矮塔斜拉桥施工技术

矮塔斜拉桥为国外新兴的一种桥型，日本自1994年建成了第一座矮塔斜拉桥—小田原港桥之后，至今已建成了这种桥梁近20座。我国2001年建成首座真正意义上的矮塔斜拉桥—漳州战备大桥后，在近几年来得到了迅猛发展，相继有7座建成。虽然矮塔斜拉桥在我国起步较晚，但由于其兼有斜拉桥及连续梁的特点，刚柔相济的特性，符合结构受力特点，因此具有经济、造型美观、刚度大、施矮塔斜拉桥概述工方便等优点。其发展具有很大潜力，尤其适合于对刚度要求较高的桥，其受力界于连续梁与斜拉桥之间，并相当程度地弥补了连续梁与斜拉桥的不足。矮塔斜拉桥特征矮塔斜拉桥概述①塔高比过去斜拉桥降低一半以下，斜索长度短，索的垂度小，振动等引起次应力变动小。

②与过去的斜拉桥相比，梁的刚度较大，挠度减小。③与梁桥相比高较低，前后引线区段结构物可做得较低。

④因对斜索依赖程度小，斜索应力变动可大幅度减小，抗疲劳性能提高。矮塔斜拉桥概述⑤结构上对斜索的依赖程度较少，斜索拉力变动对梁的影响较小，不需要再张拉，不象一般斜拉桥需要再张拉的斜拉索体系。根据以上原因可节省综合建设费。

⑥与PC连续刚构箱梁桥相比，梁高较低的等断面柔细的上部结构，并减轻下部结构的负担。⑦与PC连续刚构箱梁桥相比，因为有塔可创造出标志性景观，而且，又没有斜拉桥的塔高，作为市区的建设，少了些威压感，多了些新近感。

⑧有一定程度的梁高，斜索的锚头可放在梁内，外观较整洁。

⑨与过去斜拉桥相比，对斜索的依赖程度少，施工中不必调整斜索拉力。

⑩适度的梁高（梁内人可立着步行），施工和维修作业特别优越。

1、矮塔斜拉桥拉索的索鞍2、矮塔斜拉桥拉索的抗滑锚3、矮塔斜拉桥的防腐系统4、矮塔斜拉桥拉索锚具的研究矮塔斜拉桥拉索体系研究内容矮塔斜拉桥拉索体系研究内容拉索总体方案示意图我国第一座矮塔斜拉桥福建樟洲战备桥拉索索鞍1漳州战备大桥81+132+8116.5/OVM250-31镀锌钢绞线贯通锚固(内外管)2001.10序号桥名跨径布置(m)塔高/桥宽(m)锚具/斜拉索塔上锚固方式完成年我国第一座矮塔斜拉桥福建樟洲战备桥的内外管索鞍方案图拉索索鞍我国第一座矮塔斜拉桥福建樟洲战备桥的内外管索鞍方案图拉索索鞍OVM矮塔斜拉桥索鞍实物图内外管索鞍OVM矮塔斜拉桥索鞍采用分丝技术的方案图拉索索鞍

