桥梁方案非机动车道双塔三跨连续悬索桥施工方案.docx

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桥梁方案非机动车道双塔三跨连续悬索桥施工方案

非机动车道双塔三跨连续悬索桥施工方案

非机动车道主跨桥，结构形式采用双塔三跨连续悬索桥，跨径35+95+35米，主桥全长203.33米，桥宽34m。

基础采用150cm、120cm混凝土灌注桩，方型承台；主桥塔身采用实体墩，与引桥交叉墩采用异形墩。

主桥索线型采用悬链线，主跨垂跨比1/8.26，主缆采用PE套平行钢丝成品束，由421根7mm高强钢丝组成，钢丝拉索破断力按钢丝强度1670Mpa计算。

吊杆采用镀锌钢丝绳，索夹采用ZG45

加工而成。

横梁由型钢栓接而成，平联与纵横梁通过栓焊连接。

桥面采用预制钢筋混凝土矩形板和槽形板。

锚碇采用桩式锚。

一、总体方案

非机动车道主跨桥的施工可分为以下几部分：

1）墩塔基础；

2）主塔、边墩及锚碇施工；

3）主索施工；

4）吊索施工；

5）加劲梁施工；

6）桥面板施工；

主要施工工序：

墩塔基础→主塔（含下、上横梁）、边墩及锚碇施工→主塔索鞍、边墩散索鞍及门架、临时平台等临时设施、设备安装→牵索设施、猫道安装→主索基准索股（PPWS）架设、绝对垂度调整→一般索股架设及相对垂度调整→主索紧索施工→索夹安装→猫道改吊于主缆施工→吊索安装→加劲梁及桥面板依次安装→索夹调整施工→主索缠丝防护→主索、吊索防护施工→猫道等拆除。

