斜拉橋施工PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 該施工工藝成熟，無(wú)需專(zhuān)用設(shè)備，能適應(yīng)較復(fù)雜的斷面形式。但是費(fèi)工、費(fèi)料、速度慢。 對(duì)于跨徑更大的橋梁，塔柱可分為幾段施工，下部適合支架現(xiàn)澆，上部采用預(yù)制安裝。 該施工方法需較強(qiáng)的起重能力和專(zhuān)用起重設(shè)備，但塔高不高時(shí)，可以加快施工速度，減少高空作業(yè)難度和勞動(dòng)強(qiáng)度。 國(guó)外一般采用預(yù)制吊裝施工，我國(guó)大多數(shù)采用支架現(xiàn)澆。 適用于高塔的施工，施工速度快。第1頁(yè)/共24頁(yè) 二、主梁施工 主梁的施工方法多樣，預(yù)制拼裝、現(xiàn)澆、懸臂拼裝和澆注、頂推法、平面轉(zhuǎn)體施工均可采用。 1.在支架上施工（拼裝或現(xiàn)澆） 該方法適用于河流無(wú)通航要求或便于設(shè)置臨時(shí)墩，此時(shí)在腳手架上完成現(xiàn)澆和拼裝。 主梁和塔柱安裝完畢后，

2、利用設(shè)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(shí)斜拉索的安裝不需大型的張拉千斤頂。 第2頁(yè)/共24頁(yè) 當(dāng)橋下不允許多搭設(shè)支架時(shí)，可以考慮頂推法施工。頂推施工需在跨內(nèi)設(shè)置臨時(shí)支承墩，頂推前在橋臺(tái)后方拼裝主梁（塔架），利用頂推設(shè)備將梁體向跨中頂推，此時(shí)斜拉索只承受部分拉力。當(dāng)頂推就位后，張拉斜拉索，拆除臨時(shí)支承墩。 一般將主塔和主梁沿岸邊制造，在安裝和調(diào)整后，將整個(gè)橋塔纜索梁體以塔軸為中心轉(zhuǎn)體就位。轉(zhuǎn)體過(guò)程中為防止梁體產(chǎn)生過(guò)大的負(fù)彎矩，可在懸臂端增設(shè)臨時(shí)索，待就位后拆除。第3頁(yè)/共24頁(yè) 懸臂拼裝將主梁在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，由于主梁預(yù)制齡期較長(zhǎng)，收縮徐

3、變變形小，斷面尺寸和質(zhì)量易于控制。 施工工序：現(xiàn)澆塔柱部位的梁段安裝懸拼吊機(jī)懸臂拼裝張拉斜索（水平分力） 吊機(jī)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(jié)段前端最外側(cè)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(fù)彎矩受力為簡(jiǎn)支正彎矩受力。 第4頁(yè)/共24頁(yè)112 牽索式掛籃施工工藝 牽索式掛籃主要由主桁承重系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、牽索系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、調(diào)高系統(tǒng)及行走系統(tǒng)六部分組成。 主要特點(diǎn)：牽索系統(tǒng)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(gè)作用是完成體系轉(zhuǎn)換，即施工時(shí)纜索錨固在掛籃上，施工后錨固在斜拉

4、橋主梁上。 為實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，準(zhǔn)確確定梁上斜拉索錨固裝置的位置和方向，將帶法蘭盤(pán)的鋼管在預(yù)制廠預(yù)埋在一個(gè)短的混凝土構(gòu)件中，施工時(shí)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力，待施工結(jié)束后補(bǔ)充張拉力。第5頁(yè)/共24頁(yè) 工程實(shí)例： （一）銅陵長(zhǎng)江大橋牽索式掛籃 全名“大節(jié)距全斷面整體澆注自行式前支點(diǎn)掛籃”。 掛籃長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(diǎn)作用力向下，掛籃作用力向下，掛籃主縱梁承受負(fù)彎矩； 2.掛籃

5、前移，呈懸臂狀態(tài)，承受負(fù)彎矩； 3.掛籃掛梁頂升，后錨固點(diǎn)錨固，使掛籃就位，后反力點(diǎn)使標(biāo)高大致水平，設(shè)置預(yù)抬高量。第6頁(yè)/共24頁(yè) 4.拉索與掛籃連接，進(jìn)行第一次索力張拉，此時(shí)掛籃前支點(diǎn)受力，縱梁呈簡(jiǎn)支狀態(tài)，承受正彎矩； 5.澆注至1/2梁段時(shí)進(jìn)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?lián)隙刃∮?mm； 7.檢查梁段標(biāo)高，待強(qiáng)張拉預(yù)應(yīng)力索； 8.掛籃脫空前移。拉索混凝土短柱后錨點(diǎn)調(diào)高裝置側(cè)錨成型梁段待澆注梁段第7頁(yè)/共24頁(yè) “長(zhǎng)平臺(tái)型牽索式掛籃”特點(diǎn) 長(zhǎng)平臺(tái)型牽索式掛籃，一般僅在混凝土主梁下設(shè)置掛籃平臺(tái)，且掛籃平臺(tái)一般長(zhǎng)于待澆梁段下掛籃平臺(tái)的長(zhǎng)度，例如澆注8米梁段，掛籃平臺(tái)

