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7.1斜拉橋施工7.2懸索橋施工7.其它體系橋梁施工7.其它體系橋梁施工7.1斜拉橋施工7.1.1斜拉橋的構(gòu)造7.1.2斜拉索的施工斜拉橋施工一、概述

斜拉橋是由上部結(jié)構(gòu)的受拉的斜拉索、承壓的橋塔和承彎的主梁組成的組合體系橋梁,如圖8-1-1所示??梢暈槔鞔嬷Ф盏亩嗫鐝椥灾С羞B續(xù)梁。故與梁橋比,使梁體內(nèi)彎矩減小,降低建筑高度,減輕了結(jié)構(gòu)重量,節(jié)省了材料??缭侥芰Υ?,是大跨度橋梁的最主要橋型。圖8-1-1斜拉橋組成7.1.1斜拉橋的構(gòu)造斜拉橋施工二、斜拉橋的類型與布置(1)斜拉橋的分類1)按組成材料分①鋼斜拉橋主梁及橋面系均為鋼結(jié)構(gòu)。其主要優(yōu)點是跨越能力大,構(gòu)建可工廠預(yù)制,質(zhì)量可靠、施工速度快。缺點是價格高、后期養(yǎng)護工作量大及抗風(fēng)穩(wěn)定性差。②鋼-混凝土結(jié)合梁斜拉橋

主梁為鋼結(jié)構(gòu),橋面系為混凝土結(jié)構(gòu),主梁與橋面系結(jié)合在一起共同受力。除具有與鋼主梁相同的優(yōu)點以外,還能節(jié)省鋼材用量,且剛度及抗風(fēng)穩(wěn)定性均優(yōu)于鋼主梁斜拉橋。斜拉橋施工2)按索塔布置形式按索塔布置形式可分為雙塔斜拉橋(圖8-1-2)、獨塔斜拉橋(圖8-1-3)和多塔斜拉橋(圖8-1-4)。圖8-1-2雙塔斜拉橋斜拉橋施工圖8-1-3獨塔斜拉橋圖8-1-4多塔斜拉橋斜拉橋施工圖8-1-5a漂浮體系圖8-1-5b半漂浮體系(支承體系)圖8-1-5c塔梁固結(jié)體系圖8-1-5d剛構(gòu)體系圖8-1-5斜拉橋結(jié)構(gòu)體系3)按結(jié)構(gòu)體系斜拉橋根據(jù)斜索、塔柱、主梁和橋墩的不同結(jié)合方式分為4種不同的結(jié)構(gòu)體系(如圖8-1-5所示),即漂浮體系,半漂浮體系(支承體系),塔梁固結(jié)體系和剛構(gòu)體系。斜拉橋施工①塔墩固結(jié)、塔梁分離——漂浮體系如圖8-1-5a),主梁除兩端有支承外,其余由拉索作為支承。為縱向可稍作浮動的一根具有多點彈性支承的單跨梁。地震烈度較高地區(qū)優(yōu)先。②塔墩固結(jié)、塔梁分離,在塔墩處主梁下設(shè)置豎向支承——支承體系如圖8-1-5b),支承體系的主梁成為在跨內(nèi)形成具有多點彈性支承的連續(xù)梁或懸臂梁。主梁在塔墩上設(shè)有支點,接近于在跨度內(nèi)具有彈性支承的三跨連續(xù)梁。經(jīng)濟上和美觀上都優(yōu)于漂浮體系。③塔梁固結(jié)、塔墩分離——塔梁固結(jié)體系如圖8-1-5c),塔梁固結(jié)并支承在橋墩上,這時主梁相當(dāng)于梁頂面用斜索加強的一根連續(xù)梁。主梁與塔柱內(nèi)的內(nèi)力以及梁的撓度,直接同主梁與塔柱的彎曲剛度比值有關(guān)。這種體系常用于小跨徑的斜拉橋。④主梁、索塔、橋墩三者互為固結(jié)——剛構(gòu)體系如圖8-1-5d),主梁、塔墩相互固結(jié),主梁形成了在跨度內(nèi)具有彈性支承的剛構(gòu)。這種體系在固結(jié)處附近區(qū)段內(nèi)主梁的截面必須加大。斜拉橋施工(2)斜拉索的布置1)斜拉索的索面布置斜拉索的常見索面布置有以下三種索面布置:單索面、平行索面和雙斜索面,如下圖8-1-6所示。a)單索面b)平行雙索面c)雙斜索面

