斜拉橋施工技術之斜拉索圖文并茂

1斜拉橋施工技術之斜拉索斜拉索系一種柔性拉桿，是斜拉橋的重要組成部分。斜拉橋梁體重量和橋面荷載主要由拉索傳至塔、墩，再傳至地基基礎。當今國內外各類斜拉橋所用的斜拉索主要采用經(jīng)多種防腐處理制作的高強平行鋼絲和平行鋼絞線兩種拉索。2平行鋼絲拉索概述

平行鋼絲拉索是經(jīng)涂脂處理后按正六邊形或缺角六邊形平行并攏定形捆扎并輕度扭絞成束后，加纏高強度聚脂包帶和熱擠高密度聚乙烯塑料(簡稱HDPE)護套或染色PE護套，再于兩端安裝鋼套管和錨具。1968年5月在美國新港懸索橋上第一次應用平行鋼絲索，從此大跨徑橋梁建設所需的高強材料實現(xiàn)了一大飛躍。1986年我國在廣東九江大橋2×160m跨的獨塔斜拉橋上，采用了由當時的湖南路橋總公司與重慶交通科研所在工地共同研制出的我國第一根熱擠PE防護扭絞型平行鋼絲拉索(又簡稱PWS索)，這為我國在這一領域的開拓和發(fā)展奠定了可貴的基礎。歷經(jīng)近20年的發(fā)展，我國拉索的設計和生產進入了國際先進行列。已建南京長江二橋拉索最長為337m，重27000kg由241φ7mm高強鋼絲組成；在建的江蘇蘇通長江大橋，主跨1088m，最長索約582m，索徑170mm，索重達65000kg。3平行鋼絲拉索結構平行鋼絲拉索的結構體系可分為三個主要部分。①錨固部分：又分為張拉端錨固與固定端錨固兩種形式，其中張拉端錨固由錨筒、錨圈、錨墊板、防護罩等組件組成；固定端錨固由錨餅、錨墊板、防護罩組成。②過渡部分：由鋼導管、錨筒過渡延伸鋼管、減振器、防水罩等組成；③中間部分：由高強鋼絲、玻璃絲帶、PE防護、纏包帶等組成。近年來拉索制作技術已發(fā)展到內層與外層兩層PE防護套一次熱擠成型，無須再用外層纏包帶。單根圓鋼絲直徑常用5mm、7mm兩種，鋼絲抗拉標準強度Rb不少于1570MPa；錨具一般采用冷鑄鐓頭錨，以1~2mm的淬硬鋼球、環(huán)氧樹脂鐵砂、礦粉、固化劑、增韌劑等材料冷鑄而成。拉索制作好后，卷盤運至建橋工地，放索、牽引、安裝、張拉，通過索力調整完成拉索的張掛受力。拉索制作有工廠制作與施工現(xiàn)場制作兩種形式。目前一般采用工廠制作形式，因為工廠制作，拉索質量容易得到控制。放索有水面放索、橋面放索、橋側放索三種施工方法。拉索的掛設方法有吊點法、硬牽引法、軟牽引法、承重導索法四種。拉索的張拉有一端張拉一端錨固與兩端張拉兩種。4平行鋼絲拉索結構平行鋼絲拉索成品索斷面圖

平行鋼絲拉索冷鑄鐓頭錨構造圖5鋼絞線拉索概述鋼絞線拉索是現(xiàn)代斜拉橋拉索中日漸常用的一種。1978年法國建造的勃洛東納橋，主跨為(143.5+320+143.5)m，首次采用60φj15.2mm鋼絞線拉索，應用至今已有26年。在近20年中，鋼絞線拉索在歐美、日本等國家得到了廣泛的應用。我國1980年在廣西紅水河修建的主跨96m的鐵路橋，首次采用了10φ5.2mm鋼絞線作拉索，錨具采用的是銷式組合錨具。采用自錨體系夾片式群錨作為鋼絞線錨具的新型拉索，在我國應用還不到10年，最早是在湖南的瀏陽河大橋上使用，因其材料強度高(抗拉強度大于1860MPa)、牽掛索容易、張拉機具噸位小而有一定優(yōu)越性。鋼絞線拉索的錨具，早期采用的是銷式組合錨、弗氏錨、楔型錨等。