兰州小西湖大桥81+136+8117/27.5OVM250AT-31镀锌钢绞线贯通锚固(分丝管)2003.09序号桥名跨径布置(m)塔高/桥宽(m)锚具/斜拉索塔上锚固方式完成年OVM矮塔斜拉桥索鞍采用分丝技术的方案图拉索索鞍OVM矮塔斜拉桥索鞍实物图分丝管索鞍OVM矮塔斜拉桥索鞍实物图分丝管索鞍新旧索鞍对比拉索索鞍OVM矮塔斜拉体系与原设计的比较1内外管分丝管优点缺点优点缺点索鞍1、索过内管时容易打绞，施工存在一定的难度；2、内管下层钢绞线在张拉完成后，会受到上面几根和侧面钢绞线的挤压。受力情况很差；无法单根调索。1、由于索鞍内设置有可分丝的小钢管，容易穿索，施工非常便利。2、一根无粘结钢绞线只通过一个小钢管，不存在相互挤压问题，受力情况得到明显改善；拉索索鞍OVM矮塔斜拉体系与原设计的比较2内外管分丝管优点缺点优点缺点索鞍索鞍由内管和外管组成，相对简单，制作索鞍的成本稍低。3、由于内管灌浆后的情况无法检查，钢绞线防腐质量难于保证；4、索鞍的内管和外管的接触部位及外管的底部会引起局部应力集中，有可能使混凝土开裂；5、换索复杂3、小钢管内的无粘结钢绞线不剥PE，索在索鞍里的防腐较好；4、索鞍起到分散、均匀传递载荷作用，转向鞍下部混凝土的应力分布比较均匀，无应力集中现象；5、换索及单根调索便利。索鞍的加工工艺稍复杂，成本相对稍高拉索索鞍OVM矮塔斜拉体系与原设计的比较3内外管分丝管优点缺点优点缺点抗滑锚成本稍低由于整束钢绞线在抗滑锚内只有外圈得到充分的环氧砂浆的握裹，每根钢绞线的握裹力是不均匀的。由于每根钢绞线在抗滑锚筒内均是分散的，因而每根钢绞线所受环氧砂浆的握裹力是均匀的。抗疲劳性能好。成本稍高拉索索鞍索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍中山歧江大桥为跨越歧江的一座特大桥，全长878.734米，两测引桥跨度均为5X25米混凝土连续梁，主桥跨度为80.8+132+80.8米的三跨双塔单面索矮塔斜拉桥，桥宽31米，塔高为20.96米。索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍1、由于拉索张拉力大、夹角小，索鞍下混凝土是否会开裂、钢筋分布是否合理等问题就成了我们关注的焦点，而这一问题属复杂的接触受力范畴，准确的计算非常困难，需要通过模型试验进行研究探索；2、新型索鞍的机构是否合理，受力性能是否良好，是否存在其他需要注意的问题，均需通过模型试验加以检验。试验目的索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍试验方案图索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍综合考虑各方面因素，最终确定模型试验的缩尺比例为1/1.4，转向器采用19-φ15.24。模型设计时，混凝土采用50号，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级钢，选取受力最不利的C1束为试验索孔、C2束为试验备用索孔，试验模型节段含C1、C2两层索孔。节段模型试验的基本参数如下表，模型总体布置如上图所示。模型基本参数模型相似关系表（模型/原型）

几何相似比索力配筋率应力弹性模量1/1.41/1.961/1

1/11/1拉索索鞍模型外观尺寸：长5260mm、宽2400mm、高2640mm；模型重量：约31吨；索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍本次模型试验是一个静力荷载试验，测试内容为在设计索力下转向器下方混凝土内部应力分布情况。

模型测试内容应变测点布置汇总表（L为转向鞍弧长）构件测试方向位置数量转向鞍下部混凝土横向第一层边缘、L/6、L/3、L/2、2L/3、5L/67第二层L/6、L/3、L/2、

2L/3、5L/65第三层L/3、L/2、2L/3、3纵向L/24合计：整个模型共计应变测点32个拉索索鞍拉索索鞍索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）索鞍处节段模型试验（中山市岐江大桥）拉索索鞍1、模型试验结果表明：在设计载荷下纵桥向压应力最大值2.18Mpa，远小于混凝土抗压强度35.0Mpa。在鞍座下11cm范围内，量值上由1.89Mpa降致1.12Mpa；说明索塔内混凝土不会开裂。2、从模型测试结果可以看出，主塔鞍座处采用新型转向鞍构造形式，转向鞍下部混凝土的应力分布比较均匀，无应力集中现象，说明该转向鞍起到分散、均匀传递荷载作用，凿开混凝土模型未发现转向鞍管外有变形现象，因此，可以说明该结构的设计比较合理，可行。综上所述，可以认为主塔鞍座采用新型索鞍构造的设计是比较可行的；主塔结构在设计荷载作用下的受力是比较合理、安全的。试验结论索鞍处节段模型试验研究（漳州战备大桥）拉索索鞍索鞍处节段模型试验研究（漳州战备大桥）拉索索鞍拉索索鞍索鞍处节段模型试验研究（漳州战备大桥）拉索索鞍索鞍处节段模型试验索鞍处塔内应力对比漳州战备大桥(内外管索鞍)中山市岐江大桥(分丝管索鞍)

模型试验结果表明：1、纵桥向压应力最大值28.6Mpa，接近于混凝土抗压强度35.0Mpa。2、在鞍座下拉应力量值为2.67Mpa。

模型试验结果表明：1、纵桥向压应力最大值2.18Mpa，远小于混凝土抗压强35.0Mpa。2、在鞍座下拉应力量值为1.89Mpa。拉索的抗滑锚国内外现有矮塔斜拉桥拉索体系多采用内、外管鞍座结构，拉索整体通过塔上内管后，灌注高强环氧砂浆，利用环氧砂浆的粘结力,以增加两侧拉索拉力差能力即抗滑力，然后对称锚固于主、边跨上。塔端采用OVM分丝技术后，能有效解决拉索张拉后钢绞线间会相互挤压、打绞，和环氧砂浆的握裹面积减少，鞍座内受力状况差的问题。但还须通过试验模拟桥塔两侧偏载即抗滑力，研究两侧锚固装置在偏载力下的微动情况及锚固装置内环氧砂浆对索的握裹力，验证塔端抗滑装置的可靠性。