圖8-1-6斜拉索的索面布置斜拉橋施工2)斜拉索的索面斜拉索是斜拉橋的主要承重構(gòu)件之一。拉索的縱向索面分為以下3種基本形式:輻射式、豎琴式及扇式,如下圖8-1-7所示。

(a)輻射式;(b)豎琴式;(c)扇式

圖8-1-7斜拉索的索面形式斜拉橋施工①輻射式斜索傾角大,發(fā)揮效力好,鋼索用量省。不足的是塔柱受力不利,塔頂因斜索集中而使錨固困難。此外,斜索傾角不一。也使錨具墊座的制作與安裝稍趨復(fù)雜。②豎琴式斜索與塔柱的連接點分散,斜索傾角相同,連接構(gòu)造易于處理,塔柱受力有利。缺點是斜索的傾角較小,工作效率差,索的總拉力大,鋼索用量較多。③扇式其特點介于輻射式與豎琴式之間,能兼有上述兩式的大部分優(yōu)點。近年來一些大跨徑斜拉橋多采用這種形式。斜拉橋施工(3)橋塔的布置橋塔主要承受軸力,除柱底鉸支的輻射式斜索布置外,也要承受彎矩。此外,溫度變化、混凝土徐變與收縮等還會增加柱內(nèi)彎矩。1)順橋向橋塔順橋向形式有獨柱型、A型和倒Y型三種,如圖8-1-8所示。獨柱型的塔柱構(gòu)造簡潔、外形輕盈美觀、施工方便,常用塔形。A型和倒Y型在順橋向塔柱的剛度大,有利于抵抗索塔兩側(cè)拉索的不平衡拉力,能承受較大的順橋向彎矩,并有更好的抗震能力,但由于施工較復(fù)雜,采用不多。a)獨柱式b)A形c)倒Y性

圖8-1-8橋塔順橋向結(jié)構(gòu)形式斜拉橋施工2)橫橋向橋塔橫橋向形式有獨柱式、雙柱式、門式、斜腿門式、倒V式、寶石式、和倒Y式等多種形式,如下圖8-1-9所示。其中獨柱式、倒V式、寶石式和倒Y式可用于單面索。其他一般用于雙面索。圖8-1-9橋塔橫橋向結(jié)構(gòu)形式斜拉橋施工三、斜拉橋的構(gòu)造(1)主梁主梁直接承受車輛荷載,是斜拉橋的主要承重結(jié)構(gòu)之一。主梁截面形式應(yīng)根據(jù)跨徑、索距、橋?qū)挼炔煌枰?,綜合考慮結(jié)構(gòu)的力學(xué)要求、抗風(fēng)穩(wěn)定性、施工方法等選用。常用的截面形式有:1)混凝土梁①實體雙主梁截面如圖8-1-10(a)所示為實體雙主梁截面,適用于雙索面體系的混凝土主梁截面。兩個分離的主梁之間由混凝土橋面板及橫梁連接,拉索可直接錨固在主梁中心處。優(yōu)點是構(gòu)造簡單,施工方便快捷,近年來采用較多,其缺點是抗扭剛度較小。斜拉橋施工②分離的雙箱截面如圖8-1-10(b)所示為分離的雙箱截面形式,其邊箱為三角形,兩箱之間為整體橋面板,橫截面外側(cè)做成風(fēng)嘴狀以減少迎風(fēng)阻力,端部加厚以錨固拉索。這種截面易于滿足抗彎和抗扭的要求,而且具有良好的抗風(fēng)動力性能,因而特別適合于密索寬橋。③整體箱形截面如圖8-1-10(c)所示為整體箱形截面,具有較大的抗彎與抗扭剛度,廣泛用于單索面斜拉橋。圖8-1-10混凝土主梁常用橫截面斜拉橋施工2)鋼梁鋼梁一般用在跨度大于500m的斜拉橋上,其價格昂貴,后期養(yǎng)護工作量大,抗風(fēng)穩(wěn)定性差;但跨越能力大,施工速度快,質(zhì)量可靠。常用的鋼主梁截面如圖8-1-11所示。

