《铁路桥梁施工与维护（第2版）》课件 项目7 斜拉桥构造与施工

斜拉桥构造CONTENTS01什么是斜拉桥目录02斜拉桥的构造什么是斜拉桥PART01一、什么是斜拉桥斜拉桥是一种桥面体系受压，支撑体系受拉的桥梁。斜拉桥通常由主梁、索塔和斜拉索组成。一、什么是斜拉桥斜拉桥的构造PART02二、斜拉桥的构造一、斜拉桥的基本形式及总体布置1、双塔三跨式2、独塔双跨式3、多塔多跨式独塔双跨式和双塔三跨式是最常见的斜拉桥孔跨布置方式，独塔双跨式斜拉桥以跨度较大者为主跨，双塔三跨式斜拉桥以中间跨为主跨。三跨以上的斜拉桥由于中间桥塔没有端锚索限制其变形，结构刚度小，施工过程中形状控制困难，较少采用。独塔双跨式双塔三跨式(一)钢板梁桥的构造

二、斜拉桥的构造1.索面位置索面位置一般采用单索面、竖向双索面和斜向双索面3种类型。二、斜拉索布置二、斜拉桥的构造索面形状主要辐射形、扇形和竖琴形3种基本类型。二、斜拉索布置二、斜拉桥的构造辐射形竖琴形扇形2.索距的布置索距的布置，可以分为“稀索”与“密索”。

二、斜拉索布置二、斜拉桥的构造1.主梁的布置（1）连续体系在斜拉桥的全长范围内，梁体布置成连续的形式（2）非连续体系非连续体系是在斜拉桥主跨中央部分插入一小跨悬挂结构或“剪力铰”代替悬挂结构，这种剪力铰的功能是只传递轴力、剪力，不传递弯矩;或只传弯矩、剪力，不传递轴力。三、主梁的布置及类型二、斜拉桥的构造2.主梁的类型三、主梁的布置及类型二、斜拉桥的构造工字形钢主梁钢箱粱钢桁梁实体边主梁和板式梁箱形截面主梁的类型混合梁结合梁混凝土梁钢梁钢主梁的上翼缘与设置其上的混凝土桥面板之间用剪力键结合共同受力的梁体结构主跨为钢梁而边跨为混凝土梁的斜拉桥跨度400m以下的双塔斜拉桥宜采用混凝土主梁；跨度600m以上的斜拉桥宜采用钢主梁或混合主梁；其他跨度的斜拉桥通过方案比选确定。二、斜拉桥的构造单索面斜拉桥索塔塔架的横向布置形式可采用单柱形，A形或倒Y形。双索面斜拉桥索塔塔架的横向布置形式有为双柱形、门形、H形、A形和倒Y形。现代对较大跨径的斜拉桥，一般倾向采用A形的或倒Y形的索塔。四、索塔布置

单注形A形

倒Y形二、斜拉桥的构造按照斜拉桥塔、梁、墩相互结合方式，可划分为：漂浮体系支承体系（包括半漂浮体系）塔梁固结体系刚构体系。五、斜拉桥结构体系刚构体系漂浮体系支承体系塔梁固结体系总结1.什么是斜拉桥2.斜拉桥的构造谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室索塔施工主讲人：王华铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01主塔施工测量控制目录02钢主塔施工03混凝土主塔施工主塔施工测量控制PART01一、主塔施工测量控制斜拉桥主塔一般由基础、承台塔座、下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱（拉索锚固区）、塔顶建筑等八大部分或其中几部分组成。在主塔各部位的施工全过程中，应保证各部位的几何尺寸正确，要进行主塔局部测量系统的控制，使其与全桥总体测量系统接轨。一、主塔施工测量控制主塔局部测量的要求主塔局部测量系统的控制基准点应建立在相对稳定的基准点上。测量控制的时间一般应选择在夜晚10点到早上日出的时段内。随着主塔高度的不断增高，应选择风力较小的时机进行测量。主塔测量控制极应根据实际施工情况及时进行调整，避免误差的累计。