1．主塔、边墩桩基础及承台施工

本桥主墩基础为混凝土灌注桩基础，且河床为砾石层。

施工中考虑草袋围堰筑岛，采用冲击钻机进行桩基施工，之后，就地浇筑薄壁沉井围堰，开挖基坑，进行基础承台施工。

2．锚碇施工

采用钢筋混凝土薄壁沉井沉到砂岩基面后，对沉井刃脚部与基岩进行联结封堵。

然后，先进行桩基混凝土挖孔桩施工，再进行锚块大体积混凝土施工。

3．主塔、异形墩施工

主塔施工分为两步进行：

塔柱下横梁以下；塔柱上横梁以上。

主塔塔柱下横梁以下、塔柱上横梁以上分别整体一次立模，一次灌注。

垂直运输设备选用塔吊。

边墩体积较大，水平应分次浇注；实体部分由于砼浇注水化热影响容易开裂，故采用水冷循环管降温处理等措施。

4．主索施工

索施工拟采用悬索式猫道方式施工。

主缆采用工厂生产，现场安装。

由于该桥跨度较小，引导索拟不设；牵引索拟采用浮吊、卷扬机直接牵引架设；猫道承重索再利用牵引系统架设。

主索股采用门架式拽拉器牵引架设；主索夹采用塔吊或浮吊运输、安装。

5．吊索施工

首先将吊索盘卷放于放丝架上，借助桥面设置的滚筒滑道及牵引、溜索展开后，利用塔吊或浮吊将其上端起吊安装，然后按设计程序分批分次张拉。

吊索安装前应将猫道由猫道支撑索支撑改为主缆支撑。

在吊索全部悬挂后，猫道重新改为由其支承索支撑，其线型应考虑吊杆张拉的影响。

6．加劲梁施工

本桥加劲梁拟采用节段提升架设。

提前在预拼厂进行节段拼装，再由平底船运至预定位置，然后垂直起吊后逐次连接。

加劲梁节段的架设顺序拟从主塔开始，分别向中央和边墩方向推进，在中央段和接引桥段闭合。

二、施工方案

1．基础施工

基础混凝土灌注桩施工同前述，从略。

基础承台模板采用组合钢模板。

外部用钢管，内部用拉杆进行加固，防止模板在浇筑过程中变形。

同时用橡胶带堵塞模板间缝隙，防止漏浆。

混凝土采用搅拌站集中拌和，混凝土输送泵输送。

基础承台一次浇筑完成，为防止水化热造成的温差使混凝土基础产生裂缝，在基础承台内部预埋钢管，浇筑及养护过程中通水散热。

2.主塔、边墩施工

1）主塔

主塔混凝土分两次浇筑完成，第一次从基础顶面浇至主塔下横梁。

第二次从主塔下横梁浇筑至索塔顶部（包括索塔上横梁）。

下横梁、上横梁支架均采用梁柱式膺架。

主塔模板吊装、钢筋及混凝土的垂直运输均采用塔吊进行。

基础施工完成后，搭设脚手架，绑扎主塔钢筋，安装主塔模板，模板采用特制定型大块钢模板。

按设计图纸要求绑扎钢筋，钢筋的数量、位置符合设计要求。

混凝土采用自动计量拌和站集中拌和，混凝土输送泵运送，塔吊或浮吊吊漏斗（带导管）入模。

浇筑时采用水平分层、插入式振动棒振捣密实的浇筑工艺。

混凝土内部预埋钢管，浇筑及养护过程中通水散热，确保塔身不产生裂缝。

主塔上的各种预埋件的数量及位置均符合设计图纸要求埋设。

2）边墩

本桥边墩系同时作为主缆支架的异形墩，主缆支架顶部设有支承钢缆的鞍座（散索鞍）。

施工时，拟采用特制定型钢模，钢管脚手架做辅助支撑与施工平台支架。

混凝土集中拌和，一次灌注完成。

混凝土采用混凝土输送泵运送，汽车吊吊漏斗（带导管）入模，分层振捣、浇注。

同样，混凝土内部预埋钢管，浇筑及养护过程中通水散热，确保不产生裂缝。

本桥边墩同时还作为主缆支架，主缆在这里散开。

当缆在散开的同时有一向下的转折角时,就需要设一个散索鞍,散索鞍下面还设摇轴、摆柱或辊轴。

边墩施工时，注意做好前期预埋件钢栓孔位预留。

拟待边墩混凝土达到强度要求后，根据设计要求，清理孔位，精确定位，最后灌混凝土将其埋设牢固。

3.锚碇施工要点

本桥采用桩式锚，鉴于扩大开挖作业面对邻近墩有一定影响，拟采用钢筋混凝土薄壁沉井法施工。

在采用钢筋混凝土薄壁沉井沉到砂岩基面后，对沉井刃脚部与基岩进行联结封堵。

然后，先进行桩基混凝土挖孔桩施工，再进行锚块大体积混凝土施工。

为防止大体积砼浇注时水化热引起砼开裂，同样要采取水冷循环降温等措施。

锚碇是主缆锚固装置的总称。

它是悬索桥的主要承重构件，为了保证制作精度，锚固钢支架在工厂加工，工地分层组拼。

由于本工程采用后锚式锚固，锚块的施工较简单，但仍必须确保将锚固套管及其固定装置预埋在锚块混凝土中正确的位置上。

4.鞍座安装施工

主鞍座采用塔吊吊装安装。

在悬索桥架梁过程中，随着缆力增长，主缆要带着主鞍座向主跨移动，为使塔身所受到的施工应力较小，并为使主鞍座两边的主缆水平分力接近于相等，就需要让主鞍座在施工过程中能有控制地作相对于塔顶的纵向移动。

