7.5(顺桥向)，壁厚为1.20m(顺桥向)和0.80m(横桥向)，在箱内四侧壁之间设置1mx0.5m的倒角。下塔柱在顺桥向宽度由7.5m按直线变化到塔底的13m，横向宽度由4.5m变化到9m，壁厚为1.20m(顺桥向)和1.0m(横桥向)，在箱内四侧壁之间设置1mx1m的倒角，在塔底设置4m厚的实体段。由于下塔柱直接抵抗可能的船舶撞击作用，在高程170.383m至206.383m的范围内设置0.8m厚的横隔板进行加强，顺桥向与横桥向各1道，在箱内形成十字撑架。在上塔柱锚索区，塔柱内壁设置拉索锚块。为了使塔柱与主梁、斜拉索受力合理，斜拉索定位方便，降低工程造价，本设计选用了预应力钢筋混凝土箱形截面的桥塔结构。为平衡斜拉索的水平分力，在锚索区范围内布置12S15.2的环向预应力钢束，由于环向预应力钢束的弯曲半径较小，沿钢束曲线的径向布置防劈裂钢筋，以防止内侧混凝土崩裂。预应力管道采用塑料波纹管，管道压浆采用真空辅助法。塔柱竖向布置直径为32mm的钢筋，两根组成一束。为了增强塔柱混凝土外表面的抗裂性，在外侧钢筋的保护层内增设一层直径为6mm的带肋钢筋焊接网，网格尺寸为10x10cm。索塔外侧壁设置100mm的PVC管作为通气孔，向下倾斜3。本图中塔柱的劲性骨架以及索导管的定位架仅为示意，便于估算用钢量，实际用钢量按发生量计。施工单位根据施工方案以及刚度等方面的要求对劲性骨架以及索导管的定位架进行设计，并经设计、监理确认。(2)横梁塔柱共设上、下两道横梁，为全预应力混凝土结构。均采用箱形断面，上横梁断面外轮廓尺寸为6m(高)x7m(宽)，在四角设置半径为0.5m的圆角。箱体壁厚上横梁为0.8cm，箱内四侧壁之间设置0.5mx0.5m的倒角。下横梁断面外轮廓尺寸为7m(高)x6.5m(宽)，在四角设置半径为0.5m的圆角。箱体顶、底板壁厚1m，两侧板壁厚1m。横梁中间设置两道0.7m厚的横隔板，位置与主梁永久支座相对应。上下横梁均为预应力砼结构，上横梁共设置18根22S15.2的预应力钢束，下横梁共设置46根22S15.2的预应力钢束，预应力管道采用塑料波纹管，壁厚2.5mm，管道压浆采用真空辅助法。为了满足塔柱与横梁间内力传递的要求，横梁的纵向钢筋均锚固于塔柱内，纵向预应力锚固于横梁在塔柱外侧。(3)塔冠塔冠是上塔柱的顶部，断面的外轮廓尺寸与上塔柱相同，壁厚0.5m，外侧壁高3m，内侧壁高1m，在塔冠以下设置一道0.5m厚的横隔板。2、索塔基础承台平面尺寸为32mx24.8m，厚度为6m。基础采用钻孔灌注桩，索塔每塔柱下布置25根直径为2.5m的钻孔桩，为摩擦桩，桩长60m。4、索塔及基础计算索塔是由塔柱、横梁构成的空间框架结构，须承受自重、由斜拉索传递来的恒载与活荷载，以及风载、温度变化作用、船舶撞击力、地震荷载、施工荷载等作用。设计计算按横桥向和顺桥向分别予以考虑。并根据规范进行不同荷载组合的分析计算。通过空间、平面分析计算结果，索塔结构满足受力及稳定性要求。索塔上塔柱环向预应力、横梁纵向预应力计算采用的管道摩阻系数为0.20，管道偏差系数k为0.0015。地震荷载按地震地震加速度峰值0.05g计算。桩基础按摩察桩设计，采用m法计算；塔柱按框架结构采用平面杆系程序进行计算；拉索锚固区采用空间有限元进行局部受力分析。经过计算分析，索塔及基础均满足受力要求，并满足规范的规定。五、施工要点施工工艺和质量检验应符合公路桥涵施工技术规范(JTJ 041-2000)和公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)的要求。1、索塔基础施工时，钻孔桩的清孔应严格按有关规范进行，桩底沉淀土厚度满足规范要求且不得大于20cm，施工上要严格控制。施工单位应对基桩坐标进行校对，若发现问题及时与设计单位联系，确认无误后再进行施工。钻孔桩中心位置偏差不得大于2.5cm，倾斜度不大于桩长的1/100。群桩基础在承台底面处的群桩重心偏差不得大于5cm。2、桩基施工时，如果钻孔时发现地质情况与地质钻探资料不符，应及时同设计部门联系，以便及时调整桩长。