主塔局部测量一般采用三维坐标法或天顶法。应该经常与全桥总体测量系统接轨，以便进行总体坐标的修正，进行测量的系统控制。钢主塔施工PART02钢桥塔一般采用工厂分段预制、运至工地起吊安装的办法施工。钢索塔的节段连接一般采用高强度螺栓连接、焊接、栓接和焊接混合连接等方式。钢桥塔的安装方法一般有浮吊法、爬升式起重机法、塔吊法等。二、钢主塔施工钢主塔施工要点应对垂直运输、吊装高度、起吊吨位等的施工方法进行充分考虑。钢主塔应在工厂分段立体试拼装合格后方可出厂。钢主塔在正式安装时应予以测量控制，并及时用填板或对螺栓孔进行扩孔来调整轴线和方位，防止加工误差、受力误差、安装误差、温度误差、测量误差的积累。绝大部分钢主塔的防锈材料都采用油漆，施工时一般采用二层底漆、二层面漆工艺，其中三层由加工厂涂装，最后一道面漆由施工安装单位最终完成。二、钢主塔施工斜拉桥A字形钢主塔双向牵引竖转施工混凝土主塔施工PART03混凝土索塔施工流程为施工准备→索塔基础施工→塔座施工→下塔柱施工→下横梁施工→中塔柱施工→上横梁施工→上塔柱施工。三、混凝土主塔施工按混凝土的抗压强度、弹性模量、水泥强度等级、粉煤灰掺加量、粗集料用量、初凝时间进行混凝土配合比的设计。应通过改善混凝土拌合物的可泵送条件来进行泵送混凝土的配合比设计，保证混凝土较高的早期强度对水泥、砂、碎石、粉煤灰、泵送剂、外加剂等原材料进行优选。确定的配合比，在正式使用前均应经过实验室试拌及工程现场配合比调整，以确保主塔混凝土满足设计要求，并制定混凝土的施工工艺和质量保证体系。主塔混凝土的基本要求三、混凝土主塔施工主塔施工基本要求混凝土索塔的施工方案应根据索塔的结构、外形尺寸和设计要求选用支架法、爬模、翻模等施工方法。在塔柱中间常设有劲性骨架，劲性骨架在工厂加工，现场分段超前拼装，精确定位。劲性骨架安装定位后，可供测量放样、立模板、绑扎钢筋及承受荷载。当塔柱为倾斜的内倾或外倾布置时，应考虑每隔一定的高度设置受压支架（塔柱内倾）或受拉拉条（塔柱外倾）来保证斜塔柱的受力、变形和稳定性。塔柱的混凝土浇筑可采用提升法输送混凝土，有条件时可考虑泵送混凝土施工工艺。三、混凝土主塔施工主塔施工基本要求在高处现浇大跨度、大断面高强度等级预应力混凝土横梁时需注意模板支撑系统的连接间隙变形、弹性变形、沉降变形，混凝土梁、柱与钢支撑不同的线膨胀系数，日照温差对钢和混凝土的不同时间差效应等产生的影响，以便采取相应调节措施。每次浇筑混凝土的供应量应保证在混凝土初凝前完成浇筑，防止支架的变形造成混凝土梁开裂。下塔柱施工下横梁施工中塔柱施工上塔柱施工三、混凝土主塔施工主塔施工基本要求混凝土采用现场搅拌、吊斗提送的施工方法，或采用泵送混凝土施工。应采用高密度集料、低水灰比、低水泥用量的配合比设计，并适量掺加粉煤灰和泵送外加剂，以便满足“缓凝、早强、高强”的混凝土泵送要求。泵送混凝土施工工艺应根据主塔施工的季节、缓凝时间要求、泵送高度要求等因素试验确定。应考虑混凝土泵送设施的布置三、混凝土主塔施工总结1.主塔施工测量控制2.钢主塔施工3.混凝土主塔施工谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室主梁施工主讲人：王华铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01主梁施工方法目录02塔梁临时固结03中孔合龙主梁施工方法PART01一、主梁施工方法主梁的施工方法悬臂法支架法平转法顶推法在跨间设置若干临时支墩，顶推过程中主梁反复承受正、负弯矩。