單塔雙索面斜拉人行橋施工工法

1、單塔雙索面斜拉人行橋施工工法中鐵第十三工程局第一工程處一、前言大連市森林動(dòng)物園單塔斜拉人行橋位于動(dòng)物園二期工程步行區(qū)內(nèi)，是一座非對(duì)稱獨(dú)塔 混凝土斜拉橋， 橋梁跨徑為 76m+22.5m 不對(duì)稱布置， 邊跨與主塔比為 0.3：1，塔全高 41.5m ， 為鉆石型混凝土塔，塔跨比 0.55： 1，塔梁分離。拉索主跨為雙索面 ,間距 7 m,錨固跨為單塔面 ,間距為 0.9 m,拉索 A類 18根,B 類9根,由 于本橋施工難度大 ,工期緊 ,工藝新 ,技術(shù)復(fù)雜 ,且施工場(chǎng)地狹小 .為了確保質(zhì)量和施工進(jìn)度 ,科學(xué) 管理 ,積極采用新技術(shù) ,成功地完成了該橋的施工任務(wù) ,經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)形成本工法 .二、

2、工法特點(diǎn)： 1拉索布置采用扇型使橋梁具有較美觀的外形，并便于索塔上設(shè)置和安裝錨具。為了 提高設(shè)計(jì)應(yīng)力，減小垂度影響以提高體系的豎向剛度，采用了高強(qiáng)平行鋼絲組成的鋼索。2主梁為滿堂紅支架一次澆注。主梁為實(shí)心，高0.5m，約為主跨的 1/152 ，斷面尺寸基本上按照極限狀態(tài)設(shè)計(jì)， 運(yùn)營(yíng)階段不產(chǎn)生裂縫。 考慮了索管尺寸和索力的誤差影響以及安 裝階段主梁軸力的偏差，并為此在梁內(nèi)靠0# 臺(tái)處增加了預(yù)應(yīng)力鋼束。主梁結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖A1。3索塔高出橋面 32.5m。塔柱為鉆石型，斷面尺寸由塔底1.8 ×2.2m 漸變至橫梁處1.2 ×2.2m ，以獲得穩(wěn)固的外形并便于描固拉索。 塔的上半部?jī)?nèi)

3、側(cè)采用型鋼加以支撐以防合擾 前承受彎矩?cái)嗔选?為方便施工時(shí)索管安裝， 塔柱中預(yù)埋了勁性角鋼骨架。 塔的立面圖見(jiàn)圖 A 2。4拉索是斜拉橋的主要承力構(gòu)件，它的強(qiáng)弱對(duì)上部結(jié)構(gòu)承受荷載的能力以及橋梁的剛 度起著決定性的作用，本橋采用扇型布置，雙索面體系，全橋拉索 27 根，拉索長(zhǎng)度 23m 到 77m。以塔為基準(zhǔn)，從內(nèi)向外編號(hào)為 A1-A9 ，B1-B9 。拉索在受外力擾動(dòng)后，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。拉索在塔梁入口處被固定，那里振動(dòng)必須是兩個(gè) 波節(jié)點(diǎn)，具有最大的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)變形， 產(chǎn)生沒(méi)符號(hào)的應(yīng)力， 與拉索中原來(lái)的應(yīng)力相疊加， 而使 拉索應(yīng)力在一定范圍內(nèi)發(fā)生周期性波動(dòng)， 導(dǎo)致拉索在該點(diǎn)首先發(fā)生彎折疲勞， 因此必須采

4、取 措施， 防止拉索早期疲勞破壞， 其主要設(shè)想就是將點(diǎn)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)展到一段距離上， 使各點(diǎn) 間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)變形顯著減少， 從而振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力相對(duì)減少， 而不發(fā)生疲勞。 采取的措施是在 塔梁端拉索位置預(yù)埋索管， 長(zhǎng)度及孔徑應(yīng)根據(jù)索的外徑而變化， 以形成拉索孔道， 中間填塞 橡膠阻尼， 以使鋼索在塔和梁內(nèi)的固定由絕對(duì)剛度過(guò)渡到有限的剛度， 將一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)展開(kāi)到 一段鋼索管上，即可降低拉索應(yīng)力變動(dòng)幅度，起到保護(hù)作用。三、適用范圍本工法適用于高塔及各種斜拉索施工。四、工藝原理 單塔斜拉橋是以一個(gè)由索、塔、梁三種基本物件組成的組合結(jié)構(gòu)。梁和塔為主要承重 構(gòu)件， 借斜纜索組合成整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)梁的支承方式，其中包