为此，需在鞍座下放置辊轴，或在鞍座底面涂抹石腊。

本桥拟在鞍座底板上设置纵向油槽，钻有注油孔，同时在上下摩擦面之间满涂特种涂层。

鞍座的纵向顶移是在塔顶鞍座旁靠岸侧设置施顶反力架，在反力架与鞍座间安放千斤顶水平施顶。

上下游顶同步施顶纵移。

散索鞍采用汽车吊吊装安装。

先临时约束固定，在主缆架设完成后解除临时约束。

5.主缆架设的准备工作

1）引导索的架设

由于本桥跨度较小，拟采用一根Φ10㎜的细钢丝绳做引导索，由于义乌江无通航要求，水下地形良好，拟采用水中过渡方法跨江，架设于两塔之间。

该方法系一方面慢慢将引导索放入水中，同时用牵引船拉向对岸。

2）牵引系统设置

牵引系统拟采用往复驱动方式：

牵引钢丝绳的一端安装卷进用的驱动装置，另一端安装送出用的驱动装置，让两台驱动装置连动，使牵引钢丝绳往复运动。

3）猫道设置方案

猫道是指位于主缆之下（大约1m），沿着主缆线型设置，以方便主缆施工作业。

它是由锚道主索上铺设钢丝网面层及防滑木条、扶手绳及侧壁围栏等所组成。

为上、下游猫道之间能互相联系，同时结合本桥长度较短的特点，在两中跨中间部位猫道之间设置横向天桥。

为了保证猫道的抗风稳定性，结合本桥的特点，本桥只设部分抗风吊杆，吊杆的一端设在猫道上，另一端设在加劲梁上。

猫道主索为上、下游各设6根32mm钢丝绳，两端带冷铸锚头，分别与固定在主塔顶和两端散索套基础上的锚梁相接。

猫道面距主缆中心为1m，猫道宽4m，用两层铁丝网上压有槽钢及小方木。

上、下游猫道间用轻型桁架连接作横向天桥。

抗风吊索用25mm钢丝绳从猫道斜拉至加劲梁与预埋件连接。

中跨猫道主索的架设是猫道架设的关键，先利用牵引系统牵引托架支承绳，然后在架设好的托架上牵引猫道主索过河。

此法的优点是所需主（前端牵引）、副（后端施加反拉力）卷扬机功率较小。

猫道主索架设完成后再依次铺设猫道面层，安装扶手架，架设抗风吊杆等。

猫道的架设安装：

先牵引架设一根ф22mm的钢丝绳先导索，然后利用已架好的先导索及卷扬机系统架设拽拉循环索，再利用拽拉设施逐根架设猫道支承索，最后借助塔吊起吊安装猫道桥面、侧壁护栏。

猫道拆除：

主缆防护工程完成后，便可拆除猫道，其顺序如下为：

解除缆风吊杆→拆除猫道面层→拆除猫道承重索。

6.主缆架设方案

主缆工程施工程序见《主缆工程程序图》。

6.1索股预制：

预制索股两端嵌固热铸锚头，在工厂预制。

先按设计确定的索股应力、长度及各标志点间的距离，经过温度调整后，制造各股基准点，然后在编股机上编制索股。

编制索股时应记录所使用钢丝的盘号，并从检查记录中查得各钢丝的线径和弹性模量，统计出平均线径和弹性模量。

索股断面呈六边形，六边形的两个预测点分别置基准丝和着色丝，着色丝在索股安装时用作检查丝股是否扭绞的标志。

丝股每隔1米用纤维强力包扎定型，相邻索股的胶带位置应错开设置，以减轻主缆间隙率。

用两种颜色对比强烈的油漆，根据基准丝标志位置，在索股整个周边涂刷标志，使标志点位于两种色漆的交界处，然后穿入套筒最后浇注锌铜合金，制成成品索股，并卷入卷筒，卷筒直径不得小于2.5米。