将上部构造分别在两岸或一岸顺河流方向的矮支架上现浇，并在岸上完成所有的安装工序（落架、张拉、调索）等；然后以墩、塔为圆心，整体旋转到桥位合龙在支架上、临时支墩间设托架或劲性骨架现浇、临时支墩上架设预制梁段在支架上修建边跨，然后中跨采用悬臂拼装法和悬臂浇筑法施工一、主梁施工方法支架法和悬臂法是目前混凝土斜拉桥主梁施工的主要方法，前者适用于城市立交或净高较低的边跨主梁施工；后者适用于净高很大的大跨径斜拉桥主梁的施工。塔梁临时固结PART02斜拉桥采用悬臂施工法时，主梁施工过程中索塔两侧的梁体因自重等荷载不可能绝对平衡，从而会产生一个不平衡弯矩。与此同时，索塔两侧的斜拉索张拉也不一定能做到完全对称，从而会产生一个不平衡水平推力。在不平衡弯矩和水平推力作用下，主梁可能会发生纵向、侧向漂移或失稳，为了保证桥梁在整个梁部结构架设、安装的过程中稳定、可靠、安全，一般均要求施工时对塔梁进行临时固结，以抵抗安装钢梁桥面板及张拉斜拉索过程中可能出现的不平衡弯矩和水平剪力。二、塔梁临时固结塔梁临时固结的措施主要有加临时支座并锚固主梁和设置临时支承两种方式。二、塔梁临时固结临时固结结构的主要要求“固”“柔”是指在桥梁悬臂施工过程中，临时固结结构能够抵抗竖向压力、不平衡弯矩和纵向水平力，保证结构在施工阶段的整体稳定性，从而使结构不至于破坏。是指临时固结结构可以允许主梁在横桥向有一定的水平位移，这样就可以消除温度、混凝土收缩徐变以及横向预应力等荷载作用的影响。斜拉桥塔梁临时固结构造布置在索塔下横梁上，把主梁段与索塔下横梁临时连接在一起二、塔梁临时固结临时固结装置主要是将0号主梁与主塔下横梁进行刚性固结，使大桥在悬臂拼装施工阶段成为稳定结构。临时固结装置一般为钢管或混凝土组成的刚性空间框架结构，其上面与钢主梁底板的外伸钢板连接；下面与主塔下横梁上的预埋钢板和钢筋连接。临时固结装置能承受的最大倾覆弯矩和最大水平剪力不应小于设计要求。在主桥合龙后，斜拉桥结构体系进行转换，临时固结构造应该及时拆除。二、塔梁临时固结二、塔梁临时固结某箱梁施工方案布置图中孔合龙PART03斜拉桥中孔合龙，一般选择自然合龙的方法。采用自然合龙的方法时需要考虑大桥能否在自然状态下顺利合龙，关键是要正确选择合龙温度。该温度的持续时间，应能满足钢梁安装就位及高强度螺栓定位所需的时间。在整个施工过程中应对温度变形进行监测，特别是对将接近合龙段时的中孔梁段和温度变形更应重点测量。实际施工时应对设计合龙段钢梁的长度予以修正。合龙前必须做好一切准备工作。钢梁应预先吊装就位，螺孔位置平齐后即打入冲钉，施拧高强度螺栓，确保合龙一次成功。三、中孔合龙在合龙段钢梁的高强度螺栓施拧完毕后，应立即拆除临时固结措施，防止结构破坏。三、中孔合龙总结1.主梁施工方法2.塔梁临时固结3.中孔合龙谢谢观看THANKYOU铁路桥梁与隧道工程教研室斜拉索施工主讲人：王华铁路桥梁与隧道工程教研室CONTENTS01钢索的种类和构造目录02斜拉索制作03斜拉索挂索及张拉04斜拉锁锚固钢索的种类和构造PART01一、钢索的种类和构造钢索作为斜拉索的主体，一般采用高强度钢筋、钢丝或钢绞线制作。钢索平行钢筋索平行（半平行）钢丝索平行（半平行）钢绞线索封闭式钢缆一、钢索的种类和构造平行钢筋索由若干根高强度钢筋平行组成，钢筋的直径为10-16mm，其标准强度不宜低于1470MPa。各根钢筋借助孔板彼此分隔，所有钢筋全穿在一根粗大的聚乙烯套管内。