31孔抗滑锚锚节段模型试验拉索的抗滑锚

31孔抗滑节段模型试验方案图拉索的抗滑锚两端千斤顶同时张拉至300t，保压。环氧砂浆固后，用一端千斤顶在原荷载基础上施加一偏载模拟抗滑力，慢慢逐级加载（先放后加），并用百分表观察两侧锚固装置的位移，记录数据。每级加载后御载，观察百分表是否恢复。

试验方法拉索的抗滑锚

31孔抗滑节段模型试验

在一端千斤顶施加±300kN荷载模拟抗滑力，锚固装置和索的位移为0~0.05mm之间，卸载后百分表恢复为初始值，位移量基本上认为是构件本身的微弱变形，而不是索的滑移；另一端千斤顶油压及百分表读数不变，模拟的±300kN抗滑力没有传递到另一端。

31孔抗滑节段模型试验图

试验结果拉索的抗滑锚

31孔抗滑节段模型试验图

试验结论矮塔斜拉桥主塔采用分丝技术的新型索鞍构造形式，抗滑锚固装置符合设计要求、参数选用合理，能满足设计的抗滑要求，具有可靠的抗滑移性。拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验抗滑试验方案图拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验抗滑试验方案图拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验抗滑试验方案图试验目的通过测定在抗滑力的作用下抗滑锚固装置里不同位置拉索的应变情况，得出具体的抗滑力拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验拉索的抗滑锚曹娥江大桥55孔抗滑试验

试验结论曹娥江大桥55孔抗滑锚索鞍构造形式，抗滑锚固装置符合设计要求、参数选用合理，满足设计的抗滑力安全系数2.5的要求，具有可靠的抗滑移性。拉索的抗滑锚镀锌绞线与环氧绞线的对比试验拉索的抗滑锚镀锌绞线与环氧绞线的对比试验OVM矮塔斜拉桥索鞍（采用分丝技术）技术特点1、抗滑锚握裹力是均匀的，受力明确、安全可靠；2、索鞍内设置了分丝小钢管，钢绞线不存在相互挤压问题，受力情况得到明显改善；3、小钢管内的无粘结钢绞线不剥PE，索在索鞍里的防腐较好；4、施工时的穿索及以后的换索均非常便利，拉索的受力状况更趋合理，拉索的防腐性能得到提高；5、索鞍起到分散、均匀传递载荷作用，索鞍下部不会形成不利的应力集中，使索塔的设计有进一步优化的空间。矮塔斜拉桥的防腐系统一、自由段索体设计四层防腐：1、第一层：在光面绞线上涂环氧；2、第二层：专用防腐油脂；3、第三层：单根绞线外包PE；4、第四层：整束拉索外包HDPE管；索体的防腐环氧喷涂绞线

体外预应力筋采用环氧喷涂无粘结筋环氧喷涂钢绞线有以下优点：● 化学稳定性优良；● 温度稳定性优良；● 对金属材质的附着性好；● 抗阴极分解好；● 耐曲折度优良；● 抗冲击性优良；● 耐磨性好；●低氧渗透性好。索体的防腐矮塔斜拉桥的防腐系统二、索鞍内的索和梁上预埋管内的索的防腐计，共设计四层防腐：

1、第一层：在光面绞线上涂环氧；

2、第二层：专用防腐油脂；

3、第三层：单根绞线外包PE；

4、第四层：小钢管（索鞍内）、预埋管（梁上）。索体的防腐矮塔斜拉桥的防腐系统三、锚固装置内索防腐：1、第一层在光面绞线上涂环氧；2、第二层锚固装置内灌注环氧砂浆；3、第三层外钢管。索体的防腐矮塔斜拉桥的防腐系统一、OVM矮塔斜拉桥拉索采用下端支撑上端自由的HDPE圆管防护体系：

1、HDPE圆管上端采取补偿装置设计；

2、HDPE圆管下端如图设计；索体的防水矮塔斜拉桥的防腐系统二、OVM矮塔斜拉桥拉索在梁上的防水采用在预埋管内及锚具防腐罩内均灌注专用防腐油脂。索体的防水拉索锚具的研究

针对矮塔斜拉桥拉索的特点，设计出适合矮塔斜拉桥的拉索锚具。漳州战备大桥沿用的一般斜拉桥的拉索锚具，在汾阳离石矮塔桥中初次改进了设计，在太原汾河矮塔斜拉桥中的拉索梁端锚具的结构尺寸进行再次优化，通过对梁端锚具的优化设计，减少梁端锚具外形尺寸，变成如图所示的锚具图，更适合矮塔斜拉桥的受力工况。