6、長(zhǎng)度達(dá)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(diǎn)： 1.掛籃長(zhǎng)，自重大，使掛籃前移時(shí)掛鉤直接作用于主梁的反力過(guò)大，對(duì)某些斷面可能會(huì)改變主梁的設(shè)計(jì)尺寸，增加工程數(shù)量和工程費(fèi)用。 為克服“長(zhǎng)平臺(tái)型牽索式掛籃”缺陷，武漢長(zhǎng)江二橋牽索式掛籃設(shè)計(jì)為“短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃”。第8頁(yè)/共24頁(yè)“短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃” “短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃”由掛籃平臺(tái)、三角架和伺服系統(tǒng)（牽索系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、水平支承系統(tǒng)、微調(diào)定位系統(tǒng)）三大部分組成。 所謂復(fù)合型，是指現(xiàn)澆梁段的受力由牽索系統(tǒng)和三腳架共同承擔(dān)。 設(shè)計(jì)構(gòu)思：（1） 通過(guò)掛籃平臺(tái)前、后吊桿將部分

7、荷載傳給三腳架，通過(guò)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(guò)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(tái)底層的水平拉桿，再通過(guò)抗剪柱傳給已澆注主梁。 該設(shè)計(jì)思路使整個(gè)傳力途徑簡(jiǎn)潔，直接作用于混凝土主梁上的強(qiáng)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(yīng)力集中。第9頁(yè)/共24頁(yè)短平臺(tái)復(fù)合型牽索掛籃 優(yōu)點(diǎn)： 掛籃平臺(tái)后掛鉤直接作用于主梁上的反力不足長(zhǎng)平臺(tái)反力的一半；利用三腳架解決了長(zhǎng)掛籃平臺(tái)行走問(wèn)題，縮短掛籃長(zhǎng)度（8米），減輕掛籃自重；掛籃長(zhǎng)度減小，剛度增大，解決了主梁變形的問(wèn)題。第10頁(yè)/共24頁(yè)113 斜拉索的制造與安裝 一

8、、索的組成與防護(hù) 斜拉索由兩端錨具、中間拉索傳力件和防護(hù)材料組成，稱(chēng)為拉索組裝件。 拉索種類(lèi)：鋼絲繩、粗鋼筋、高強(qiáng)鋼絲、鋼絞線等。 拉索技術(shù)涉及三個(gè)問(wèn)題： （1）如何使拉索與組裝件在使用期內(nèi)經(jīng)受高幅度的應(yīng)力變化，即錨具具有優(yōu)良的抗疲勞性能；（2）如何保證拉索組裝件絕對(duì)可靠，永久性保護(hù)；（3）在保證組裝件可靠、耐久的前提下，力爭(zhēng)施工方便，造價(jià)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(hù)（1）單根鋼絞線外包PE護(hù)套，然后掛線、張拉、成索后外包環(huán)氧織物；（2）PE管壓注水泥漿。 第11頁(yè)/共24頁(yè) 二、塔與索的聯(lián)結(jié) 索與塔、梁連結(jié)結(jié)構(gòu)的功能是將斜拉索的拉力可靠地傳遞給橋塔和主梁。

9、其構(gòu)造形式與斜拉索的布置、根數(shù)、橋塔與主梁的結(jié)構(gòu)有關(guān)。 錨固方式：（1）兩端直接錨固在塔和主梁上；（2）通過(guò)塔頂?shù)乃靼把由斓綐蛩蓚?cè)主梁上進(jìn)行錨固；（3）混合使用，下部直接錨固，上部索鞍。 優(yōu) 點(diǎn) 缺點(diǎn)塔上設(shè)置索鞍索塔主要承受壓力，結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單索鞍構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)貴；由于拉索容許彎曲半徑限制，索塔頂部橋軸方向?qū)挾仍龃螅瘦椛湫?，?nèi)索傾角太大，設(shè)計(jì)困難。拉索錨固于塔上構(gòu)造簡(jiǎn)單，不需索鞍與索座；架設(shè)容易，便于保養(yǎng)、檢查與換索；適用于拉索小、索數(shù)多情況。由于索塔兩側(cè)拉力不相等，使索塔和橋墩的設(shè)計(jì)按照彎矩控制。第12頁(yè)/共24頁(yè) 三、索的安裝 索的安裝分兩步：引架作業(yè)和張拉作業(yè)。 索的引架方法： 1.在

