1、11 斜拉橋的施工111 概述 斜拉橋的施工包括基礎、墩塔、梁、索等四部分。 一、塔的施工 塔所用材料：鋼材、鋼筋混凝土、預應力混凝土 構造：設有橫梁、交叉預留管道、塔頂航空標志燈、避雷針、攀登扶梯、內部觀光電梯等。施工應根據設計、構造要求統籌兼顧。 施工方法： 鋼索塔：采用預制吊裝 鋼筋混凝土索塔：支架現澆、預制吊裝、滑升模板 1.支架現澆 該施工工藝成熟，無需專用設備，能適應較復雜的斷面形式。但是費工、費料、速度慢。 對于跨徑更大的橋梁，塔柱可分為幾段施工，下部適合支架現澆，上部采用預制安裝。 2.預制吊裝 該施工方法需較強的起重能力和專用起重設備，但塔高不高時，可以加快施工速度，減少高空

2、作業難度和勞動強度。 國外一般采用預制吊裝施工，我國大多數采用支架現澆。 3.滑模施工 適用于高塔的施工，施工速度快。 二、主梁施工 主梁的施工方法多樣，預制拼裝、現澆、懸臂拼裝和澆注、頂推法、平面轉體施工均可采用。 1.在支架上施工（拼裝或現澆） 該方法適用于河流無通航要求或便于設置臨時墩，此時在腳手架上完成現澆和拼裝，也可在臨時支墩上設置便梁，在便梁上澆筑或拼裝。 主梁和塔柱安裝完畢后，利用設在支架上的千斤頂將梁頂起，然后安裝斜拉索，安裝就位的斜拉索借助于放松千斤頂使主梁下降而拉緊，此時斜拉索的安裝不需大型的張拉千斤頂。 2.頂推法施工 當橋下不允許多搭設支架時，可以考慮頂推法施工。頂推施

3、工需在跨內設置臨時支承墩，頂推前在橋臺后方拼裝主梁（塔架），利用頂推設備將梁體向跨中頂推，此時斜拉索只承受部分拉力。當頂推就位后，張拉斜拉索，拆除臨時支承墩。 3.轉體施工 一般將主塔和主梁沿岸邊制造，在安裝和調整后，將整個橋塔纜索梁體以塔軸為中心轉體就位。轉體過程中為防止梁體產生過大的負彎矩，可在懸臂端增設臨時索，待就位后拆除。 4.懸臂拼裝 懸臂拼裝將主梁在預制場預制，由于主梁預制齡期較長，收縮徐變變形小，斷面尺寸和質量易于控制。 施工工序：現澆塔柱部位的梁段安裝懸拼吊機懸臂拼裝張拉斜索（水平分力） 吊機前移逐段拼裝。 5.懸臂澆注（最適宜方法） 一般采用牽索式掛籃。利用施工節段前端最外側

4、兩根斜拉索，將掛籃前端大部分施工荷載傳至橋塔，變懸臂負彎矩受力為簡支正彎矩受力。第三章、混凝土斜拉橋懸臂施工要點112 牽索式掛籃施工工藝 牽索式掛籃主要由主桁承重系統、模板系統、牽索系統、錨固系統、調高系統及行走系統六部分組成。 主要特點：牽索系統利用斜拉索將掛籃前端的垂直荷載直接傳遞給斜拉橋的主塔，以減小掛籃作用在斜拉橋主梁上的垂直荷載。牽索另外一個作用是完成體系轉換，即施工時纜索錨固在掛籃上，施工后錨固在斜拉橋主梁上。 為實現體系轉換，準確確定梁上斜拉索錨固裝置的位置和方向，將帶法蘭盤的鋼管在預制廠預埋在一個短的混凝土構件中，施工時栓接在掛籃模板上，在澆注混凝土前裝入斜拉索并施加部分張拉