6.2索股架设

索股架设采用门架式拽拉器逐股架设。

其牵引滑道由设于锚碇附近、主塔、沿猫道布置的门架导滑机构，以及沿滑道布置的滚筒组成。

牵引索通过这些导轮组，牵引拽拉器，经主（副）牵引卷扬机的收（放）索或放（收）索，使牵引索带动拽拉器做往复运动。

6.3索股调整长度

索股架设后都必须有调整长度的措施，称为调索股。

主缆在自由悬挂状态下的长度可以根据施工时的温度、边界条件、水平距离等因素计算出来，这些都属于施工控制（详见施工控制部分）的内容。

需注意的是：

主缆内各钢丝由于位置高度不同，其长度是不一样的。

按上述长度设置一基准股，它在自由悬挂状态下的垂度也是可以计算出来的。

理论上，实测值应符合计算值，但实际由于温度、水平距离、边界条件等因素的偏离，计算值和实测值都要精密计算并进行校正。

预制索股法各丝股的长度也是不同的，在每一丝股中，其转角处应设一根基准丝，其它各股的长度都是以它为基准丝来制造的。

其左上角是带色丝，用来检查安装在主缆中的丝股是否扭曲。

各主缆架设的第一根丝股称为基准股，它是以后各丝股垂度调整的基准，必须精确测量其垂度。

垂度偏差若超过允许值，就应在一端锚碇处放松或收紧丝股来调整。

测量时应用千斤顶在塔顶鞍座处将丝股顶高少许，使之处在自由悬挂状态。

基准股以外的其他各股称为一般股。

一般股采用相对垂度调整法，即测出待调整股与基准股的垂度差，将实测垂度差与理论垂度差比较，得出相对垂度差，然后根据悬链线弦长与垂度的关系由垂度差求得相应的放松（或收紧）量。

丝股调整好以后必须在鞍座内及时锁定，它和相邻丝股的关系是似靠非靠，若即若离。

6.4主缆挤紧

（1）主缆初整圆

初整圆的目的是为了下一步挤紧作准备，初整圆在气温稳定的夜间进行。

首先在主跨1/4、1/2、3/4、边跨1/2处检查钢丝束排列有无差异、钢丝是否平行，若有则及时调整。

然后用10mm小钢丝绕两圈，两端用倒链滑车连于猫道横梁上，边收紧倒链边用木棰敲打。

初整圆后，用钢带打包捆扎，捆扎间距开始较大，开始取30m，然后用二分法加密，直到5m一道。

初整圆后主缆表面基本平顺，无凹凸不平现象，但空隙率尚未达到设计要求。

（2）主缆挤紧

紧缆机包含一个安装在主缆外面的环状刚性钢架，内有6个置于径向的千斤顶上，千斤顶可以是液压式或螺旋式，在各千斤顶的活塞顶端装有按大缆最终直径制造的圆弧状靴块，千斤顶的另一端则是抵紧在上述环状钢架上。

配备四台紧缆机，首先从两主塔向中跨跨中挤紧，然后再从主塔分别向两边跨挤紧，挤紧间距为1m。

挤紧后在挤紧压块前后各用钢带捆扎一道，间距约0.5m。

挤紧前应拆除丝股的定型包扎带和初整圆的捆扎带。

开机后应控制千斤顶的顶压力，每一千斤顶的顶压力一般是700—1000kN。

紧缆机能够沿着主缆移动。

本桥采用千斤顶的顶压力和主缆直径双控标准，只要达到其一即自动停机。

在紧缆机离开5m之后测量主缆的竖向及横向直径，算出空隙率。

本桥要求挤紧后空隙率的目标值为平均20％。

考虑到挤紧捆扎后的主缆直径回弹增大，在挤紧时适当调小缆径，控制在18％左右。

7.主缆架设后的作业

7.1主缆索夹安装

索夹的安装在气温稳定的时间段内施工，用大型游标卡尺和全站仪按照施工控制的位置，将每个索夹到主塔中心的距离测出，标定在每根主缆的相应位置上，再根据各个索夹的设计长度，向两侧量出索夹的边缘线。

利用塔吊或浮吊吊运索夹进行安装。

索夹安装就位之后；用YC一40千斤顶将索夹上各高强螺杆拧紧，控制拉力为340±10kN。

由于螺栓上紧力随时间松弛，随着加紧梁的架设，恒载会增加，会产生主缆直径减少，螺栓轴力下降，索夹发生松动。

索夹螺杆的紧固须重复三次：

①索夹安装时；②加劲梁安装后；

二期恒载铺装之后。

施工中并经常检查索夹螺杆的紧固情况，在任何情况下拉力都不得小于280kN。

索夹安装的容许误差为：

纵向位置±10mm，横向扭转＜6mm。

7.2猫道改吊作业

主缆架设时，锚道的主钢丝绳固定在主塔上，但在加劲梁架设后，恒载增加，主缆的垂度发生显著变化，为了使猫道的形状也追随主缆形状的变化，保持主缆和猫道之间有一定的间隔距离，在安装完主缆索夹之后，将猫道改吊在主缆上，同时将抗风索拆除。