隨著錨具的不斷開發(fā)、研制、創(chuàng)新，國外有Fressgent和VSL公司先后研制了自錨夾片式群錨體系；國內有HVM、OVM、VSL等廠家生產的自錨夾片式群錨，均廣泛地應用于鋼絞線拉索的錨固上。這種錨具退錨方便、錨固效果好、操作簡便。但鋼絞線斜拉索的錨具、夾片、鋼絞線三者的工作性能以及拉索在低應力狀態(tài)或高應力幅與振動疲勞作用下易出現(xiàn)夾片松動導致滑絲現(xiàn)象，值得引起計者與施工者密切注意。一般而言鋼絞線拉索的制作方法是在工廠先進行單股鋼絞線下料、熱擠PE護套，再卷盤運至工地組裝，最后進行整索防護。也有在工廠內將單股鋼絞線束外涂防銹油脂或鍍鋅或噴鋁后，運至建橋工地，現(xiàn)場下料、穿束、形成鋼絞線拉索，再現(xiàn)場進行拉索的防護。因單股鋼絞線重量輕，束徑小，柔軟性好，安裝、放索均方便，故常采用橋面進索施工方法。即先安裝HDPE套管與兩端錨具，然后逐股單根牽掛、單根張拉，最后整索張拉調整索力。6鋼絞線拉索結構鋼絞線拉索的結構體系由兩端的錨固段，隱埋在塔、梁內部的過渡段和外露部分的中間段三部分組成。錨固段分張拉端與固定端，由錨環(huán)、錨圈、錨墊板、防水裝置，保護裝置等組件組成；過渡段組成與平行鋼絲拉索相同；中間段由鋼絞線、內防護、外防護組成。鋼絞線由7根直徑5mm或7mm的圓形鋼絲絞制成單股鋼束，各單股鋼束平行排列，形成鋼絞線索。單根鋼絲標準抗拉強度Rb>1860MPa。國外的鋼絞線，如美國、日本，目前已發(fā)展到Rb>2000MPa。鋼絞線拉索的防護有兩種形式：一種是有粘結剛性防護，即將整根拉索穿人一根外套管中，外套管與鋼絞線之間壓注水泥漿液，因其防護效果欠佳，且換索不便，目前已很少使用，另一種是無粘結柔性防護，又有3層、4層防護之分，是將每一根鋼絞線束外涂防銹油脂或鍍鋅或噴鋁后擠裹PE護套，再將若干根帶有護套的鋼絞線束組裝成一根拉索，在拉索外再套一層HDPE(熱擠高密度聚乙烯塑料)套管形成無粘結柔性拉索。這種防護形式的拉索目前應用較普遍。7鋼絞線拉索結構8鋼絞線拉索結構9鋼絞線拉索結構10平行鋼絲拉索與鋼絞線拉索的比較

平行鋼絲拉索與平行鋼絞線拉索，在加工制作、運輸、安裝、受力性能、防護性能、維護更換等方面各有優(yōu)缺點，現(xiàn)比較如下。1．拉索的制作平行鋼絲拉索全部在工廠制作完成，目前國內已有專業(yè)化的制索工廠，具有成熟的生產工藝，質量控制易得到保證；其受力均勻、軸向剛度較大、材料利用率較高。鋼絞線拉索的各個零部件均在工廠制作完成，而大部分的組裝、防護工程須在建橋工地完成，受力均勻性較差，要求材料強度相對較高。國際上用群錨與夾片錨固拉索的新型鋼絞線拉索在橋梁上使用的年限較短，因而使用經(jīng)驗尚不夠成熟。2．拉索的運輸、安裝平行鋼絲拉索：運輸需要大直徑卷索盤，受公路凈空、凈寬的限制，需大型起吊設備進行裝、卸作業(yè)，安裝和張拉需要重型千斤頂，張拉端結構內需較大空間，牽掛索時牽引力大，需特殊設計牽引裝置。鋼絞線拉索：運輸時其索盤直徑相對較小，裝卸作業(yè)起吊、運輸及安裝較容易，掛索時牽引力小，張拉空間相對要求較小，因此鋼絞線拉索的大型設備投入少。3．