一级建造师公路实务精讲第27讲-大跨径桥梁施工

PAGE1B413044悬索桥的施工特点一、悬索桥分类及施工内容(一)悬索桥分类大跨径悬索桥的结构形式按吊索和加劲梁的形式可分为以下几种形式；1．竖直吊索，钢桁架作加劲梁；2．三角形布置的斜吊索，以扁平流线形钢箱梁作加劲梁；3．竖直吊索和斜吊索的混合型，流线形钢箱梁作加劲梁；4．除了具有一般悬索桥的缆索体系外，还设有若干加强用的斜拉索。按照加劲梁的支承结构不同，悬索桥可分为单跨两铰加劲梁、三跨两铰加劲梁和三跨连续加劲梁悬索桥。悬索桥下部工程包括锚碇基础、锚体和塔柱基础等施工，上部工程包括主塔、主缆和加劲梁的施工。施工架设主要工序为：基础施工→塔柱和锚碇施工→先导索渡海工程→牵引系统和猫道系统→猫道面层和抗风缆架设→索股架设→索夹和吊索安装→加劲梁架设和桥面铺装施工。(二)悬索桥的施工内容悬索桥的施工主要分四部分：1．锚碇施工；2．主塔和索鞍施工；3．加劲梁施工；4．主缆施工。二、锚碇施工锚碇是悬索桥的主要承重构件，主要抵抗来自主缆的拉力，并传递给地基基础，按受力形式的不同可分为重力式锚碇、隧道式锚碇等。重力式锚碇依靠自身巨大的重力抵抗主缆拉力，隧道式锚碇的锚体嵌入地基基岩内，借助基岩抵抗主缆拉力，隧道式锚碇只适合在基岩坚实完整的地区，其他情况大多采用重力式锚碇或自锚式悬索桥。(一)锚碇体基础锚碇的基础有直接基础、沉井基础、复合基础、隧道基础等形式。(二)主缆锚固体系根据主缆在锚块中的锚固位置不同主缆锚固体系可分为后墙式和前墙式。1．型钢锚固系统锚固系统主要由锚架和支架组成。锚架包括锚杆、前锚梁、拉杆、后锚梁等，是主要的传力构件；支架是安放锚杆、锚梁并使之精确定位的支撑构件。2．预应力锚固系统锚固系统的索股锚头由两根螺杆和锚固连接器相连，再对穿过锚块混凝土的预应力束施加预应力，使锚固连接器与锚块连接成整体承受索股的拉力。锚固系统的加工件必须进行超声波和磁粉探伤检查。(三)锚碇体施工悬索桥锚碇属于大体积混凝土构件，混凝土施工阶段水泥会产生大量的水化热，引起变形及变形不均，从而产生温度应力及收缩应力，当应力大于混凝土本身的抗拉强度时，构件就会产生裂缝，影响混凝土质量。（五）散索鞍安装1．底座板定位底座板通过在散索鞍混凝土基础中精确预埋螺栓而固定在基础上，调整好板面标高与位置，在底板和四周浇筑高强度膨胀混凝土。2．安装散索鞍及精度控制安装好底座板经检验符合要求后，开始安装散索鞍，施工精度要求为：纵横向轴线误差最大值3mm；标高误差最大值3mm。三、索塔施工索塔按材料分有钢塔和钢筋混凝土塔，钢筋混凝土索塔一般为门式刚架结构，由两个箱形空心塔柱和横系梁组成；钢塔主要有桁架式、刚架式和混合式等结构形式。塔顶钢框架的安装必须在索塔上系梁施工完毕后方能进行。索塔完工后，须测定裸塔倾斜度、跨距和塔顶标高，作为主缆线形计算调整的依据。（一）混凝土塔身施工大跨度悬索桥塔身国内主要采用钢筋混凝土塔，国外主要采用钢塔，钢塔施工主要有浮吊、塔吊和爬升式吊机等架设方法。钢塔架制作工艺程序主要包括放样尺寸→冲孔→拼装→焊接→定中线→切削试拼。（二）主索鞍施工安装索鞍时必须满足高空吊装重物的安全要求，一般选择在白天晴朗时连续完成工作。1．主索鞍施工程序主索鞍施工程序包括安装塔顶门架→钢框架安装→吊装上下支承板→吊装鞍体等。2．主索鞍施工要点四、主缆施工主缆架设工程包括架设前的准备工作、主缆架设、防护和收尾工作等，主缆施工难度大、工序多，其主要施工程序如下：（一）牵引系统牵引系统是架设于两锚碇之间，跨越索塔用于空中拽拉的牵引设备，主要承担猫道架设、主缆架设以及部分牵引吊运工作，常用的牵引系统有循环式和往复式两种。（二）猫道猫道是供主缆架设、紧缆、索夹安装、吊索安装以及主缆防护用的空中作业脚手架。猫道的主要承重结构为猫道承重索，一般按三跨分离式设置，边跨的两端分别锚于锚碇与索塔的锚固位置上，中跨两端分别锚于两索塔的锚固位置上。其上有横梁、面层、横向通道、扶手绳、栏杆立柱、安全网等。为了抗风稳定，一般设有抗风缆、抗风吊杆等抗风构件。猫道形状及各部尺寸应能满足主缆工程施工的需要，猫道承重索设计时应充分考虑猫道自重及可能作用其上的其他荷载，承重索的安全系数不小于3.0。