(a)邊主梁為I形,(b)邊主梁為箱形。(c)扁平鋼箱形,截面近于流線型,有很好的空氣動力性能。

圖8-1-11鋼主梁常用橫截面斜拉橋施工斜拉橋施工3)結(jié)合梁和混合梁①結(jié)合梁結(jié)合梁(又稱疊合梁)即在鋼主梁上用預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土橋面板代替鋼橋面板,二者的共同作用是用焊接于鋼梁頂面深入混凝土板中的剪力鍵來保證的。它除具有與鋼主梁相同的優(yōu)缺點外,還能節(jié)約鋼材用量且其剛度及抗風(fēng)穩(wěn)定性均優(yōu)于鋼主梁。結(jié)合梁一般采用鋼雙主梁,其斷面形式常采用實腹開口I字形、箱形等。典型截面如圖8-1-12所示。斜拉橋施工圖8-1-12結(jié)合梁的橫截面斜拉橋施工②混合梁混合梁斜拉橋是指主梁部分用混凝土,部分用鋼梁。鋼梁與混凝土梁的連接點一般設(shè)在索塔附近,可以在邊跨側(cè),也可以在主跨側(cè)。斜拉橋邊跨采用混凝土梁的構(gòu)思,是取其梁的自重大,有利于邊跨發(fā)揮其錨固跨的作用。混合梁的典型斷面如圖8-1-13所示。圖8-1-13混合梁的橫截面斜拉橋施工(2)斜拉索斜拉索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件,它也是影響斜拉橋景觀最主要的因素之一,其造價常常占全橋造價的1/4~1/3。因此斜拉索在用材、形式、防腐、架設(shè)、張拉和錨固等施工工藝方面都應(yīng)該慎重。斜拉索構(gòu)造包括斜拉索、錨固段和過渡段如圖8-1-14所示。斜拉索受拉力,設(shè)置在兩端的錨具用來傳遞力,過渡段設(shè)在塔和梁的內(nèi)部,用于預(yù)留空洞,以便能進行穿索、張拉,將鋼絲或鋼絞線擴散,穿入錨具孔,減少索尤其是索端的振動,密封穿過梁和塔體內(nèi)的斜拉索。斜拉橋施工圖8-1-14斜拉索構(gòu)造斜拉橋施工斜拉索由高強度的粗鋼筋、鋼絲或鋼絞線制作,如圖8-1-15所示。目前國內(nèi)外用得最多的是由高強鋼絲制成的鋼絲索和鋼絞線。圖8-1-15斜拉索的種類斜拉橋施工1)平行鋼絲索股(簡稱PWS)將3n(n+1)根平行的鍍鋅鋼絲順直無扭轉(zhuǎn)動地捆扎成股,截面呈六邊形。一根PWS截面如圖8-1-16所示,大型的PWS可以直接單獨用作斜拉索,但大多數(shù)情況下是每根拉索由多股PWS組成。平行鋼絲索股抗疲勞性能也較好。但斜拉索剛度較大,不易彎曲,運輸與架設(shè)困難,易引起彎曲次應(yīng)力。分平行鋼絲索和半平行鋼絲索兩種。圖8-1-16單根平行鋼絲索股的截面形狀斜拉橋施工平行鋼絲索:將若干根預(yù)應(yīng)力鋼絲平行并攏、扎緊、整體穿入聚乙烯套管內(nèi),并在張拉結(jié)束后壓注水泥砂漿防護。這種索宜于現(xiàn)場制作。半平行鋼絲索:將若干根預(yù)應(yīng)力鋼絲平行并攏,且同心同向作輕度扭絞,扭絞角度為2°~4°,再用包帶扎緊,最外層直接擠裹聚乙烯索套防護。也稱為新型PWS、螺旋形PWC,或稱為半平行鋼絲索股。這種索撓曲性能好,可以自由地纏繞在卷筒上進行長途運輸,宜在工廠中機械化制作。圖8-1-17平行鋼絲索截面

斜拉橋施工2)平行鋼絞線索(簡稱PSC)方式:平行鋼絞線索和半平行鋼絞線索。平行鋼絞線索如圖8-1-18,是用工廠生產(chǎn)的7絲鋼絞線按平行鋼絲束的排列方法布置成等邊六角形截面,即為平行鋼絞線索(簡稱PSC)??稍诠さ貑胃┦蛷埨?,有利于換索維修。特別是一些長大索,其整束索上盤、運輸、就位、張拉、錨固都是比較困難的。圖8-1-18平行鋼絞線截面半平行鋼絞線索構(gòu)造和制作方法與平行鋼絞線相同,只是排列后再輕度扭絞而成,斜拉索中鋼絞線的扭絞方向應(yīng)與單根鋼絞線中的鋼絲扭絞方向相反。半平行鋼絞線索均在工廠制作,可以配裝冷鑄錨。使用前通常要預(yù)張拉,其張拉力一般不超過破斷力的55%。斜拉橋施工(3)塔柱梁的自重和活載主要通過斜拉索經(jīng)由塔柱傳給大地。如圖8-1-19。圖8-1-19塔柱的組成和受力斜拉橋施工塔柱主要由基礎(chǔ)、承臺、下塔柱、橫梁、上塔柱及塔頂拉索錨固區(qū)組成,塔柱主要承受軸向壓力,斜拉索的不平衡水平分力使其發(fā)生沿橋梁軸向的彎曲,風(fēng)力等使其發(fā)生橫向彎曲。因此,塔柱為壓彎構(gòu)件。塔柱上的橫截面形式有矩形截面和非矩形截面,如圖8-1-20和8-1-21所示。圖8-1-20塔柱矩形截面斜拉橋施工a)雙室空心六角形;b)單室空心六角形;c)實體六角形;d)空心六角形