拉索的防護性能平行鋼絲拉索索體部分與兩端錨固部分均在工廠整體進行加工，施工時間短，整體防護性好，其防護性能明顯優(yōu)于鋼絞線拉索。鋼絞線拉索的防護層數(shù)較多，且鋼絞線拉索的防護施工時間長，防護施工的環(huán)境條件較差，防護的整體性也較差。鋼絞線拉索的錨頭與錨下過渡段結合部位是防護薄弱環(huán)節(jié)。鋼套管內壓注漿液在拉索的振動與變幅荷載作用下易碎裂、滲水，引起拉索銹蝕，也應引起重視并妥善解決。4．拉索的張掛鋼絞線索能化整為零，吊裝重量較鋼線索輕，但施工工藝復雜，許多工廠化作業(yè)需在現(xiàn)場完成，質量不易控制，而且工期要長。

11平行行鋼鋼絲絲拉拉索索與與鋼鋼絞絞線線拉拉索索的的比比較較5．拉拉索索的的受力力性性能能平行行鋼鋼絲絲拉拉索索的的材材料料強強度度較較低低，，Rb≥≥1570MPa，但但受受力力均均勻勻性性較較好好；；鋼鋼絞絞線線拉拉索索的的材材料料強強度度較較高高，，Rb≥≥1860MPa，當當為為鍍鍍鋅鋅鋼鋼絲絲時時，，Rb≥≥1760MPa，但但受受力力均均勻勻性性稍稍差差。。在在應應力力上上限限為為0.45Rb，疲疲勞勞次次數(shù)數(shù)為為2××106次的的相相同同條條件件下下，，兩兩類類拉拉索索的的疲疲勞勞應應力力幅幅均均可可達達到到200MPa。平平行行鋼鋼絲絲拉拉索索抗抗撓撓曲曲性性能能稍稍弱弱于于鋼鋼絞絞線線拉拉索索。。在在相相同同設設計計荷荷載載條條件件下下，，平平行行鋼鋼絲絲拉拉索索的的外外徑徑較較小小，，直直徑徑比比鋼鋼絞絞線線拉拉索索小小30％~40％，，受受力力面面積積顯顯著著減減少少。。6．拉拉索索的的更換換兩種種形形式式的的拉拉索索在在拆拆卸卸過過程程中中方方法法是是一一致致的的，，只只在在安安裝裝時時有有所所不不同同。。平平行行鋼鋼絲絲拉拉索索的的更更換換為為整整索索卸卸載載、、退退錨錨、、更更換換，，是是安安裝裝過過程程的的逆逆過過程程，，施施工工安安全全可可靠靠，，與與鋼鋼絞絞線線拉拉索索相相比比，，相相對對要要簡簡便便得得多多。。鋼鋼絞絞線線拉拉索索安安裝裝過過程程為為單單根根束束牽牽引引張張拉拉，，由由若若干干根根單單股股鋼鋼絞絞線線束束組組裝裝形形成成。。在在組組裝裝成成索索后后用用水水泥泥漿漿將將若若干干根根單單股股束束澆澆灌灌形形成成整整體體，，或或在在錨錨頭頭處處用用環(huán)環(huán)氧氧砂砂漿漿將將單單股股束束粘粘結結成成整整體體。。換換索索時時，，若若按按安安裝裝時時的的逆逆過過程程施施工工，，對對于于壓壓注注了了水水泥泥漿漿的的整整索索首首先先要要將將其其分分解解為為互互相相獨獨立立的的若若干干根根單單股股束束，，在在高高空空斜斜向向空空間間索索上上施施工工，，無無疑疑是是很很困困難難的的；；當當然然，，無無粘粘結結柔柔性性鋼鋼絞絞線線拉拉索索不不存存在在這這個個困困難難。。若若采采取取整整束束卸卸載載、、退退錨錨，，則則拉拉索索錨錨具具外外露露鋼鋼絞絞線線應應有有足足夠夠的的長長度度，，保保證證拉拉索索卸卸載載時時的的回回縮縮量量。。因因千千斤斤頂頂油油缸缸的的長長度度有有限限，，要要分分多多次次進進行行才才能能完完成成。。