5、括梁與塔的聯(lián)結(jié)方式，組成不 同形式的母結(jié)構(gòu)，都借斜拉索將梁以彈性支承的形式吊掛在塔上，斜拉索加強(qiáng)了梁的剛度， 形成多點(diǎn)彈性支承的變載面單懸臂梁。五、工藝流程及操作要點(diǎn)（一）工藝流程1索塔施工索塔為鉆石型雙柱式變截面鋼筋混凝土塔高41.5m。主塔采用整體塔搭架、分節(jié)立模澆筑方法施工。搭設(shè)腳手架時(shí)，注意避開(kāi)拉索位置， 提供進(jìn)行攔索張拉的場(chǎng)地。 腳手架和操作平臺(tái)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度， 并設(shè)安全護(hù)欄， 為了 提高支架抗風(fēng)穩(wěn)定性，每隔 5m 高度同索塔連接，并在支架頂端設(shè)防雷擊裝置。塔柱斷面狹小，上部 22.8m 處開(kāi)始每 1.7-1.9m 高的柱身內(nèi)設(shè)有交叉拉索管道的索管、 鋼筋及大角鋼， 安裝精度要

6、求高，費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)。 為壓縮工期，鋸齒板段塔柱施工采用木模提前 制做，分段澆注方法。按規(guī)范要求塔柱垂直度允差不大于 1/2000 的結(jié)構(gòu)高度，即 21.5mm， 而本橋塔柱最大施工誤差僅為 13mm。塔柱澆注工藝流程圖2、主梁施工（1）主梁部分采用門(mén)式支架滿堂支撐。地基土質(zhì)比較松軟，所以采用對(duì)基礎(chǔ)強(qiáng)夯，再 做適當(dāng)?shù)暮奢d試驗(yàn)。為加大支架底部的受力面積，在強(qiáng)夯基礎(chǔ)上縱向澆注條形混凝土。（2）底模板采用大塊組合鋼模板組拼，以保證梁底光潔度，同時(shí)底模按設(shè)計(jì)要求預(yù)留 預(yù)拱度；底模預(yù)設(shè)預(yù)拱度 = 設(shè)計(jì)預(yù)留拱度 +沉降落量 +門(mén)型支架變形量。（3）鋸齒板及索管位置要嚴(yán)禁格按三維空間位置控制，并復(fù)核其換算出的里程

7、及橫向 中心線距離。（ 4）梁體鋼筋在加工現(xiàn)場(chǎng)按跨徑加工成形，50%接頭錯(cuò)開(kāi)，焊接滿足規(guī)范要求，加工要對(duì)鋼筋進(jìn)行編號(hào)，按號(hào)堆放，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)綁扎成型。（5）混凝土灌注前要對(duì)梁底進(jìn)行清渣，采用壓風(fēng)機(jī)吹集，及人工清除的方法?；炷?采用商品混凝土泵送入模， 灌注時(shí)采用逆坡對(duì)稱灌注， 由梁體中間部位向兩側(cè)灌注， 插入式 振動(dòng)棒振搗。采用塑料薄膜覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)。（6）主梁 0#臺(tái)端 23m 范圍內(nèi)縱向設(shè) 5 束預(yù)應(yīng)力鋼束，采用 15.24（75）鋼絞線， 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 1670Mpa 。張拉采用單端張拉，張拉端用 VLM15-7 型錨具，固定端用扎花錨。 工序流程為： 孔道埋設(shè) 鋼絞線下料 機(jī)具選擇 張 拉 壓

8、 漿 封 端張拉順序?yàn)椋?0 初應(yīng)力（ 10%k）超張拉（ 105%k）持荷 5min（ k）頂鞘 大小油缸油壓回 0。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)布置圖如 A 33拉索施工：（1）拉索的選用拉索在江陰發(fā)而勝纜索有限公司制作， 拉索為冷鑄描拉索， 規(guī)格為 SNS/S-7× 37-SNS/S-7 ×139 四種。（ 2）拉索穿束：a、放索b、拉索運(yùn)至主梁上c、利用 50t 吊車(chē)起吊，先把拉索的一端送進(jìn)主梁索管內(nèi)，露出錨杯，描圈擰緊，做固 定端。如圖： A 41 主梁2 索管3 拉索4 錨杯5 錨圈d、拉索的另一端仍利用吊車(chē)起吊至索塔的各相對(duì)應(yīng)的索管附近，由孔道上口放下引繩，其下端的拉塞擰進(jìn)描杯

