矮塔斜拉橋斜拉索施工工法工法特點

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的工法特點是：

1.施工所需場地小，工序簡單，施工進度快，安裝精度高，質量易控制。

2.設備、人力投入少，勞動強度低，安全可靠。

3.索塔內鞍座采用分絲管，可以實現(xiàn)單根換索。

4.采用單根等值法張拉，每根斜拉索各股鋼絞線的離散誤差可控制在理論值的±3%之內。

5.可以實現(xiàn)一對斜拉索對稱、交叉單根張拉，同步整體張拉，確保兩根斜拉索間的差值不大于理論值的±1%。

6.采用JMM-268索力動測儀進行索力監(jiān)控，可為索力誤差修正、施工控制提供準確數(shù)據。

7.斜拉索采用多重防腐處理，錨固端灌注防腐油脂，可延長斜拉索的使用壽命。

“矮塔斜拉橋”也稱“部分斜拉橋”，介于“斜拉橋”與“體外預應力箱梁橋”之間，起源于日本，在中國之外發(fā)展很快，在中國國內來說還是一種新橋型。蘭州小西湖黃河大橋是中國國內第二座矮塔部分斜拉橋，在該橋施工中中鐵十二局集團第四工程公司采用等值張拉工藝施工斜拉索，并首次采用了分絲管和抗滑錨新技術，保證了斜拉索的安裝精度和施工質量；開發(fā)研究了“雙塔單索面預應力混凝土部分斜拉橋施工技術”。該項技術相繼應用于銀川市北二環(huán)路1號橋、國道主干線山西省汾陽至離石段離石高架橋3號橋等工程，均取得了良好的經濟效益和社會效益。綜合以上各工程實踐形成《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》。

矮塔斜拉橋斜拉索施工工法適用范圍

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》適用于部分斜拉橋斜拉索的安裝施工。

矮塔斜拉橋斜拉索施工工法工藝原理

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.斜拉索索鞍部分采用分絲管技術斜拉索的每根鋼絞線通過分絲管后，錨固在箱梁上。斜拉索由錨固段過渡段自由段塔柱內段十自由段 過渡段 錨固段組成，具體結構見圖1。

錨固段過渡段：由防松裝置、夾片、螺母、錨筒、錨墊板、預埋鋼導管、減振器組成。

自由段：由帶PE護套的鋼絞線、索箍、HDPE套管組成

塔柱內段：由分絲管、塔內錨墊板、抗滑錨組成。

與以往的索鞍結構相比，分絲管便于斜拉索的養(yǎng)護和單根鋼絞線的更換。

2.斜拉索單根鋼絞線索力均勻性直接關系到斜拉橋施工、營運過程中的質量和壽命施工中采用等值張拉法進行控制，等值就是每根鋼絞線在施工過程中所持應力值相等，它是基于相對于梁、塔來說，把錨具看作一個點，梁、塔受力變形對每根鋼絞線的影響都相等作為前提，張拉力控制以壓力表讀數(shù)為準，同步安裝傳感器進行監(jiān)控，確保每根斜拉索各股鋼絞線的離散誤差不大于理論值的±3%。

3.斜拉索整體張拉完成后，確保一對斜拉索間的差值不大于理論值的±1%，整索索力誤差不大于理論值的±2%。

矮塔斜拉橋斜拉索施工工法施工工藝

• 工藝流程

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的工藝流程見圖2。

• 操作要點

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的操作要點如下：

一、下料

1.下料長度

按下列公式列表計算出無應力狀態(tài)下的自由長度，校核無誤后供下料人員執(zhí)行。

下料長度計算公式為：L=L₀ 2L₁ 2A₁ L₂ L₃ 5厘米。式中L₀——邊、中跨錨固端錨墊板板面之間的中心線長度（包括塔上的弧長）；A₁——錨固端錨具外露長度；L₁——錨固端張拉時工作長度；L₂——HDPE套管及不銹鋼管限制的垂度影響長度；L₃——塔梁施工誤差的影響長度。