7.3吊索安装作业

吊索需在设计拉力的作用下对在工厂预制的吊索长度进行复测，以便根据误差大小调整吊索锚板高度。

吊索的搬运与落下见图《-7-3吊索搬运与落下示意图》；在反拉卷扬机的稳定下，安装时借助塔吊或浮吊将吊索上端吊起安装。

7．4缠缆作业

为了主缆防锈，在恒载基本施加之后，应进行主缆缠丝。

此时主缆截面因拉应力作用而稍稍收缩且索夹均已安装到位，故缠丝机应有越过索夹的功能。

缠丝机主要部件包含一个可以开闭的钢环，钢环隔着圆弧形衬板骑在大缆之上。

缠在环上的软钢丝被一迅速旋转的飞轮抽出，紧紧缠在主缆之外，缠丝之前要在主缆钢丝表面涂以铅丹膏，在缠丝过程中，当铅丹膏被挤出，应随时将挤出的铅丹膏刮去，不让铅丹膏结硬在缠丝表面，随后再在缠丝之外进行油漆，缠丝机只能在索夹之间工作。

8.加劲梁施工

本桥加劲梁拟采用节段提升架设。

提前在预拼厂进行节段拼装，再由平底船运至预定位置，然后垂直起吊后逐次连接。

加劲梁节段的架设顺序拟从主塔开始，分别向中央和边墩方向推进，在中央段和接引桥段闭合。

1、接塔节段的架设：

拟在预拼场地由数个小节段组成大节段桁架单元，采用平底船运输，浮吊起吊，一次性架设。

2、一般部位的架设：

接塔部位架设终了后，在其梁上组装轻型移动式吊机，在梁下安装移动式防护设备和吊索引进装置等，然后采用悬臂法，开始进行一般部位加劲梁桁架的架设。

轻型吊机为轨行式，轨道铺设于已架设的加劲梁上，其下平铺枕木。

9.桥面板施工

本桥桥面设计采用预制钢筋混凝土矩形板和槽形板。

拟提前在现场预制，模板采用特制定型钢模板。

在加劲梁架设完成后，采用人工配合轻型移动吊机（导轨式）后退方式吊装。

三、施工控制

本桥在完成锚碇、索塔、纵横梁桥面系施工后，进入主缆架设阶段，首先架设安装基准索股，然后以其为参照架设其它索股，最后紧缆形成主缆，实施控制的主要目标是确保主缆线形最大限度地逼近设计空缆状态。

施工控制的任务是：

1、进行主缆索股架设控制。

即通过施工控制确保基准索股和一般索股线形的架设精度，同时使成缆线形达到设计要求；

2、精确计算控制主缆索股长度以及索鞍预偏量和空缆线形。

即确定主缆基准索股和一般索股的长度以及索鞍预偏量的超前预测控制值，并确定空缆线形的理想状态修正值；

3、锚跨索股张力匀值性调整控制。

另外，通过预测主缆随吊杆安装及与加劲梁相连时标高的变化，确定猫道下放标高，以便主缆施工。

4、对索夹初始安装位置和吊索无应力下料长度的控制。

即确定吊杆长度、吊索锚头标高以及索夹位置的超前预测控制值。

5、对索鞍分阶段顶推的控制。

即确定出主鞍分阶段顶推量和顶推时超前预测控制值。

6、吊杆索力匀值性控制。

施工控制理论：

本悬索桥由主缆、桥塔、吊杆、加劲梁等组成，主要承重结构是主缆，主缆是只能承受拉力的柔性索，在自重和荷载作用下主缆产生较大变形，主缆的线形变化将会导致主缆内力和加劲梁内力的变化，内力的变化又影响主缆的变形，结构分析中几何非线性影响显著，一般的计算理论已无法满足工程计算的精度，应采用考虑结构大位移的拖动坐标法、并对索单元的弹性模量用Ernst公式修正、对梁单元应考虑轴力和弯矩的相互作用效应（即P-Δ效应）等结构几何非线性因素的影响。

用两种不同的程序计算比较，相互复核。

施工控制系统主要包括：

量测系统，误差影响因素分析系统，结构状态计算分析系统，实时跟踪分析系统。

为了确保施工过程模拟分析的准确性，拟采用交通部公路科研所在虎门大桥上开发的SBCC软件和国际上著名的大型有限元软件Ansys两套软件，用于施工仿真计算。

表5-6主缆工程程序图