猫道承重索可采用钢丝绳或钢绞线，采用钢丝绳时须进行预张拉消除其非弹性变形，预张拉荷载不得小于各索破断荷载的1／2，保持60min，并进行两次。猫道架设时总的原则：做到对称施工，边跨与中跨作业平衡，减少对塔的变位的影响，控制裸塔塔顶变位及扭转在设计容许范围内。猫道承重索架设后要进行线形调整，应预留500mm以上的可调长度，各根索的跨中标高相对误差宜控制在±30mm之内。承重索在边跨与中跨应连续架设。主缆防护工程完成以后，可进行猫道拆除工作，拆除时严禁伤及吊索、主索和桥面。（三）主缆架设锚碇和索塔工程完成、主索鞍和散索鞍安装就位、牵引系统架设完成后，即可进行主缆架设施工，主缆架设方法主要有空中纺丝法（AS法）和预制平行索股法（PPWS法）。美国和欧洲等地主要采用AS法；中国和日本等亚洲国家主要采用PPWS法。PPWS法是在工厂将钢丝制成束，用卷筒运至桥位安装在一侧锚碇的钢丝松卷轮上，通过液压无级调速卷扬机用拽拉器将钢丝束吊起拉向对岸，对牵引系统所需动力要求较大。钢丝束的张拉、移设就位、固定作业和调整作业对每束钢丝束都要进行，最后用紧缆机将钢丝束挤紧为圆形成为主缆。施工工序主要包括牵引系统及机具布置、主缆索股牵引、索股整形人鞍等。（四）紧缆索股架设完成后，需对索股群进行紧缆，紧缆包括准备工作、预紧缆和正式紧缆等工序。预紧缆应在温度稳定的夜间进行，预紧缆时宜把主缆全长分为若干区段分别进行，以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带采用边紧缆边拆除的方法，不宜一次全部拆除。预紧缆完成处必须用不锈钢带捆紧，保持主缆的形状，预紧缆的目标空隙率宜为26%～28%。正式紧缆宜用专用的紧缆机把主缆整成圆形。其作业可以在白天进行，正式紧缆宜向塔柱方向进行。当紧缆点空隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机的地方打上两道钢带。（五）索夹安装与吊索架设索夹安装前须测定主缆的空缆线形，提交给设计及监控单位，对原设计的索夹位置进行确认。然后在温度稳定时在空缆上放样定出各索夹的具体位置并编号，清除油污，涂上防锈漆。索夹在运输和安装过程中应注意保护，防止碰伤及损坏表面。索夹安装方法应根据索夹结构型式、施工设备和施工人员的经验确定。当索夹在主缆上精确定位后，即固紧索夹螺栓。紧固同一索夹螺栓时，须保证各螺栓受力均匀，并按三个荷载阶段（索夹安装时、钢箱梁吊装后、桥面铺装后）对索夹螺栓进行紧固，补足轴力。索夹安装应注意测量放样、索夹上架与清理、安装与紧固和螺栓轴力控制等，安装时中跨从跨中向塔顶进行，边跨从散索鞍向塔顶进行。吊索根据其长度不同，由塔顶吊机运至塔顶解开，用托架运至预定位置，并在猫道上开孔，吊索钢丝绳穿过徐徐放下，将吊索钢丝绳跨挂在主缆索夹上。吊索运输、安装过程中应保证吊索不受损伤，安装时须采取措施防止吊索扭转。五、加劲梁施工加劲梁分为钢桁架、钢箱梁和混凝土箱梁等形式，钢桁架一般采用工厂焊接、工地高强螺栓连接施工．（一）加劲梁架设钢桁架加劲梁按架设单元可分为单根杆件、桁片、节段架设施工方法。单根杆件架设使用小型施工架设机械，受施工架设地形影响小，但现场接头多，架设工期长；桁片架设法使用中型施工架设机械，受施工架设地形影响小，现场接头少，架设误差小，可以缩短工期；节段架设施工方法架设质量大，要使用大型架设机械，受架设地点的地形和江海面条件影响大，节段一般在工厂预制拼装，可提高架设精度，缩短工期。加劲梁按架设施工中的连接状态可分为全铰法、逐次刚接法和有架设铰的逐次刚接六、防腐涂装防护与涂装要点：（一）主缆防护应在桥面铺装完成后进行，主缆涂装应按涂装设计进行；防护前必须清除主缆表面灰尘、油污和水分等污物，临时覆盖，待对该处进行涂装及缠丝时再揭开；（二）缠丝工作宜在二期恒载作用于主缆之后进行，缠丝材料以选用软质镀锌钢丝为宜，缠丝工作应由电动缠丝机完成；（三）工地焊接后应及时按防腐设计要求进行表面处理；（四）工地焊接的表面补涂油漆应在表面除锈24h内进行，分层补涂底漆和面漆，并达到设计的漆膜总厚度；（五）根据技术文件的要求，工地焊接完成后，应按涂装工艺文件的要求涂箱外装饰面漆。二期恒载施工时，为了保证结构的内力和变形处于理