其其次次，，拉拉索索營營運運幾幾十十年年后后，，鋼鋼絞絞線線、、夾夾片片、、錨錨環(huán)環(huán)三三者者之之間間易易產產生生金金屬屬互互融融現(xiàn)現(xiàn)象象，，要要使使幾幾十十副副夾夾片片均均能能同同步步退退出出、、頂頂進進是是有有困困難難的的。。近近年年來來，，已已對對鋼鋼絞絞線線拉拉索索的的錨錨具具作作了了改改進進，，在在夾夾片片錨錨環(huán)環(huán)處處表表面面車車螺螺牙牙，，用用鐓鐓頭頭錨錨張張拉拉桿桿與與錨錨環(huán)環(huán)擰擰合合連連接接。。與與平平行行鋼鋼絲絲拉拉索索換換索索方方法法相相同同，，但但鋼鋼套套管管孔孔徑徑要要大大，，削削弱弱了了結結構構的的受受力力性性能能。。7．拉拉索索的的造價價比比較較對于于索索長長短短于于300m、索索重重輕輕于于15000ks的拉拉索索來來說說，，兩兩種種型型號號拉拉索索的的總總體體費費用用相相差差不不大大。。對對于于超超過過上上述述長長度度與與重重量量的的拉拉索索來來說說，，受受加加工工場場地地、、運運輸輸、、吊吊裝裝的的影影響響，，平平行行鋼鋼絲絲拉拉索索的的總總體體費費用用要要超超過過鋼鋼絞絞線線拉拉索索。。綜上所述，，兩種拉索索各有優(yōu)缺缺點。20世紀七、八八十年代，，國際上普普遍采用平平行鋼絲拉拉索。從90年代開始，，鋼絞線拉拉索的應用用發(fā)展迅速速，特別是是歐美一些些國家，受受平行鋼絲絲拉索加工工制作及進進口平行鋼鋼絲拉索的的限制而大大量應用鋼鋼絞線拉索索。平行鋼鋼絞線拉索索的防護措措施與錨固固體系在不不斷更新，，我國在20世紀90年代后期也也得到了一一定發(fā)展。。12平行鋼絲斜斜拉索的安安裝放索及索的的移動1．放索為便于運輸輸及運輸過過程中索的的保護，斜斜拉索起運運前通常采采用類似電電纜盤的鋼鋼結構盤將將拉索卷盤盤，然后運運輸。對于于短索，也也有采取自自身成盤，，捆扎后運運輸?shù)那闆r況。根據(jù)拉拉索的不同同卷盤方式式，現(xiàn)場放放索時，常常用的有立立式轉盤放放索、水平平轉盤放索索兩種方式式。(1)立式轉盤放放索。鋼結構索索盤放索時時設置一個個立式支架架，在索盤盤軸孔內穿穿上圓軸，，徐徐轉動動索盤將索索放出。(2)水平轉盤放放索。對于自身身成盤的索索，則設置置一水平轉轉盤，將索索盤放在轉轉盤上，邊邊轉動邊將將索放出。。在放索過程程中，由于于索盤自身身的彈性和和牽引產生生的偏心力力，會使轉轉盤轉動時時產生加速速度，導致致散盤，危危及施工人人員的安全全，所以，，一般情況況下要對轉轉盤設剎車車裝置，或或者以鋼絲絲繩作尾索索，用卷揚揚機控制放放索。2．索在橋面面上的移動動在放索和掛掛索過程中中，要對斜斜拉索進行行拖移，由由于索自身身彎曲，或或者與橋面面直接接觸觸，在移動動中就可能能損壞拉索索的防護層層或損傷索索股。為避避免這些情情況的發(fā)生生，一般采采取下述方方法對索在在移動時進進行保護。。(1)如果索盤是是水上由駁駁船運來，，對于短索索一般直接接將索盤吊吊到橋面上上，利用放索支架放放索，對于長索索一般直接接在船上設設置放索支支架放索。。采用前者者時要在梁梁上放置吊吊裝設備，，采用后者者則需在梁梁端設置轉轉向裝置以以利于索的的移動。對對于現(xiàn)澆梁梁，轉向裝裝置設在施施工掛籃上上，若是拼拼裝結構則則設在主梁梁上，要求求轉向裝置置的半徑不不小于索盤盤半徑，與與梁體保持持一定間隔隔。