5、力，待施工結束后補充張拉力。 工程實例： （一）銅陵長江大橋牽索式掛籃 全名“大節距全斷面整體澆注自行式前支點掛籃”。 掛籃長18.5米，寬26.60米；主縱梁高度1.70米；單只掛籃重力900KN，模板重力350KN，其他施工荷載100KN，總重量1350KN。 設計要求施工荷載總控制1500KN。 工作原理： 1.掛籃懸掛脫空，后反力點作用力向下，掛籃作用力向下，掛籃主縱梁承受負彎矩； 2.掛籃前移，呈懸臂狀態，承受負彎矩； 3.掛籃掛梁頂升，后錨固點錨固，使掛籃就位，后反力點使標高大致水平，設置預抬高量。 4.拉索與掛籃連接，進行第一次索力張拉，此時掛籃前支點受力，縱梁呈簡支狀態，承受正

6、彎矩； 5.澆注至1/2梁段時進行第二次索力張拉； 6.澆注全斷面混凝土，控制掛籃端部彈性下撓度小于6mm； 7.檢查梁段標高，待強張拉預應力索； 8.掛籃脫空前移。拉索混凝土短柱后錨點調高裝置側錨成型梁段待澆注梁段 “長平臺型牽索式掛籃”特點 長平臺型牽索式掛籃，一般僅在混凝土主梁下設置掛籃平臺，且掛籃平臺一般長于待澆梁段下掛籃平臺的長度，例如澆注8米梁段，掛籃平臺長度達23米。原因如下： 1.便于掛籃的行走； 2.增加掛籃在順橋向的剛度，以保證主梁的線形 缺點： 1.掛籃長，自重大，使掛籃前移時掛鉤直接作用于主梁的反力過大，對某些斷面可能會改變主梁的設計尺寸，增加工程數量和工程費用。 為克

7、服“長平臺型牽索式掛籃”缺陷，武漢長江二橋牽索式掛籃設計為“短平臺復合型牽索掛籃”?！岸唐脚_復合型牽索掛籃” “短平臺復合型牽索掛籃”由掛籃平臺、三角架和伺服系統（牽索系統、懸吊系統、行走系統、錨固系統、水平支承系統、微調定位系統）三大部分組成。 所謂復合型，是指現澆梁段的受力由牽索系統和三腳架共同承擔。 設計構思：（1） 通過掛籃平臺前、后吊桿將部分荷載傳給三腳架，通過三腳架直接傳遞給已澆注主梁上的橫梁上；（2）另一部分荷載則通過斜拉索直接傳遞給塔墩；（3） 牽索下端的水平力，由牽索縱梁前端傳至掛籃平臺底層的水平拉桿，再通過抗剪柱傳給已澆注主梁。 該設計思路使整個傳力途徑簡潔，直接作用于混凝

8、土主梁上的強大集中力，均布置在抗彎能力較大的橫梁上，避免該力落于主梁頂板使應力集中。短平臺復合型牽索掛籃 優點： 掛籃平臺后掛鉤直接作用于主梁上的反力不足長平臺反力的一半；利用三腳架解決了長掛籃平臺行走問題，縮短掛籃長度（8米），減輕掛籃自重；掛籃長度減小，剛度增大，解決了主梁變形的問題。113 斜拉索的制造與安裝 一、索的組成與防護 斜拉索由兩端錨具、中間拉索傳力件和防護材料組成，稱為拉索組裝件。 拉索種類：鋼絲繩、粗鋼筋、高強鋼絲、鋼絞線等。 拉索技術涉及三個問題： （1）如何使拉索與組裝件在使用期內經受高幅度的應力變化，即錨具具有優良的抗疲勞性能；（2）如何保證拉索組裝件絕對可靠，永久性