9、內(nèi)，孔道上口利用 YCD1500 型千斤頂，使拉索逐步拉到孔道內(nèi)，至 描杯露出孔道外，擰緊描圈，卸下拉塞。如圖：A 51 主塔2 索管3 引線4傳力座5千斤頂6 錨圈7 拉塞8 拉索9 錨杯201.15e、在拉索牽引至索管下口時(shí)，為了防止拉索在索管口受損，在索管口處利用一根圓鋼套鋼管焊到索管口處，使其索滑動(dòng)進(jìn)入索管。3）拉索張拉a、拉索的張拉過(guò)程中，為了消除孔道和錨圈口的摩阻，超張拉至錨固張拉力的倍。設(shè)計(jì)的錨固張拉力未計(jì)錨圈的壓密損失。每個(gè) 1錨圈的壓密變形均按 0.1cm 計(jì)算?？偟膲好茏冃伟聪率綋Q算出壓密損失力。L·A式中： L總的壓密變形值L纜索長(zhǎng)度A纜索截面積E纜索彈模 因每

10、根纜索的截面積不同，在主梁及索塔位置不同，故索力張拉也不同，故采用三臺(tái) 千斤頂 YCD1500 型兩臺(tái)， YCD3000 型一臺(tái)，按順序進(jìn)行張拉。張拉達(dá)到索力后，擰緊錨圈 即成。b、索力調(diào)整施工階段由于斜拉橋的索力和塔、梁的內(nèi)力及變位隨著施工荷載作頻繁的變化，為使施工階段及運(yùn)營(yíng)時(shí)期工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)與理論狀態(tài)盡可能接近， 本橋利用穿心式壓力傳感 器， YJ-5 靜態(tài)電阻應(yīng)變儀測(cè)出各位拉索的索力與理論值相比，索力誤差5%的無(wú)需調(diào)整，5%的需進(jìn)行調(diào)整。c、纜索的防護(hù) 本橋成品索采用雙護(hù)層彩色熱擠 PE 護(hù)套。（二）操作要點(diǎn) 根據(jù)設(shè)計(jì)施工程序和各施工階段的計(jì)算索力，主梁各控制點(diǎn)高程，塔的位移、溫度變

11、 化影響等控制數(shù)據(jù)，在施工中全面進(jìn)行實(shí)地量測(cè)并對(duì)照。（1）斜拉索的應(yīng)力控制 本橋主梁為滿堂支撐，在索力張拉過(guò)程中，呈非線性索力分析，單根索力張拉，主梁 局部提起， 而其余部位仍被支撐。因此索力控制非常困難，采用了三種方法：一是用張拉千 斤頂?shù)挠蛪罕砜刂茝埨Γ?二是用在張拉臺(tái)上對(duì)斜拉索預(yù)拉測(cè)得的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系， 以拉索的 彈性伸長(zhǎng)量來(lái)控制； 三是用經(jīng)過(guò)長(zhǎng)、 中、短三種拉索進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定的拉索應(yīng)力測(cè)定儀來(lái)測(cè)定 索力。（2）幾何中形狀的控制 主梁自重的控制：自重的變化對(duì)高程、索力、內(nèi)力的影響很大，除應(yīng)嚴(yán)格控制模板尺 寸盡量減少自重的變化外， 還應(yīng)測(cè)得主梁每段實(shí)際自重， 以便調(diào)整斜拉索初始張拉力， 保證