拉索兩端PE護套剝除長度：L_剝=L₁ A₂ △L-L₄ 5厘米。式中A₂——錨具結構長度；△L——拉索張拉伸長量；L₄——PE護套進入錨具內的長度。

2.下料

在鋪墊好的下料場地進行下料，沿線量好所需的下料長度，校核后用紅色油漆做好標記然后將絞線盤放置到放線基架上，人工將鋼絞線拉至標志點確定無誤后切斷。

3.剝皮

鋼絞線下料完成后，須將鋼絞線兩端的PE護套按計算好的長度剝除掉。剝皮時應注意刀具或鋸片不能傷及鋼絞線。

4.鐓頭

鋼絞線清洗完成后，將鋼絞線兩端打散后在端頭約10厘米長度范圍內切掉外圈6絲，保留中心絲，然后將鋼絞線復原。用鐓頭器將兩端的中心絲鐓成半圓形鐓頭，以供掛索牽引用。

二、HDPE套管焊接

HDPE套管的連接采用HDPE焊機對焊連接。HDPE套管焊接前，將管材放置于夾緊裝置內并將

之夾緊，在壓力作用下用平行機動旋刀削平兩個管材的被焊端面，并保證這兩個端面相互接觸時滿足規(guī)范要求。在焊接過程中，特別注意的是焊接壓力必須保持至焊縫完全冷卻硬化后才能解除。

三、搭設施工平臺

塔外平臺：用鋼管腳手架或碗口支架在索塔四周搭設所需的施工平臺。

梁下平臺：主梁采用懸臂澆筑法施工時可直接利用施工用的掛籃進行斜拉索安裝、調索等工作。但要在箱梁的頂板上預留孔，以便成橋后灌注防腐油脂。

四、錨固端錨具安裝

梁下錨固端錨具安裝前應檢查錨孔，使之保持清潔無污物。由于錨具是由多個零部件組成，出廠前已做調整，運到工地后不得隨意擰動密封裝置及定位螺栓。錨具安裝就位時要求：

1.安裝前錨具的錨孔均應事先編上對應孔號，注意注漿孔在下，排氣孔在上；

2.中、邊跨錨具組裝件的錨板中心線必須嚴格保持在同一垂直平面內；

3.錨板的中心線與承壓板（錨墊板）的中心線應力求保持一致，兩者偏差不得超過5毫米；

4.中、邊跨錨板的相應錨孔也必須相互對齊，以確保鋼絞線的平行性。

五、HDPE套管吊裝

套管安裝前，應先將套管按給定的長度把兩端鋸好并刨平，然后將之運至中央分隔帶。安裝時，在套管內穿上一根臨時輔助索并將輔助索的一端穿入錨具，同時在套管端頭附近一定位置裝上專用管夾，然后用卷揚機將套管一端吊至塔上分絲管管口附近；此時將輔助索先后穿過索鞍、塔另一端的套管、錨具，同樣方法將套管起吊至塔上管口附近，最后在錨具兩端同時用YDCS160-150千斤頂頂緊輔助鋼絞線，索塔兩端套管就固定地落在輔助索上（圖3）。

六、單根掛索

1.掛索順序

由于該拉索鋼絞線在塔上分絲管內是分層排列的（圖4），為便于施工，鋼絞線不打絞，該拉索的掛索順序為自上排到下排單根掛索、張拉。

2.單根掛索工藝

掛索示意見圖5，工藝流程見圖6。

3.掛索要點

掛索前，梁下錨具的錨孔內穿上ф5的牽引鋼絲，隨后用該牽引絲牽引出帶穿束器的牽引鋼絲繩至橋面管口橋面工作人員將盤上鋼絞線的一端與從HDPE套管和分絲管內穿下來的牽引鋼絲繩相連接，確認牢固后，開動卷揚機直到將該束鋼絞線從另一HDPE套管引出并達到規(guī)定工作長度，撤出牽引鋼絲繩，將絞線與錨頭處牽引鋼絲繩連接牢固后，將該端絞線向錨具內推送，直至該端絞線穿出錨孔達到規(guī)定工作長度，撤出牽引鋼絲繩，裝上臨時工作夾片，用專用打緊器打緊錨固。使用同樣的方法將鋼絞線的另一端穿過該端的錨具，裝上臨時工作夾片，用專用打緊器打緊錨固。

七、單根張拉

單根張拉示意圖見圖7。

1.索力均勻性控制

斜拉索單根索力均勻性是平行鋼絞線拉索施工中的關鍵，為使每根索中各鋼絞線索力均勻，采用等值張拉法進行張拉，即每根鋼絞線在施工過程中所持應力值相等。每根絞線的張拉力以控制壓力表讀數(shù)為準，傳感器讀數(shù)進行監(jiān)控。掛索前，將監(jiān)測傳感器安裝在底排的一根鋼絞線上，安裝順序為：支座墊板→傳感器→單孔工作錨。隨后張拉時每根絞線的拉力按當時傳感器的顯示值進行控制。