9、保護；（3）在保證組裝件可靠、耐久的前提下，力爭施工方便，造價低。 目前斜拉索普遍采用平行鋼絞線，采用群錨體系錨固。 索的防護（1）單根鋼絞線外包PE護套，然后掛線、張拉、成索后外包環氧織物；（2）PE管壓注水泥漿。 二、塔與索的聯結 索與塔、梁連結結構的功能是將斜拉索的拉力可靠地傳遞給橋塔和主梁。其構造形式與斜拉索的布置、根數、橋塔與主梁的結構有關。 錨固方式：（1）兩端直接錨固在塔和主梁上；（2）通過塔頂的索鞍延伸到橋塔兩側主梁上進行錨固；（3）混合使用，下部直接錨固，上部索鞍。 優 點 缺點塔上設置索鞍索塔主要承受壓力，結構受力簡單索鞍構造簡單，造價貴；由于拉索容許彎曲半徑限制，索塔頂部

10、橋軸方向寬度增大，呈輻射形，內索傾角太大，設計困難。拉索錨固于塔上構造簡單，不需索鞍與索座；架設容易，便于保養、檢查與換索；適用于拉索小、索數多情況。由于索塔兩側拉力不相等，使索塔和橋墩的設計按照彎矩控制。 三、索的安裝 索的安裝分兩步：引架作業和張拉作業。 索的引架方法： 1.在工作索道上引架。先在斜拉索的位置下安裝一條工作索道，斜拉索沿著工作索道引架就位。 2.由臨時索及滑輪吊索引架。在待引架的斜拉索之上先安裝一根臨時鋼索（導向索），利用絞車沿著滑動裝置牽引就位。 3.利用吊裝天線引架。 4.利用卷揚機或吊機直接引架。利用塔頂的預埋扣件，掛上滑輪組，利用橋面上卷揚機和引繩將拉索起吊，一端塞

11、入箱梁，一端塞入橋塔。 5.單根鋼絞線安裝。 斜拉索的張拉作業方法： 1.用千斤頂將塔頂索鞍頂起。每一對索支承在各自的索鞍上，先使索鞍位置低于其最終設計位置，當斜拉索牽引就位后，將索鞍頂起到預定高稱，使斜拉索張拉至其承載力。 2.在支架上將主梁前端向前頂起。斜拉索引架時處于不受力狀態，比受力狀態時短，因此需將主梁與斜拉索的連接點將主梁頂起，斜拉索引架完成后放下千斤頂使斜拉索受力。 3.千斤頂直接張拉。最常用施工方法114 斜拉橋施工控制 斜拉橋采用斜拉索支承主梁，使主梁變成多跨支承連續梁，大大降低主梁的高度。 由于主梁纖細且靠斜拉索支承，索力的大小和變形直接影響整個結構的狀態。因此必須很好的控

12、制索力使梁塔處于最優的受力狀態，并利用斜拉索的預拉力調整主梁的標高符合設計要求。 施工控制是關鍵工作，應利用現代系統工程學根據設計與施工相組合，工程與控制相結合進行全面控制。 一、誤差特性與索力調整 在橋梁施工過程中，結構產生偏離目標值涉及因素較多，主要包括（1）結構分析時模型誤差；（2）設計參數如彈性模量、截面特性、構件自重等；（3）施工誤差，如構件制作、架設定位、索力張拉、變位和索力誤差等。 大誤差范圍： 誤差分布沿橋縱向出現同號增加或減少的誤差稱為大范圍誤差。 小誤差范圍： 誤差分布沿橋縱向出現正負交替出現的誤差稱為小范圍誤差。 小范圍誤差對于索力和軸線位置影響并不顯著，通過主梁剛度將小

13、范圍誤差影響平均化； 大范圍誤差是索力調整的主要對象。 誤差處理： 1.預制構件自重誤差（個別達5以上）。 為保證主梁軸線位置和改善內力狀況，通過控制軸線位置調整索力。 2.索的剛度誤差：在相同引伸量情況下，索的剛度誤差將引起索力誤差。 控制索力 3.梁的制作誤差：對于主梁預拱度和局部變形誤差，當以索力作為管理目標控制時，制作誤差將保留在構件中，內力不受影響；當采用軸線位置為項目管理目標時，為保證理想的線形，將使索力發生偏差，甚至大大擾動結構內力分布 。 二、索力調整的方法 斜拉橋的恒載索力一般根據剛性支承連續梁的原則確定，然后根據倒退分析逐步計算出各施工階段的索力和相應撓度。偏差處理和索力調