12、 主梁高程和內(nèi)力在允許范圍?？v向線性的控制：本橋在控制縱向線性時(shí)采取如下措施。a、嚴(yán)格控制立模高程。根據(jù)實(shí)測(cè)彈性變形預(yù)留拱度2-3cm，在施工中用千斤頂調(diào)整；根據(jù)實(shí)測(cè)溫度和對(duì)照結(jié)構(gòu)高程的影響來(lái)修正立模高程。b、斜拉索長(zhǎng)度的計(jì)算、制造和安裝保證高程控制。c、根據(jù)自重變化及時(shí)改變斜拉索初始張拉力來(lái)調(diào)整高程。（3）混凝土質(zhì)量控制混凝土水灰比為 0.35，摻 M、F 減水劑，混凝土標(biāo)號(hào)為 C40，采用了一系列措施來(lái)減少 混凝土收縮徐變。六、主要材料主要材料一纜表序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量用途1混凝土C401803m3橋臺(tái)、索塔、錨固墩2鋼筋級(jí)147.8 噸橋臺(tái)、索塔、錨固墩3鋼絞線15.242.5 噸主梁及塔橫

13、梁4不銹鋼材305.92 噸橋欄桿5錨具VLM15-1216 個(gè)主梁及塔橫梁6拉索SNS/S-7×37-SNS/S-7×13923 噸斜拉梁與塔七、機(jī)械設(shè)備序號(hào)機(jī)具名稱規(guī)格型號(hào)或性能單位數(shù)量備注1空壓機(jī)4L-20/8臺(tái)22千斤頂YCW150臺(tái)23千斤頂YCW350-200臺(tái)34灰漿機(jī)JW180臺(tái)15壓漿機(jī)JHB-1.2臺(tái)16電焊機(jī)AG-300 型臺(tái)47彎筋機(jī)GW40-1臺(tái)18卷?yè)P(yáng)機(jī)JJM8臺(tái)19插入式振搗器2P-352H- 50臺(tái)610切筋機(jī)GJ5-40臺(tái)111挖掘機(jī)VH181臺(tái)112強(qiáng)制式攪拌機(jī)J4-375臺(tái)313氣焊設(shè)備Q4-5 聯(lián)合式套214吊車(chē)50t臺(tái)1八、勞動(dòng)組織

14、主要?jiǎng)趧?dòng)表工序分工人數(shù)備注基礎(chǔ)施工技術(shù)員2人鋼筋工18 人模板工8人混凝土工10 人主塔施工技術(shù)員2人測(cè)量工2人鋼筋工10 人模板工4人架子工4人混凝土工8人主梁施工技術(shù)員2人測(cè)量員2人鋼筋工10 人模板工7人混凝土工20 人斜拉索施工指揮2人技術(shù)員3人電焊工1人梁上穿索8人塔上穿索12 人斜拉索調(diào)試技術(shù)員3人指揮3人力工8人其它橋欄桿8人橋面裝修6人九、質(zhì)量要求 主塔翻模施工接頭錯(cuò)臺(tái)為 5mm。 主塔垂直度允差不大于 1/2000 的結(jié)構(gòu)高度。 索力張拉過(guò)程中，為消除孔道和錨圈口的摩阻，支撐張拉至錨固張拉力的 1.15 倍。 索力調(diào)試控制在標(biāo)準(zhǔn)值的 5%以內(nèi)。十、安全措施1、所有施工人員都應(yīng)

15、認(rèn)真遵守各種機(jī)具設(shè)備的操作規(guī)程，操作不熟練者不得上崗作業(yè)。2、設(shè)專職安全員，跟班作業(yè)，加強(qiáng)教育，提高全員安全生產(chǎn)意識(shí)，互相監(jiān)督、消除隱 患。3、施工人員配備齊全合格的保護(hù)用品。4、電源開(kāi)關(guān)， 電纜線及電焊機(jī)等的放置， 應(yīng)遵守有關(guān)規(guī)定， 纜索不得隨意碰撞和擠壓， 上述物品及設(shè)備，防止觸電。5、吊裝設(shè)備經(jīng)常檢修，確保完好狀態(tài)，正常作業(yè)。十一、效益分析斜拉橋的主梁為滿堂支撐，似乎簡(jiǎn)化了斜拉橋的概念，主梁由線性變化轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性 變化， 增加了索力張拉及調(diào)整的難度。 只要調(diào)整控制好斜拉索的初始張拉力， 斜拉橋的幾何 線性和內(nèi)力是可以控制的。 本橋的施工取得了良好的效果， 為以后斜拉橋施工提供了新方法、 新技術(shù)、新經(jīng)驗(yàn)。具有類似同等條件下廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。 簡(jiǎn)化了工序，加快了施工進(jìn)度，有效的處理了施工中的問(wèn)題，并使