2.單根鋼絞線張拉

每根斜拉索各鋼絞線均逐根掛索并隨即用

YDCS160-150型千斤頂進行張拉。加載至10%張拉力時測初始伸長值；用壓力表讀數(shù)控制最后一級張拉力，使之跟傳感器顯示值相對應時，測終止伸長值。裝上工作夾片，適度打緊，卸壓至2兆帕時測回縮值后錨固。在掛索結束后，即拆出傳感器，并按傳感器拆除時的讀數(shù)再進行補張拉。在單根張拉完每一根鋼絞線后，應嚴格控制工作夾片的跟進平整度。在單根張拉過程中，兩端應同時均衡進行加載，力求兩端伸長值的不均勻值控制在設計允許范圍之內。

八、安裝防松裝置

安裝防松裝置前，應先用手提砂輪機切除錨頭兩端的多余鋼絞線，并預留一定的長度。要求鋼絞線端頭平整、光滑。裝上防松裝置，擰緊鎖緊螺母，以便有效地防止夾片松動。

九、整體張拉

1.張拉機具

采用穿心式YDCS5500-100型千斤頂進行整體張拉。

2.張拉系統(tǒng)安裝

整體張拉系統(tǒng)主要包括千斤頂、撐腳、連接套、張拉桿和張拉螺母（圖8）。

張拉系統(tǒng)部件質量大，安裝時借助手拉葫蘆將連接套、張拉桿、撐腳、千斤頂、張拉螺母依次安裝。安裝時應保證系統(tǒng)整體的對中性滿足整體張拉要求。

3.張拉力

1）初始張拉力的確定

在整體張拉過程中，當錨具螺母松動脫離錨墊板時以此作為其伸長值的測量起始點，即此時油表讀數(shù)對應的張拉力作為整體張拉的初始拉力。

2）確定整體張拉的初始動力后，以此為起點分級加載張拉至設計要求的（超）張拉值，測量各級伸長值。并通知監(jiān)控單位測試索力，確認索力在允許誤差內，旋緊螺母，千斤頂回油，錨固。

3）在張拉過程中，兩端要求做到同步對稱，相互呼應，級差應控制在設計允許范圍之內。

十、緊索、減振器及抗滑錨安裝

緊索時，在管口索夾旁相應的位置裝上一套緊索器將索收緊，使之成型至設計斷面。將組裝好的減振器推入主梁預埋鋼導管內，直至減振器端面與鋼導管管口持平，再收緊螺栓，按內縮外漲原理，使其內外分別與索體和鋼導管管壁緊緊相貼。用楔緊千斤頂將楔塊頂入抗滑錨的楔槽內。