14、整方法： 1.一次張拉到設計索力 施工過程一次張拉到設計索力，對于梁段撓度和塔頂水平位移不用索力調整，任其自由發展或保持索力為設計值的條件下通過下一塊件接縫轉角進行調整，直至在跨中合攏時采用施加外力方法強迫合攏。該方法簡單，但對構件制作精度要求高。 缺點：一次張拉對已完成梁體標高和索力不予調整，主梁線形不好，強迫合攏改變了主梁內力狀況。 2.多次張拉 在整個施工過程中對拉索進行分期分批張拉，使各施工階段的索力較為合理，竣工后索力基本達到設計期望值。根據設計規定的張拉值經過多次張拉，調整主梁的軸線位置，使成橋后的線形和內力狀態優于一次張拉。 缺點：施工復雜 3.卡爾曼濾波法 類似一次張拉，但各階

15、段索的張拉力不按原來的設計索力，而是根據變位的實測值經過濾波和反饋控制計算出索力的修正值。 撓度隨機矢量，索力外加控制量，通過選擇索力使主梁達到規定定值（位置絕對）。 對于索力的控制是在滿足設計位置的基礎上，以結構內能為最小條件為最優。 4.以最小二乘法確定索力調整誤差。 三、斜拉橋施工管理系統 1.建立理想狀態 斜拉橋為高次超靜定結構，一般指定索力建立其恒載內力狀態，一般采用逆施工步驟的解體分析，得到每一施工階段的初始張拉力。 斜拉橋又是一種柔性結構，其荷載位移關系是非線性的，引起非線性關系的主要原因是：索的垂度、梁柱效應、結構受力后產生較大的位移。 2.斜拉橋的管理系統 將“施工測定解析施

16、工”的周期過程聯結起來在現場借助計算機強大的計算能力和信息處理能力實現施工控制。 （1）管理系統具有良好的適應性，能正確、迅速測定施工誤差并進行出來；（2）施工管理項目能根據實際需要自由選擇確定，包括索力、梁塔變位、截面應力、臨時支架反力等；（3）施工過程對索力和軸線有一定的寬容度以適應施工需要；（4）能迅速制定出最佳的索力調整方案，使索力調整方便并在施工過程中調整次數最少。 四、施工控制管理三個系統 1.解析系統 解析系統包括倒退分析系統、反饋控制程序和向前分析程序。 （1）倒退分析系統：施工各階段的目標值（索力，主塔、梁的形狀）根據完工時橋梁設計的理想狀態，按架設順序逐步撤去構件和荷載，用

17、倒退分析程序計算出來。 倒退分析程序計算出來的目標值是理想值，用于指導施工階段。 （2）反饋控制程序：根據控制程序現場實測數據和誤差信息，進行誤差分析并制定出索力調整最佳方案，指導現場調整作業。 調整控制程序可采用卡爾曼濾波法、最小二乘法、自適應控制法。 （3）實時向前分析程序：向前分析和倒退分析是按施工正、逆序計算的程序，從理想狀態進行向前計算與倒退分析計算所得結果應一致。 實時向前分析的目的：確定出最終計入誤差和調整后結構的實際目標；根據當前施工階段向前計算至竣工為止，預告施工過程中可能出現的狀況以及報警是否出現超應力狀態。 2.計測系統 設計參數計測：材料密度、彈性模量、尺寸、施工荷載及狀況。 施工管理目標計測：索力，梁、塔變位，截面應力，臨時支架反力。管理目標的計測可靠性直接關系到施工控制的成敗。 例如：索力檢測，利用振動頻率計算索力測定后，利用塔頂各拉索水平分力