索力调整完毕后，在套管中注入水泥浆对钢筋进行防护。配用夹片式群锚。平行（半平行）钢丝索将若干根钢丝平行并拢扎紧，穿入聚乙烯套管，在张拉结束后注入水泥浆进行防护。平行（半平行）钢丝索普遍使用直径为5-7mm的钢丝制作，要求钢丝的标准强度不低于1570MPa。一、钢索的种类和构造平行（半平行）钢绞线索的标准强度已达到1960MPa。平行钢绞线索的可以将整束钢绞线穿入一根粗的聚乙烯套管，然后压注水泥浆；也可每根钢绞线涂抹防锈油脂后挤裹聚乙烯护套，再将带有护套的钢绞线穿入大的聚乙烯套管中，并压注水泥浆。半平行钢绞线索的采用热挤裹聚乙烯护套。平行钢绞线索通常配用夹片群锚。半平行钢绞线索也可以配用冷铸墩头锚。封闭式钢缆以一根较细的单股钢绞缆为缆心，逐层绞裹截面为梯形的钢丝，接近外层时，绞裹截面为z形的钢丝，相邻各层的捻向相反，最后得到一根粗大的钢缆称为封闭式钢缆，一般配用热铸锚具。使用镀锌钢丝制作，可在钢丝上涂防锈脂，其外层再涂防锈涂料进行防护。斜拉索制作PART021.平行钢丝索制作用调直机调直和除锈，调直的钢丝弯曲矢高不大于5mm/m，钢丝表面均匀涂抹防锈油脂。制作标准丝。在编索平台上按锚板孔的位置将钢丝分层排列，将标准丝安排在最外层，不可错位，然后用梳板将钢丝梳理顺直；以间距2m左右间距将梳理顺直的钢索用夹具夹紧定位。夹紧的钢索截面应符合设计形状，且能保证钢丝之间相互密贴、无松动。在夹紧定位后的钢丝束上须进行内防腐处理，一般可采用涂刷橡胶沥青防水涂料和包以玻璃纤维布的做法，要求涂刷均匀，无空白漏涂现象；玻璃纤维布的包裹应紧密重叠。（4）平行钢丝索的内防护一般宜采用聚乙烯管作为护套，安装后再在护套内压注特种水泥砂浆。（5）平行钢丝索的外防护是在内防护完成后即可套入聚乙烯套管。二、斜拉索制作二、斜拉索制作2.钢绞线索制作（1）钢丝应按设计截面进行排列定位，不能错位。（2）钢索绞制的角度须严格控制在4º以内。（3）钢索绞制成形后立即绕上2~4层高强度复合带，要求绕缠紧密，经绕缠后的钢索截面形状应正确且钢丝紧密、无松动。（4）热挤护套应根据设计要求采用低密度聚乙烯或高密度聚乙烯材料。（5）聚乙烯护套应紧裹在钢索外，在正常生产运输、吊装过程中不应脱壳。护套外观应光滑圆整，厚度偏差不大于1mm。二、斜拉索制作二、斜拉索制作斜拉索挂索及张拉PART031.挂索施工当成盘的斜拉索在桥面上放盘后进入挂索安装阶段。这也是斜拉桥施工的难点之一，尤其是长索（重量大、长度长、垂度大），故一般挂索可根据短索、中索、长索来制定挂索方案。（1）短索挂索。重量不超过6t，可用索塔直接放盘，并将拉索张拉端先与主塔张拉千斤顶的牵引钢绞线连接，在桥面起重机的配合下，将拉索锚固段安装到主梁内完成挂索。（2）中索挂索。可用主塔内的卷扬机滑轮组进行牵引，并与主塔张拉千斤顶的牵引钢绞线连接，完成挂索。（3）长索挂索。挂索时要注意可能发生钢丝绳旋转、扭曲等情况。长索的挂索施工仍通过与主塔张拉千斤顶的牵引钢绞线连接来完成挂索。由于长索对牵引力的要求较高，故必须计算挂索设备满足要求后方可施工。三、斜拉索挂索及张拉2.穿索施工斜拉索的穿索牵引，采取刚性张拉杆张拉，以钢绞线柔性连接及牵引的特点，根据锚具体系特点，在锚头探杆与千斤顶钢绞线连接后，收紧钢绞线。当其牵引完成后拆除钢绞线，安装千斤顶，牵引锚头，直至永久螺母旋转到位锚固。三、斜拉索挂索及张拉3.张索施工拉索张拉工艺、索力及标高的施工控制是斜拉桥施工的关键所在，应按设计要求进行施工，由施工单位配合执行指令，并将施工控制的实际结果