每根桩沿圆周四分点均匀布置四根检测管，检测管内径为5cm即可，材料为无缝钢管。必须对全部桩基进行超声波检测，对检测结果有疑问时，需钻孔取芯检测。3、承台施工前，每根钻孔桩都必须进行破桩头处理，处理时必须将桩头清洗干净。4、索塔承台施工为岸上施工，采用常规施工方法。承台为大体积混凝土结构，分两层浇注，但在浇注第二层混凝土前，应对第一层混凝土表面进行充分凿毛并清洗干净。承台及塔底实心段施工前，施工单位应进行温控设计，并采取有效措施，降低水化热。5、索塔设计的施工方案为：塔柱采用翻转模板加主动横撑施工。6、严格控制塔柱的倾斜度、高程以及断面尺寸，要求单塔柱倾斜度的误差不大于H/3000(H为塔高)且不大于30mm。轴线偏位容许偏差10mm，断面尺寸容许偏差20mm，塔顶高程容许偏差10mm，斜拉索锚固点容许偏差10mm，斜拉索预埋导管与锚具的轴线容许偏差5mm。塔柱施工时，应随时观测塔柱的变形，并进行相应的调整，保证塔柱的几何形状符合设计要求。7、塔柱、横梁采用C50混凝土，在施工前必须进行配合比试验，以保证泵送混凝土的流动性、和易性以及缓凝、早强等性能，塔壁加厚段应采取降低水化热措施，注意保温和养生，防止因水化热过高导致混凝土开裂。应尽量缩短塔柱起步段与塔座、承台混凝土之间的龄期，龄期差控制在40天以内。8、塔柱内竖向主筋采用直螺纹连接器接长。连接器必须与母材等强度，并具有足够的硬度。9、索塔的施工模板应保证足够的刚度。采用爬升模板逐段连续施工，每段浇注混凝土的高度宜控制在6米以内，且每次衔接面的处理应力求整齐、清洁。10、索塔各部分(包括横梁)的混凝土应采用同一厂家、同一品牌的水泥，并尽能采用同一料场的骨料(碎石、砂)，外加剂也应采用同一品牌，以保持塔柱外观色调的一致。11、下、中塔柱施工时建议每隔15m左右设置一道水平横撑，可根据施工设备进行适当调整，水平横撑必须具有足够的强度和刚度，并与塔柱固结。12、上塔柱锚固块多，尺寸各异，钢筋数量大且设有环向预应力筋，斜拉索锚板及护筒等，使结构构造异常复杂，施工时务必特别小心。斜拉索锚板及护筒定位误差不应超过0.5cm，若普通钢筋、预应力管道与其干扰，可适当调整普通钢筋、预应力管道位置。13、下横梁可采用支承在承台上的落地支架施工，也可与上横梁一样，采用塔柱预设牛腿，安装劲性骨架、立模，浇注混凝土。上横梁施工应在其高度范围内的塔柱混凝土强度达到85%的设计强度并张拉完环向预应力后进行。14、在横梁混凝土强度达到90%的设计强度后方可张拉预应力钢束。上下横梁预应力钢束的张拉顺序详见施工图纸。总体上要达到上下均衡、左右对称。15、预应力钢束均采用两端对称张拉工艺，一次张拉完成，锚下张拉控制应力为1395MPa。横梁内预应力钢束采用15-22的钢绞线，张拉力为4296.6KN，上塔柱内环向预应力钢束采用15-12的钢绞线，张拉力为2343.6KN。预应力的张拉步骤为：0-初应力-张拉控制应力-持荷5分钟-张拉控制应力(锚固)。16、钢束张拉采用张拉力与伸长量双控，以伸长量为主，实际伸长量与理论伸长量差值应控制在6%以内。断丝率不得超过施工规范的要求，在任何情况下不允许钢绞线整根拉断。17、预应力穿束前应采用压缩空气或高压水清除管道内杂物，张拉后24小时内进行管道压浆，压浆工艺采用真空压浆或真空吸浆法。18、上、下横梁施工时注意预埋人洞、管线、排水等各种预埋件。19、竖向支座以及横向抗风支座应在索塔施工时预埋，在索塔施工完成后再浇注支座垫块，以保证抗风支座垫块顶面间的水平距离、竖向支座顶面高程准确无误。20、索塔各部施工缝均应进行凿毛、除油、清洗处理，以保证新老混凝土的结合质量。21、索塔各部钢筋的接长以及横梁预埋钢筋的外露长度应满足搭接长度的要求，同一断面内接头数量应满足规范要求。带肋钢筋焊接网在网片相接处也应保证足够的交叉长度。22、浇注混凝土时确保振捣密实，应保证外露面无蜂窝、麻面、收缩裂缝。23、施工期间，应随时与气象部门保持联系，了解天气情况，不得在大风、大雨天气施工，以保证混凝土质量和施工安全。24、塔柱施工时，应注意预埋人行爬梯、电梯、排水