十一、錨頭保護

錨頭保護罩內灌注防腐油脂，提高絞線的防腐效果，又為以后換索提供了方便。

• 勞動力組織

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的勞動力組織見表1。

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》不涉及需特別說明的材料，采用的機具設備見表2。

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量標準

1.每根斜拉索各股鋼絞線的離散誤差不大于理論值的±3%。

2.一對斜拉索間的差值不大于理論值的±1%。

3.斜拉索整索索力誤差不大于理論值的±2%。

二、控制措施

為了保證斜拉索的施工質量，中鐵十二局集團第四工程有限公司采用“等值張拉、先單根后整體”的施工方法。

1.先張拉一根鋼絞線，然后安裝錨下傳感器，其余鋼絞線的張拉值等于第一根鋼絞線上傳感器顯示的索力值，這樣就避免了鋼絞線的離散誤差。

2.索力測試采用頻譜儀和千斤頂油壓表讀數(shù)雙控的原則。

采用《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：

1.堅持“安全第一，預防為主”的方針，加強安全生產教育，提高安全意識。

2.健全安全崗位責任制，做到獎罰分明，逐級簽訂安全生產責任書，明確分工，責任到人，把安全落實到實處。

3.嚴格執(zhí)行各工種《安全技術操作規(guī)程》，定期對職工進行考核。

4.千斤頂操作時前方不許站人，要求端部平整對中。

5.油泵操作時需緩慢、均速加壓和卸壓，嚴禁超壓和快速加壓。

6.施工平臺搭設要牢固，嚴防墜物。

7.錨具起吊、安裝時要求起落平穩(wěn)，注意對錨具的保護。

8.掛索時確保牽引連接可靠，注意信號配合，索下不許站人。

9.灌注油脂時要求接頭可靠，保持規(guī)定壓力但嚴禁超壓，環(huán)氧有毒注意勞動保護。

10.HDPE套管安裝時確保牽引連接可靠，注意信號配合，嚴防墜物。

11.嚴禁非專業(yè)人員擅自操作機械。

12.高空作業(yè)時不得隨意向地面拋擲物品。

13.腳手架、安全網的搭設要符合安全要求，并要定期檢查，維修和保養(yǎng)。

14.起重機械作業(yè)時起重臂下嚴禁站人。

15.注意現(xiàn)場設備、材料的防雨和防風，場地不留安全隱患。

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.對有害物質（如燃料、廢料、垃圾等）要通過焚燒或其他措施處理后運至監(jiān)理工程師指定地點，防止對人員造成損害。

2.施工機械的廢油廢水，采取有效措施加以處理，不超標排放，避免造成對水源污染。

3.施工場地和運輸?shù)缆方洺⑺雷o，盡可能防止灰塵對生產人員和其他人員造成危害。

4.報廢材料立即運出現(xiàn)場并進行掩埋等處理。對于施工中廢棄的零碎配件，邊角料、水泥袋、包裝箱等及時收集清理并搞好現(xiàn)場衛(wèi)生，以保護自然環(huán)境與景觀不受破壞。

5.對使用的工程機械和運輸車輛安裝消聲器并加強維修保養(yǎng)，降低噪聲。

6.在比較固定的機械設備附近，修建臨時隔聲屏障，減少噪聲傳播。

7.合理安排施工人員在高噪聲區(qū)和低噪聲區(qū)的作業(yè)時間，并配備勞保用品。

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的效益分析如下：

1.施工占用場地小，在已經做好的橋面上即可下料、剝皮等，可節(jié)省臨時用地費用；投入的設備、人員較少，工序簡單，勞動強度低；斜拉索安裝速度較快一對斜拉索掛索、張拉只需要約10小時就可完成，工期短。以離石高架橋為例，僅斜拉索施工一項就可節(jié)約資金約20萬元。

2.張拉工藝流程清晰，索力監(jiān)測儀器先進，能為施工控制提供準確依據，安裝精度高，施工質量易控制，施工安全可靠。

3.抗滑錨和分絲管技術的應用，方便了使用期的養(yǎng)護和正常換索，促進了技術進步，同時也為同類型橋梁的施工提供了參考。

注：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》的應用實例如下：

• 實例1：蘭州市小西湖黃河大橋

蘭州市小西湖黃河大橋主橋工程，位于蘭州市七里河區(qū)，由黃河大橋主橋和濱河中路立交兩部分組成。主橋結構為一聯(lián)（81.2 136 812）米預應力混凝土雙塔單索面部分斜拉橋，橋長300米，采用塔梁固結、梁墩分設的結構形式。主塔結構高17.0米，布置于中央分隔帶上梁體采用單箱三室大懸臂截面，斜拉索采用扇形單索面、鋼鉸線索，每根拉索由31根ф15.24毫米鍍鋅鋼絞線組成，塔根附近無索區(qū)梁長約46米，有索區(qū)長約36米，跨中無索區(qū)長約18米，塔上豎向索距0.7米，梁上索距4.0米斜拉索通過索塔鞍座后兩端張拉并錨固于梁體上。全橋在5~14號梁段共設斜拉索20對共40束。單索最大張拉力為740噸。該橋2002年1月12日開工，2003年底開通運營。

完工后的應力檢測表明：控制截面的混凝土的拉應力不超過2.76兆帕，最大壓應力不超過19.6兆帕，和設計計算值吻合較好，成橋后的線型符合設計要求；最大垂直合攏誤差不超過10毫米，最大中線偏差控制為4毫米，小于規(guī)范20毫米和5毫米的規(guī)定值。

• 實例2：銀川市北二環(huán)路1號橋

銀川市北二環(huán)路為銀川市城市主干道，1號橋起訖里程為K7 790.95~K7 990.95，為一聯(lián)（30 70 70 30）米獨塔雙索面部分斜拉橋，橋長200米，橋面寬60米，主梁采用一箱四室魚腹形結構，主塔高30米，斜拉索為雙索面，每個索面共9根索，每根斜拉索由55根ф15.24毫米鍍鋅PE鋼絞線組成。該工程2003年10月開工，2004年7月竣工，完工后經檢測，各項應力指標均符合設計要求。