拉索锚具的研究优化后拉索锚具的构造OVM矮塔斜拉桥锚具疲劳试验OVM矮塔斜拉桥用户意见(漳州战备大桥）OVM矮塔斜拉桥用户意见(兰州小西湖大桥）OVM矮塔斜拉桥用户意见(兰州小西湖大桥）OVM矮塔斜拉桥用户意见(汾阳漓石大桥）OVM矮塔斜拉桥专利1带抗滑锚的矮塔斜拉桥索鞍03261531.02带抗滑锚的矮塔斜拉桥索鞍

03280461.X序号专利桥名专利号OVM矮塔斜拉桥专利OVM矮塔斜拉桥专利OVM矮塔斜拉体系索鞍内设置了分丝小管，钢绞线不存在相互挤压问题，受力情况得到明显改善。索鞍起到分散、均匀传递载荷作用，索鞍下部不会形成不利的应力集中，受力状况更趋合理，使索塔的设计有进一步优化的空间。小管内的无粘结钢绞线不剥PE，索的防腐较好，施工时的穿索及以后的换索均非常便利，换索时不需大型设备，不要封桥，换索投资少。索鞍除分丝作用的同时，使抗滑锚起到均匀传递握裹力的作用，受力可靠的抗滑移性。

OVM矮塔斜拉体系防腐防水性能好，特别是HDPE圆管采用下端固定，上端自由伸缩的设计，使得防水罩可伸进圆管里，很好的解决了下端防水罩易进水的问题。结合矮塔斜拉的特点对梁端锚具进行优化设计，开发了矮塔斜拉系列锚具，更适合矮塔斜拉桥的受力工况及施工要求。OVM矮塔斜拉体系技术特点国内外矮塔斜拉桥漳州战备大桥单索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为80.8+132+80.8小西湖桥国内外矮塔斜拉桥单索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：81+136+81太原汾河大桥国内外矮塔斜拉桥单索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：90+150+90常澄高速公路常州东互通斜拉桥国内外矮塔斜拉桥单索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥（双幅）跨径布置为：90+120+90漓石至汾阳矮塔斜拉桥国内外矮塔斜拉桥单索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：81+136+81银川一号桥国内外矮塔斜拉桥双索面预应力砼矮塔斜拉桥跨径为：70m+70m桥面宽60m曹娥江大桥国内外矮塔斜拉桥双索面三跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：81+136+81仙神河大桥国内外矮塔斜拉桥单索面独塔预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：123m+123m塔总高217.1m韩国KUMGA矮塔斜拉桥国内外矮塔斜拉桥双索面七跨预应力砼矮塔斜拉桥跨径布置为：85+125X5+85m国内外一些矮塔斜拉桥概况一览表1漳州战备大桥81+132+8116.5/OVM250-31镀锌钢绞线贯通锚固(内外管)2001.102厦门银湖大桥80+8030.2/27VLS200环氧钢绞线贯通锚固(内外管)2002.093兰州小西湖大桥81+136+8117/27.5OVM250AT-31镀锌钢绞线贯通锚固(分丝管)2003.094常澄常州运河桥70+120+7031/OVM250AT-27环氧钢绞线贯通锚固(内外管改进)2003.125太原汾河大桥90+150+9024/OVM250AT-28镀锌钢绞线贯通锚固(内外管改进)2004.036漓石矮塔斜拉桥81+136+81OVM250AT-31环氧钢绞线贯通锚固(分丝管)2004.117银川1号桥70+70/60OVM250AT-55环氧钢绞线贯通锚固(分丝管)2004.108京承潮白河大桥72+120X2+7221.5/OVM250AT-43镀锌钢绞线贯通锚固(分丝管)在建（OVM）9中山市歧江大桥80.5+132+80.5OVM250AT-37环氧钢绞线贯通锚固(分丝管)在建（OVM）10平顶山矮塔桥OVM250AT-31环氧钢绞线贯通锚固(内外管改进)在建（OVM）11德清县英溪大桥（65+60）X221/32.5OVM250AT-31贯通锚固(内外管改进)在建（OVM）序号桥名跨径布置(m)塔高/桥宽(m)锚具/斜拉索塔上锚固方式完成年国内外一些矮塔斜拉桥概况一览表12上虞曹娥江大桥OVM250AT-43.55.61贯通锚固(分丝管)在建（OVM）13昆山吴淞江大桥125+125OVM250AT-73环氧钢绞线贯通锚固(分丝管)在建（OVM）14杭州塘大桥36+65+36OVM250AT-19贯通锚固(分丝管