(2)滾筒法。在橋面設設置一條滾滾筒帶，當當索放出后后，沿滾筒筒運動。制制作滾筒時時，要根據(jù)據(jù)斜拉索的的布置及剛剛柔程度，，選擇適宜宜的滾軸半半徑，以免免滾軸彎折折，摩阻增增加。平滾滾之間要保保持合理的的間距，防防止拉索與與橋面接觸觸。滾筒可可與橋面固固結，也可可與斜拉索索套筒固結結，具體方方法依施工工現(xiàn)場情況況而定。(3)移動平車法法。當斜拉索索上橋后，，每隔一段段距離墊一一個平車，，由平車載載索移動。。梁體頂面面凹凸不平平時會導致致平車運動動不便，所所以平車的的輪子不宜宜太小。與與滾筒法一一樣，平車車也要保持持合理的間間距，避免免拉索與橋橋面接觸。。(4)導索法。在在索塔上部部安裝一根根斜向工作作懸索，當當斜拉索上上橋后，前前端連接牽牽引索，每每隔一段距距離放置一一個吊點，，使拉索沿沿著導索運運動，這種種方法能省省去大型牽牽索設備，，可安裝成成卷的斜拉拉索。(5)墊層法。對于一些些索徑小、、自重輕的的斜拉索，，可在梁面面放索線上上鋪設麻袋袋、草包、、地毯等柔柔軟的墊層層，就地拖拖移。13平行鋼絲斜斜拉索的安安裝斜拉索的塔塔部安裝一般情況下下，可根據(jù)據(jù)斜拉索張拉方式確確定拉索的的安裝順序序，拉索張拉拉端位于塔塔部時可先先安裝梁部部拉索錨固固端，后安安裝塔部拉拉索錨固端端；反之，，先安裝塔塔部，后安安裝梁部。。塔端拉索索錨固端安安裝的方法法一般有吊點法、吊機安裝法法、腳手架法、鋼管法等。塔部拉拉索張拉段段安裝的方方法一般有有分步牽引法法、桁架床法等。對于兩兩端皆為張張拉端的斜斜拉索，可可選擇其中中適宜的方方法。腳手手架法、鋼鋼管法和桁桁架床法都都要在懸掛掛斜拉索的的位置搭設設支架，安安裝復雜、、速度慢，，只適應低低塔稀索。?，F(xiàn)代斜拉拉橋多為大大跨、高塔塔、密索體體系，以吊點法、吊機安裝法法及分步牽引法法為主。安裝斜拉索索前應計算算出克服索索自重所需需的拖曳力力，以便選選擇卷揚機機、吊機及及滑輪組配配置方式。。塔部安裝裝張拉端時時，先要計計算出各施施工階段的的索力，然然后選擇適適當?shù)臓恳ぞ吆桶舶惭b方法進進行拉索安安裝。由理理論分析可可知，當矢矢跨比小于于0．15時，可以用用拋物線代代替懸鏈線線來計算曲曲線長度。。14平行鋼絲斜斜拉索的張張拉15斜拉索的臨臨時減震16平行鋼絲斜斜拉索施工工平行鋼絲斜斜拉索的施施工過程請看一段演演示動畫17鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工斜拉索索體體結構（斜斜拉索錨具具總圖掃描描）18鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工張拉端錨具具張拉千斤頂頂19鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工逐根鋼絞線線掛索外套HPE護管安裝20鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工前支點式掛掛籃固定端端斜拉索索索力轉換21鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