• 實例3：離石高架橋3號橋

離石高架橋位于青島至銀川國道主干線山西省汾陽至離石段第十八合同段，起點樁號為K73

638.5，終點樁號為K74 941.468，橋長1302.968米。該橋分為三部分，其中3號橋為斜拉橋，橋型

結構為一聯(lián)（85 135 85）米預應力混凝土雙塔單索面部分斜拉橋，橋長305米，結構形式與小西湖黃河大橋基本相同。斜拉索采用扇形單索面、鋼鉸線索，每根拉索由31根ф15.24毫米環(huán)氧噴涂鋼絞線組成，斜拉索布置在中央分隔帶上，塔根無索區(qū)梁長45米，有索區(qū)長40米，跨中無索區(qū)長10米，塔上豎向索距0.75米，梁上索距4.0米，全橋共設22對斜拉索。采用該工法施工，索力測試結果表明拉索索力均符合設計要求，具體見表3。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《矮塔斜拉橋斜拉索施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

第1章 緒論

1．1 矮塔斜拉橋的起源

1．2 矮塔斜拉橋的名稱與界定

1．3 矮塔斜拉橋的發(fā)展現(xiàn)狀

參考文獻

第2章 矮塔斜拉橋的體系分類與特征參數(shù)

2．1 矮塔斜拉橋的體系分類

2．2 矮塔斜拉橋特征參數(shù)的提出

2．3 索梁活載比對比研究

2．4 不同體系的索梁活載比與結構參數(shù)的關系

2．5 索梁活載比對靜力特性的影響

參考文獻

第3章 矮塔斜拉橋的剛度

3．1 矮塔斜拉橋的名義剛度和塔梁剛度比的概念

3．2 矮塔斜拉橋的名義剛度計算公式的推導

3．3 矮塔斜拉橋名義剛度、塔梁剛度比的討論

參考文獻

第4章 矮塔斜拉橋設計參數(shù)分析

4．1 邊中跨比對結構體系的影響

4．2 橋墩剛度對結構體系的影響

4．3 主梁參數(shù)對結構的影響

4．4 索塔參數(shù)對結構體系的影響

4．5 無索區(qū)對結構體系的影響

4．6 拉索布置設計參數(shù)

4．7 拉索設計參數(shù)確定

參考文獻

第5章 矮塔斜拉橋經濟特性分析

5．1 連續(xù)梁和連續(xù)剛構橋造價與跨徑的關系研究

5．2 斜拉橋造價與跨徑的關系研究

5．3 矮塔斜拉橋造價與跨徑的關系研究

5．4 矮塔斜拉橋經濟跨徑的確定

參考文獻

第6章 矮塔斜拉橋平面分析與空間分析

6．1 平面分析與空間分析基本理論

6．2 矮塔斜拉橋動力分析

6．3 矮塔斜拉橋主梁應力

6．4 特殊（開裂）狀空間應力分析

參考文獻

第7章 矮塔斜拉橋分解荷載下的空間應力分布

7．1 矮塔斜拉橋拉索索力傳遞規(guī)律

7．2 最大雙懸臂狀態(tài)自重荷載空間應力

7．3 最大雙懸臂狀態(tài)重力和拉索荷載下空間應力分布

參考文獻

第8章 矮塔斜拉橋索力與體內預應力優(yōu)化

8．1 概述

8．2 基于拉索與預應力筋綜合造價最小的最優(yōu)分配比例研究

8．3 基于ANSYS二次開發(fā)的計算程序

8．4 索力和預應力優(yōu)化配置的應用

參考文獻

第9章 矮塔斜拉橋的設計與施工

9．1 概述

9．2 總體布置設計

9．3 主梁的構造

9．4 塔與墩的構造

9．5 拉索構造與設計參數(shù)

9．6 拉索錨固類型與構造

9．7 設計過程與內容

9．8 矮塔斜拉橋施工

參考文獻

附錄背景橋資料 2100433B

矮塔斜拉橋是一種較新的橋型，本書介紹了矮塔斜拉橋起源、發(fā)展，其力學特性，特別重點介紹了其設計理論、拉索及預應力優(yōu)化方法。本書共分9章，包括：緒論，矮塔斜拉橋的體系分類與特征參數(shù)，矮塔斜拉橋的剛度，矮塔斜拉橋設計參數(shù)分析，矮塔斜拉橋經濟特性分析，矮塔斜拉橋平面分析與空間分析，矮塔斜拉橋分解荷載下的空間應力分布，矮塔斜拉橋索力與體內預應力優(yōu)化，矮塔斜拉橋的設計與施工。