圖8-1-21塔柱非矩形截面斜拉橋施工7.1.2斜拉索的施工斜拉橋成型拉索的施工工藝,主要分為掛索、穿索、拉索等部分。斜拉索施工安裝必備的基本設(shè)備:直提升成品拉索盤;水平運輸設(shè)備系統(tǒng);卷揚機掛索系統(tǒng);塔外活動提升平臺系統(tǒng);塔內(nèi)提升系統(tǒng);千斤頂及高壓油泵車;橋面起吊系統(tǒng);塔吊等。斜拉橋施工一、掛索掛索就是將拉索架設(shè)到索塔錨固點和主梁錨固點之間的位置上。斜拉橋施工掛索總是從短索進行到長索。(1)短索掛索用塔吊直接放盤,并將拉索張拉端先與在主塔張拉千斤頂?shù)臓恳摻g線連接,在橋面吊機的配合下,將拉索錨固端安裝到主梁內(nèi)完成掛索。(2)中索掛索可用在主塔內(nèi)的卷揚機的滑輪組進行牽引,并與主塔內(nèi)的拉索張拉千斤頂牽引鋼絞線連接,完成掛索。(3)長索掛索長索掛索仍采用與主塔內(nèi)拉索張拉千斤頂牽引鋼絞線連接的方法來完成掛索。注意可能發(fā)生鋼絲繩旋轉(zhuǎn)、扭曲的現(xiàn)象。斜拉橋施工二、穿索

斜拉索穿索的牽引,采取剛性張拉桿張拉,以鋼絞線柔性連接及牽引的特點,在錨頭探桿與千斤頂鋼絞線連接后,收緊鋼絞線,當(dāng)其牽引完成后,拆除鋼絞線,安裝千斤頂,牽引錨頭,直至永久螺母旋轉(zhuǎn)到位錨固。在牽引穿索中,盡量使鋼絞線的牽引力減少,而將牽引力大的穿索階段由千斤頂?shù)奶綏U來承受。在拉運錨具牽引并進入拉索鋼套管及拉出拉索套管時,均應(yīng)嚴(yán)格對中千斤頂,并有導(dǎo)向裝置來調(diào)整拉索的不同角度入道,防止拉索錨具碰、撞、損傷、影響施工。斜拉橋施工三、拉索的張拉拉索的張拉是拉索完成掛索施工后導(dǎo)入一定的拉力,使拉索開始受拉而參與工作。通過對拉索的張拉,可以對索力及橋面標(biāo)高進行控制。所以拉索的張拉工藝、索力及標(biāo)高的施工控制,是斜拉橋施工的關(guān)鍵所在。斜拉橋施工拉索的張拉方法如圖8-1-22所示,有以下幾種方法。斜拉橋施工四、斜拉橋鋼絞線拉索安裝要求(1)掛索施工前,需在橋面適當(dāng)位置安裝鋼鉸線放線架,導(dǎo)向輪、切割工作平臺以及切割和鐓頭相關(guān)設(shè)備;在塔柱外索鞍兩側(cè)附近安裝工作平臺和起吊設(shè)備。(2)HDPE外套管起吊,不準(zhǔn)在未加支墊保護橋面上拖拽,與其有連接關(guān)系或承套關(guān)系所有部件均須與其臨時固定。(3)HDPE管臨時固定,應(yīng)保證其兩端距梁上預(yù)埋管口和塔上錨墊板各留出1m左右空間。(4)起吊過程,其下方嚴(yán)禁站人。(5)拉索安裝可根據(jù)塔高、索長、索重、起重設(shè)備和施工現(xiàn)場狀況等綜合選擇架設(shè)方法。(6)施工中不得損傷索體保護層和錨具外螺紋。(7)應(yīng)保護拉索不被腐蝕、加熱、磨損和其它不利影響。(8)錨具與鋼鉸線組成無粘結(jié)斜拉索,要保證能對鋼鉸線實行單根更換。斜拉橋施工五、斜拉橋鋼絲拉索張拉要求:(1)張拉施工設(shè)備和方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計索型、錨具、布索方式,塔和梁構(gòu)造確定。(2)拉索張拉順序、級次數(shù)和量值應(yīng)按設(shè)計規(guī)定執(zhí)行。應(yīng)以振動頻率計測定索力或油壓表量值為準(zhǔn),以延伸值作校核,并應(yīng)視拉索防振圈及彎曲剛度狀況對測值予以修正。(3)拉索張拉可于塔端或梁端單端進行,也可頂升索鞍支座進行。平行鋼絲拉索宜采用整體張拉。(4)索塔順橋向兩側(cè)拉索和橫橋向?qū)ΨQ拉索必須對稱同步張拉;同步張拉時不同步索力相差值不得超出設(shè)計規(guī)定;兩側(cè)不對稱或設(shè)計拉力不同拉索,應(yīng)按設(shè)計規(guī)定索力分級同步張拉,各千斤頂同步之差不得大于油表讀數(shù)最小分格。斜拉橋施工(5)拉索錨固不宜在錨環(huán)與承壓板間加墊,需要加墊時,其墊圈材料和強度應(yīng)符合承壓要求,并設(shè)成兩個密貼帶扣半圓。(6)拉索張拉完成后,懸臂施工跨中合龍前后,當(dāng)梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋全部張拉完且橋面及附屬設(shè)備安裝完時,應(yīng)采用傳感器或振動頻率測力計檢測各拉索索力值,同時應(yīng)視防振圈及索彎曲剛度等狀況對測值予以修正。(7)每組及每索拉力誤差超過設(shè)計規(guī)定時應(yīng)進行調(diào)整,調(diào)整可從超過設(shè)計索力最大或最小拉索開始(放或拉),直調(diào)至設(shè)計索力。調(diào)索應(yīng)對塔和相應(yīng)梁段進行位移檢測,并做出存檔記錄,記錄內(nèi)容包括日期、時間、環(huán)境溫度、索力、索伸縮量、橋面荷載狀況、塔梁變位量及主要相關(guān)控制斷面應(yīng)力等。斜拉橋施工六、斜拉橋索力調(diào)整施工方法:

(1)計算好要調(diào)整索的索力延伸量、主梁標(biāo)高變化值等數(shù)據(jù)。(2)檢查并調(diào)試好張拉設(shè)備完好狀態(tài)。(3)將張拉設(shè)備、工具分別安裝就位,張拉絲桿擰入冷鑄錨杯,并擰合到位,不裝工具錨圈,千斤頂與油泵油管接好。(4)開動油泵,使千斤頂活塞無負(fù)荷空升少許,如在調(diào)索時要求提高索力,則空升3-5cm即可,如要求降低索力,則空升值為拉索回縮值加3-5cm。(5)擰入工具錨圈,如索力檢測采用拉桿拉力方式,則應(yīng)在工具錨圈與千斤頂墊圈間安裝穿心式壓力傳感器。(6)按預(yù)先計算并確定調(diào)索相應(yīng)張拉力,通過電動油泵進油或回油逐級調(diào)整索力。(7)調(diào)索過程,如調(diào)索延伸量超過千斤頂行程,則第一次張拉達到千斤頂行程時,旋緊螺圈,千斤頂回移,重復(fù)進行下一行程張拉。調(diào)索過程,應(yīng)以檢測、校核數(shù)據(jù)配合油表讀數(shù),共同控制張拉力,并隨時觀測,防止不正常情況發(fā)展。斜拉橋施工七、斜拉索的防護先防銹處理。一般防銹處理方法是:采用鍍鋅鋼絲或鋼絞線,在平行鋼絲索或鋼絞線外涂油脂或石蠟等防銹脂。再外包加有炭黑PE護套,形成二至三道防銹蝕措施。對平行鋼絲索在外包PE護套前,還要用包帶纏緊。對平行鋼絞線索,鋼絞線逐根防銹。最后對鋼索還可外涂有色漆(樹脂類)或外套PE管,色漆既防銹又美觀。套管按一定長度分兩半制作,利用榫頭合成圓筒,縱、橫向接縫熱焊接成全長,圓筒套管內(nèi)間隔設(shè)有定形的支墊。套管可防止鋼索意外傷害,也改善拉索的氣動外形。斜拉索的另一防護關(guān)鍵在于錨頭,要求錨頭密封和卸水。圖8-1-19所示為幾種錨頭的防腐措施。斜拉橋施工圖8-1-23錨頭防腐措施斜拉橋施工7.2懸索橋施工7.2.1懸索橋的構(gòu)造7.2.2主纜架設(shè)懸索橋施工一、概述懸索橋也稱吊橋,是指利用主纜和吊索作為加勁主梁的懸掛體系,將橋跨所承受的荷載傳遞到橋塔、錨碇的橋梁。主要由主纜、索塔、錨碇、吊索和加勁梁組成,如圖8-2-1所示。7.2.1懸索橋的構(gòu)造圖8-2-1懸索橋概貌和組成懸索橋施工懸索橋的主要承重構(gòu)件是懸索,它主要承受拉力,一般用抗拉強度高的鋼材(鋼絲、鋼纜等)制作。懸索橋具有以下特點:(1)相對于其它橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋用料省、跨越能力大、橋梁高度適用范圍大、通航能力大、阻水小。懸索橋可建在水流深急的河流上;(2)懸索橋比較靈活,因此它適合大風(fēng)和地震區(qū)的需要,但在大風(fēng)情況下交通必須暫時被中斷;(3)懸索橋的塔架要求地基堅硬穩(wěn)定,否則,塔架的地基必須非常大和相當(dāng)昂貴;(4)懸索橋的懸索銹蝕后不容易更換。懸索橋施工二、懸索橋的分類(1)按主纜的錨固方式分類1)地錨式懸索橋主纜錨固于大地,主纜的拉力由重力式錨碇或巖洞式錨碇傳遞給地基,如圖8-2-2a)所示。絕大多數(shù)懸索橋,特別是大跨度懸索橋都是地錨式。