工斜拉索調索索,梁段標高調調整22鋼鉸線拉索索現(xiàn)場施工工斜拉索施工工準備1、斜拉索產產品生產2、斜拉索鋼鋼絞線備料料3、斜拉索施施工平臺斜拉索施工工工藝1、斜拉索施施工工藝流流程2、錨具安裝裝工藝3、PE管焊接安裝裝工藝4、轉換裝置置安裝工藝藝5、單根掛索索工藝6、單根張拉拉工藝7、夾片防松松工藝措施施8、減振工藝藝措施9、整體張拉拉工藝10、索力轉換換工藝11、調索工藝藝1斜拉索施工工工藝流程程圖工廠備料、、下料、運運輸料盤運輸工作平臺設設計、搭設設起重設備安安裝鋼絞線卸盤盤、排列上、下錨具具檢查、安安裝張拉設備安安裝牽引設施安安裝PE圓管安裝單根掛索單根張拉緊索、索箍箍、減振器器\防松裝置安安裝整體張拉索力轉換循環(huán)調索索體外防護護錨具防護N次2.錨具安裝工工藝圖3.HDPE圓管安裝圖圖示26HDPE護管吊裝示示意圖4、索力轉換換裝置裝配配圖示5.1、單根掛索索工藝流程程鋼絞線索盤放線架置于塔柱與下端錨固定點之間穿上端及下端錨具牽引索張拉端通過循環(huán)索牽引到塔外平臺與上端牽引索聯(lián)接下端鋼絞線與固定端牽引索聯(lián)接將鋼絞線牽引出下端錨具一定長度，安裝夾片錨固上端塔內牽引索繼續(xù)牽引鋼絞線穿出張拉端錨具到滿足工作長度安裝臨時夾片、錨固、拆下牽引索，下放，牽引另一根預緊張拉5.2、單根掛索索示意圖30斜拉索掛索索示意圖6、單根張拉拉示意圖32鋼絞線拉索索單根張拉拉示意圖7、夾片防松松工藝措施施圖示8、斜拉索減減振工藝措措施圖示9、整體張拉拉示意圖36鋼絞線拉索索整體張拉拉示意圖10、索力轉換換工藝圖示示11、斜拉索調調索在梁段拼裝裝過程中或或成橋后，，如需調整整橋面標高高，則需進進行整體調調索11.1.調索工況：：由監(jiān)控指指令通知而而定。11.2.調索次數(shù)：：由監(jiān)控指指令通知而而定。11.3.調索順序：：由監(jiān)控指指令通知而而定。11.4.調索控制索索力：由監(jiān)監(jiān)控指令通通知而定。。11.5.調索方式：：一般在上上端利用整整體張拉設設備進行，，如調整量太大，可可考慮采用用單根鋼絞絞線調索方方式。11.6.調索工藝：：整體調索索工藝、過過程、控制制方法與整整體張拉工藝一致。。1、索體防腐索體材料采采用帶PE環(huán)氧涂層鋼鋼絞線，PE層與鋼絞線線間涂專用用油脂，如如果在下料料、掛索使使用過程中中發(fā)現(xiàn)PE有破損之處處，立即用用焊槍修補補，謹防鋼鋼絞線銹蝕蝕。索體外用HDPE圓管防護，，成橋調索索結束，并并將減振器器固定后，，固定已預預先套在管管外的防水水罩，與兩兩端預埋管管聯(lián)接，可可有效防止止水份進入入PE管內，并隔隔絕了紫外外線照射，，進而起到到保護索體體的作用。。斜拉索防護護1、索體防護護2、斜拉索錨錨具內注漿漿3、斜拉索錨錨具外防護護下端防水罩罩示意圖2、斜拉索錨錨具內注漿漿錨頭內鋼絞絞線由于掛掛索、張拉拉需要，兩兩端PE需剝除，剝剝除段鋼絞絞線必須進進行有效防防護，方法法是在錨具具內灌注防防腐油脂或或水泥漿（（待設計確確定）。注注油或注漿漿設備采用用OVM活塞式注漿漿泵，待整整體張拉后后，用該泵泵把油脂壓壓進錨具內內。（如注注油不