10、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(shí)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(shí)鋼索（導(dǎo)向索），利用絞車(chē)沿著滑動(dòng)裝置牽引就位。 3.利用吊裝天線引架。 4.利用卷?yè)P(yáng)機(jī)或吊機(jī)直接引架。利用塔頂?shù)念A(yù)埋扣件，掛上滑輪組，利用橋面上卷?yè)P(yáng)機(jī)和引繩將拉索起吊，一端塞入箱梁，一端塞入橋塔。 5.單根鋼絞線安裝。第13頁(yè)/共24頁(yè) 斜拉索的張拉作業(yè)方法： 1.用千斤頂將塔頂索鞍頂起。每一對(duì)索支承在各自的索鞍上，先使索鞍位置低于其最終設(shè)計(jì)位置，當(dāng)斜拉索牽引就位后，將索鞍頂起到預(yù)定高稱(chēng)，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

11、引架時(shí)處于不受力狀態(tài)，比受力狀態(tài)時(shí)短，因此需將主梁與斜拉索的連接點(diǎn)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。最常用施工方法第14頁(yè)/共24頁(yè)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(xù)梁，大大降低主梁的高度。 由于主梁纖細(xì)且靠斜拉索支承，索力的大小和變形直接影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。因此必須很好的控制索力使梁塔處于最優(yōu)的受力狀態(tài)，并利用斜拉索的預(yù)拉力調(diào)整主梁的標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。 施工控制是關(guān)鍵工作，應(yīng)利用現(xiàn)代系統(tǒng)工程學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)與施工相組合，工程與控制相結(jié)合進(jìn)行全面控制。 第15頁(yè)/共24頁(yè) 一、誤差特性與索力調(diào)整 在橋梁施工過(guò)程中，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

12、偏離目標(biāo)值涉及因素較多，主要包括（1）結(jié)構(gòu)分析時(shí)模型誤差；（2）設(shè)計(jì)參數(shù)如彈性模量、截面特性、構(gòu)件自重等；（3）施工誤差，如構(gòu)件制作、架設(shè)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(xiàn)同號(hào)增加或減少的誤差稱(chēng)為大范圍誤差。 小誤差范圍： 誤差分布沿橋縱向出現(xiàn)正負(fù)交替出現(xiàn)的誤差稱(chēng)為小范圍誤差。 小范圍誤差對(duì)于索力和軸線位置影響并不顯著，通過(guò)主梁剛度將小范圍誤差影響平均化； 大范圍誤差是索力調(diào)整的主要對(duì)象。第16頁(yè)/共24頁(yè) 誤差處理： 1.預(yù)制構(gòu)件自重誤差（個(gè)別達(dá)5以上）。 為保證主梁軸線位置和改善內(nèi)力狀況，通過(guò)控制軸線位置調(diào)整索力。 2.索的剛度誤差：在相同引伸量情況下，

13、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(duì)于主梁預(yù)拱度和局部變形誤差，當(dāng)以索力作為管理目標(biāo)控制時(shí)，制作誤差將保留在構(gòu)件中，內(nèi)力不受影響；當(dāng)采用軸線位置為項(xiàng)目管理目標(biāo)時(shí)，為保證理想的線形，將使索力發(fā)生偏差，甚至大大擾動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布 。第17頁(yè)/共24頁(yè) 二、索力調(diào)整的方法 斜拉橋的恒載索力一般根據(jù)剛性支承連續(xù)梁的原則確定，然后根據(jù)倒退分析逐步計(jì)算出各施工階段的索力和相應(yīng)撓度。偏差處理和索力調(diào)整方法： 施工過(guò)程一次張拉到設(shè)計(jì)索力，對(duì)于梁段撓度和塔頂水平位移不用索力調(diào)整，任其自由發(fā)展或保持索力為設(shè)計(jì)值的條件下通過(guò)下一塊件接縫轉(zhuǎn)角進(jìn)行調(diào)整，直至在跨中合攏時(shí)采用施加外力方法強(qiáng)迫合攏。該