2)自錨式懸索橋主纜錨固于加勁梁,主纜的拉力由加勁梁來承受,如圖8-2-2b)所示,主纜拉力的水平分力以軸向壓力的形式傳遞到加勁梁,形成預(yù)壓效果,壓力過大決定了懸索橋的跨度不宜過大。自錨式懸索橋?qū)A(chǔ)要求不高,無需巨大的錨碇,適宜城市橋梁;但施工較困難。懸索橋施工

a)地錨式b)自錨式圖8-2-2按主纜的錨固形式分類懸索橋施工圖8-2-3按支承結(jié)構(gòu)劃分的懸索橋形式(2)按支承結(jié)構(gòu)分類按加勁梁的支承結(jié)構(gòu)劃分有單跨兩鉸加勁梁懸索橋、三跨兩鉸加勁梁懸索橋及三跨連續(xù)加勁梁懸索橋等,如圖8-2-3所示。懸索橋施工三、懸索橋的構(gòu)造(1)錨碇錨碇是主纜錨固裝置的總稱,大跨懸索橋的錨碇由鞍座(散索鞍)、錨塊、錨塊基礎(chǔ)、錨室、主纜、主纜支架和錨碇架及錨蓋等組成,錨塊的形式可分為重力式如圖8-2-4a)和隧洞式如圖8-2-4b)所示。

圖8-2-4錨塊的分類懸索橋施工(2)主塔主塔是支撐主纜的重要構(gòu)件。塔主要承壓,有鋼塔和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土塔,鋼塔的優(yōu)點是:施工速度快、質(zhì)量容易保證、抗震性能好。

1)橋梁順橋向(橋軸方向)的結(jié)構(gòu)形式從結(jié)構(gòu)力學(xué)來分類,懸索橋的橋塔在橋梁順橋向的結(jié)構(gòu)形式有:①剛性塔。是指塔頂水平變位量相對小的橋塔??蓽p少梁內(nèi)的應(yīng)力。一般用于多塔(橋塔數(shù)量為3個或3個以上)懸索橋。②柔性塔。是指塔頂水平變位量相對于剛性塔位移量較大的橋塔。適于大跨度三跨(雙)跨形式的懸索橋。柔性塔塔柱下端一般做成固結(jié)的單柱形式。③搖柱塔。搖柱塔的下端做成鉸接的單柱形式。用于跨度較小的懸索橋。懸索橋施工

2)橋梁橫橋向的結(jié)構(gòu)形式橋塔在橫橋向的結(jié)構(gòu)形式一般有以下三種,如圖8-2-5所示。①桁架式(圖8-2-5(a))在兩根塔柱之間,除了有水平的橫梁之外,還具有若干組交叉的斜桿,形成桁架式結(jié)構(gòu)。在塔頂水平變位、用鋼量和塔架內(nèi)力等方面均有利。一般只適用于鋼橋。②剛架式如圖8-2-5(b)所示,是單層(橫梁)或多層(橫梁)的門架式,外觀上明快簡潔,它既適應(yīng)鋼橋塔,又能用于混凝土橋塔。③混合式如圖8-2-5(d)所示,由以上的剛構(gòu)式和桁架式可以組合成混合式橋塔。一般在橋面以上不設(shè)交叉桿,保持剛構(gòu)式的明快簡潔,而在橋面以下設(shè)置少量交叉桿以改善橋塔的功能和經(jīng)濟性。一般只用于鋼橋塔。懸索橋施工

圖8-2-5塔身橫向結(jié)構(gòu)布置圖懸索橋施工(3)主纜(圖8-2-6)主纜是懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu),一般為一條近似于拋物線的曲線。它是通過塔頂鞍座懸掛在主塔上并在主塔上并錨固于兩端錨固體中的柔性承重構(gòu)件,主纜本身又通過索夾和吊索承受活載和加勁梁(包括橋面)的恒載。圖8-2-6主纜構(gòu)造除此之外,它還承擔(dān)一部分橫向風(fēng)荷載并將其傳遞到塔頂。懸索橋的主纜在順橋向的布置形式一般采用兩根平行的主纜。懸索橋施工主纜由若干通長的鋼絲繩或平行鋼絲組成,排列成六邊形,以便于主纜截面緊纜作業(yè)最終被壓緊成圓形,然后用纏絲機將軟質(zhì)鋼絲(圓形或S形)緊密地纏繞在主纜表面,并進行外部涂裝防腐,如圖8-2-7所示。圖8-2-7主纜截面組成懸索橋施工(4)吊索吊索是將活載和加勁梁(包括橋面)的恒載通過主纜的構(gòu)件。它的上端與索夾相連,下端與加勁梁連接。

1)吊索的材料吊索主要采用鋼絲繩索和平行鋼絲索兩種材料。

2)吊索的布置形式吊索的立面布置一般有垂直(傳統(tǒng)型,常用)和斜向兩種形式,如圖8-2-8所示。斜置索可以提高橋梁的振動阻尼,但構(gòu)造復(fù)雜,經(jīng)濟上不占優(yōu)勢,抗疲勞性不好,故應(yīng)用較少。a)斜吊索b)直吊索圖8-2-8吊索的布置形式懸索橋施工

3)吊索與主纜和加勁梁的連接方式①吊索與主纜的連接懸索橋吊索與主纜的連接一般可分為騎跨式(圖8-2-9a))和銷接式(圖8-2-9b))兩種。騎跨式b)銷接式圖8-2-9吊索與主纜的連接懸索橋施工

②吊索與加勁梁的連接吊索與加勁梁的連接因加勁梁的截面形式不同而異。箱形加勁梁常見的是通過箱梁風(fēng)嘴上斜腹板處預(yù)留的護筒口,將吊索錨頭穿過防護套錨于箱梁內(nèi)。

(5)加勁梁加勁梁的主要功能是提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形。橋面上的活載及加勁梁的恒載通過吊索和索夾傳致主纜。加勁梁是懸索橋承受風(fēng)荷載和其它橫向水平力的主要構(gòu)件。加勁梁的主要形式有:鋼板梁、鋼箱梁、鋼筋混凝土箱梁等。目前最常用的加勁梁結(jié)構(gòu)主要有桁架梁和扁平箱梁,如圖8-2-10所示。懸索橋施工圖8-2-10懸索橋加勁梁(6)鞍座

鞍座是塔頂及橋臺上直接支承主纜并將主纜的荷載傳遞至索塔和橋臺的裝置,鞍座大致可分為主索鞍、散索鞍和副鞍座。主索鞍時布置于塔頂用于支撐主纜的永久性大型構(gòu)件。其功能是承受主纜的豎向壓力,并將主纜的豎向壓力均勻地傳遞到橋塔上,同時也起到使主纜在塔頂處平緩過渡、減少主纜過塔頂時的彎折應(yīng)力的目的。當(dāng)懸索橋邊跨較大時,主纜在邊跨靠近錨室的坡度平緩,為使主纜能進入錨室內(nèi)錨固,須設(shè)置散索鞍。散索鞍的主要功能是構(gòu)成主纜的鋼絲束在豎直方向和水平方向散開,并引入各個錨固點。副鞍座也稱側(cè)鞍座,設(shè)置于支架塔和橋臺部分的支架等處,主要是改變主鋼纜在豎直面內(nèi)的方向。懸索橋施工一、主纜架設(shè)的準(zhǔn)備工作主纜架設(shè)前,應(yīng)先安裝索鞍(包括主副索鞍、展束錨固索鞍等),安裝塔頂?shù)鯔C或吊架以及各種牽引設(shè)施和配套設(shè)備,然后依次進行導(dǎo)索、拽拉索、貓道的架設(shè),為主纜架設(shè)做好準(zhǔn)備。二、導(dǎo)索及牽引索(拽拉索)架設(shè)(1)海底拽拉法海底拽拉法是將導(dǎo)索通過船只牽引到對岸,并提升至塔頂,置入導(dǎo)輪組中,并引至兩端錨碇后,再將導(dǎo)索的一端引入卷揚機筒上,另一端與拽拉索相連,接著開動卷揚機,通過導(dǎo)索將拽拉索引過河。還可將導(dǎo)索每隔一定距離裝一浮子,使導(dǎo)索不沉入水底,其他方面與“海底拽拉法”相同,這叫浮子法。7.2.2主纜架設(shè)懸索橋施工浮筒導(dǎo)索浮吊導(dǎo)索海底拽拉法浮子法