14、方法簡(jiǎn)單，但對(duì)構(gòu)件制作精度要求高。 缺點(diǎn)：一次張拉對(duì)已完成梁體標(biāo)高和索力不予調(diào)整，主梁線形不好，強(qiáng)迫合攏改變了主梁內(nèi)力狀況。第18頁(yè)/共24頁(yè) 在整個(gè)施工過(guò)程中對(duì)拉索進(jìn)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(dá)到設(shè)計(jì)期望值。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定的張拉值經(jīng)過(guò)多次張拉，調(diào)整主梁的軸線位置，使成橋后的線形和內(nèi)力狀態(tài)優(yōu)于一次張拉。 缺點(diǎn)：施工復(fù)雜 類(lèi)似一次張拉，但各階段索的張拉力不按原來(lái)的設(shè)計(jì)索力，而是根據(jù)變位的實(shí)測(cè)值經(jīng)過(guò)濾波和反饋控制計(jì)算出索力的修正值。 撓度隨機(jī)矢量，索力外加控制量，通過(guò)選擇索力使主梁達(dá)到規(guī)定定值（位置絕對(duì)）。 對(duì)于索力的控制是在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)位置的基礎(chǔ)上，以結(jié)構(gòu)內(nèi)能為最小條件

15、為最優(yōu)。 4.以最小二乘法確定索力調(diào)整誤差。第19頁(yè)/共24頁(yè) 三、斜拉橋施工管理系統(tǒng) 斜拉橋?yàn)楦叽纬o定結(jié)構(gòu)，一般指定索力建立其恒載內(nèi)力狀態(tài)，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(jié)構(gòu)，其荷載位移關(guān)系是非線性的，引起非線性關(guān)系的主要原因是：索的垂度、梁柱效應(yīng)、結(jié)構(gòu)受力后產(chǎn)生較大的位移。 將“施工測(cè)定解析施工”的周期過(guò)程聯(lián)結(jié)起來(lái)在現(xiàn)場(chǎng)借助計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和信息處理能力實(shí)現(xiàn)施工控制。 （1）管理系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性，能正確、迅速測(cè)定施工誤差并進(jìn)行出來(lái)；（2）施工管理項(xiàng)目能根據(jù)實(shí)際需要自由選擇確定，包括索力、梁塔變位、截面應(yīng)力、臨時(shí)支架反力等；（3）施

16、工過(guò)程對(duì)索力和軸線有一定的寬容度以適應(yīng)施工需要；（4）能迅速制定出最佳的索力調(diào)整方案，使索力調(diào)整方便并在施工過(guò)程中調(diào)整次數(shù)最少。 第20頁(yè)/共24頁(yè) 四、施工控制管理三個(gè)系統(tǒng) 解析系統(tǒng)包括倒退分析系統(tǒng)、反饋控制程序和向前分析程序。 （1）倒退分析系統(tǒng)：施工各階段的目標(biāo)值（索力，主塔、梁的形狀）根據(jù)完工時(shí)橋梁設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，按架設(shè)順序逐步撤去構(gòu)件和荷載，用倒退分析程序計(jì)算出來(lái)。 倒退分析程序計(jì)算出來(lái)的目標(biāo)值是理想值，用于指導(dǎo)施工階段。 （2）反饋控制程序：根據(jù)控制程序現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和誤差信息，進(jìn)行誤差分析并制定出索力調(diào)整最佳方案，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整作業(yè)。 調(diào)整控制程序可采用卡爾曼濾波法、最小二乘法、自適應(yīng)控制法。 （3）實(shí)時(shí)向前分析程序：向前分析和倒退分析是按施工正、逆序計(jì)算的程序，從理想狀態(tài)進(jìn)行向前計(jì)算與倒退分析計(jì)算所得結(jié)果應(yīng)一致。 實(shí)時(shí)向前分析的目的：確定出最終計(jì)入誤差和調(diào)整后結(jié)構(gòu)的實(shí)際目標(biāo)；根據(jù)當(dāng)前施工階段向前計(jì)算至竣工為止，預(yù)告施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的狀況以及報(bào)警是否出現(xiàn)超應(yīng)力狀態(tài)。第21頁(yè)/共24頁(yè) 設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)測(cè)：材料密度、彈性模量、尺寸、施工荷載及狀況。 施工管理目標(biāo)計(jì)測(cè)：索力，梁、塔變位，截面應(yīng)力，臨時(shí)支架反力。管理目標(biāo)的計(jì)測(cè)可靠性直接關(guān)系到施工控制的成敗。 例如：索力檢測(cè)，利用振動(dòng)頻率計(jì)算 索力測(cè)定后，利用塔頂各拉索水平分力之和為零來(lái)檢驗(yàn)。第22頁(yè)