(2)空中渡海法適用于水流較急時。如圖8-2-13,即在一端錨碇附近連續(xù)松放導(dǎo)索,經(jīng)塔頂后固定于拽拉船上,隨著拽拉船前行,導(dǎo)索相應(yīng)放松,導(dǎo)索至另一岸索塔處時,從另一端錨碇附近將牽引索引出,并吊上索塔后沿另一側(cè)放下,再與拽拉船上的導(dǎo)索頭相連接,即可開動卷揚機,收緊導(dǎo)索,從而帶動牽引索過河。(3)直升機牽引法明石海峽大橋采用直升機空中牽引導(dǎo)索的方法獲得成功。還可以通過熱氣球(氫氣球)及火箭等方式牽引導(dǎo)索過河。8-2-13

空中渡海法示意圖懸索橋施工直升機牽引法火箭射擊拖拉三、貓道架設(shè)貓道是指位于主纜之下(大約1m)沿著主纜設(shè)置,作為主纜架設(shè)等作業(yè)的腳手架。如圖8-2-14,貓道是由貓道主索、鋼絲面層、扶手繩等組成。8-2-14貓道組成懸索橋施工懸索橋貓道架設(shè)施工注意事項

(1)中跨承重繩宜采用托架法架設(shè)。上下游貓道承重繩架設(shè)應(yīng)保持基本同步,數(shù)量差不宜超過1根。(2)貓道面層連同橫向天橋從塔頂向跨中、錨碇方向鋪設(shè),設(shè)輔助鋼絲繩避免面層接頭斷裂。(3)鋪設(shè)過程設(shè)牽引及反拉系統(tǒng),防止面層下滑失控而出現(xiàn)事故及卡環(huán)與貓道承重索卡死現(xiàn)象。(4)中跨、邊跨貓道面架設(shè)進度,要以塔兩側(cè)水平力差異不超過設(shè)計要求為準(zhǔn)。(5)在架設(shè)過程須監(jiān)測塔偏移量和承重索垂度。懸索橋施工四、主纜架設(shè)懸索橋的主纜有鋼絲繩鋼纜(用于中、小跨度的懸索橋)和平行線鋼纜(用于主跨為500m以上的大跨懸索橋)。平行線鋼纜根據(jù)架設(shè)方法分為空中送絲法(AS法)及預(yù)制絲股法(PS法)。(1)空中送絲法(AS法)就是先在貓道上將單根鋼絲編制成主纜絲股,多束絲股再組成主纜。施工工藝:如圖8-2-15所示,沿主纜設(shè)計位置,在兩岸錨碇之間布置一無端牽引繩并將其端頭連接,形成兩岸間的長繩圈。將送絲輪扣牢在牽引繩任意處,且將纏滿鋼絲的卷筒放在一岸的錨碇旁,從卷筒中抽出鋼絲頭(“死頭”),穿過送絲輪,暫時固定在某靴跟A處。使死頭、送絲輪和卷筒將正在輸送的絲形成一個鋼絲套圈,用動力機驅(qū)動牽引繩,送絲輪帶著鋼絲送向?qū)Π?。人工將套圈從送絲輪上取下,套到其對應(yīng)的靴跟A′上。牽引繩又驅(qū)動,送絲輪又被帶回這岸,取下套圈套在靴跟A上,如此往復(fù)直至絲股鋼絲達到設(shè)計數(shù)目,將鋼絲“活頭”剪斷,并用鋼絲連接器與之前的“死頭”連接。即絲股空中編制完成。懸索橋施工圖8-2-15送絲工藝意圖懸索橋施工AS法送絲輪AS法錨固鞍空中送絲法施工要求:

1)空中送絲法擴纜每一

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