悬索桥施工技术

1、悬索桥 悬索桥施工技术悬索桥施工技术目录目录l悬索桥的简介l施工总体部署l悬索桥主要施工方法及工艺 一、悬索桥的简介一、悬索桥的简介鞍 座吊 索加 劲 梁岩 洞 式 锚 固 体主 缆索 夹桥 塔重 力 式 锚 固 体二、施工总体部署二、施工总体部署l1、施工场地布置l 加劲梁的生产、运输、架设；l 主缆运输、存放、架设；l 猫道、鞍座的架设安装；l 锚碇及主塔的施工。二、施工总体部署二、施工总体部署l2、悬索桥施工专用机具设备、施工设施：悬索桥施工专用机具设备、施工设施：l索鞍施工：索鞍施工：塔顶临时吊机塔顶临时吊机、索鞍顶移设施索鞍顶移设施等。等。l主缆施工：主缆施工：猫道猫道、牵引系统牵引

2、系统、挤紧机挤紧机、小型索股整小型索股整形机具设备形机具设备、缠丝机缠丝机、张拉设备张拉设备、倒链倒链、小型缆索吊小型缆索吊机机等。等。l 加劲梁施工：加劲梁施工：顶推系统、现浇或拼装支架、预制场、顶推系统、现浇或拼装支架、预制场、码头、检测设备、运梁设备、缆载吊机或其它专用架码头、检测设备、运梁设备、缆载吊机或其它专用架梁机具设备梁机具设备等。等。三、悬索桥主要施工方法及工艺三、悬索桥主要施工方法及工艺l1、主塔、主塔l 它是它是支承主缆支承主缆的重要构件，有的重要构件，有砼砼塔塔和和钢钢塔等形式。塔等形式。l 主塔施工过程中，应控制好主塔施工过程中，应控制好倾斜度、倾斜度、塔顶标高塔顶标高

3、（按设计规定留压缩量）等（按设计规定留压缩量）等指标，待主塔完工后，需精确测定不指标，待主塔完工后，需精确测定不同温度条件下裸塔塔顶中心线里程和同温度条件下裸塔塔顶中心线里程和标高（应考虑地球曲率及日照的影响、标高（应考虑地球曲率及日照的影响、主塔的压缩量。主塔的压缩量。l 主塔倾斜度符合设计规定，设计未主塔倾斜度符合设计规定，设计未规定时按塔高的规定时按塔高的1/3000，且不大于，且不大于30mm。索鞍底板面高程:10mm，0.主塔爬模外支架 索塔的施工主塔的形式悬索桥的索塔形式一般均为门式框架结构，中设若干道横梁。索塔施工的主要机械设备选用及布置悬索桥的索塔高度在100m以上，桥面宽度3

4、0m左右，宜设置2台塔吊，2台电梯。桥面宽度20m左右可设置一台塔吊，一台施工电梯。塔柱施工悬索桥的塔柱施工多采用爬模施工。施工时，每20m-20m设一道水平支撑，并根据计算用千斤顶施加60100t左右的顶推力。悬索桥应考虑横梁预应力张拉后的压缩对塔柱预偏量的影响。索塔横梁施工悬索桥横梁施工一般采取柱梁异步施工，以有利工程进度和塔柱外观。大跨度的悬索桥横梁的体量较大，如江阴桥的三道横梁高均为11m，下横梁底宽11m，长32m。横梁施工方法可采用一次浇筑，一次张拉；也可二次浇筑，一次张拉；还可多次浇筑，多次张拉。2、锚碇、锚碇 悬索桥主缆的锚固体（锚碇）主缆的锚固体（锚碇）是将主缆中的拉力传递给

5、地基的构件。锚碇分为地锚式和自锚式锚碇两类，通常的地锚式锚固体分为重力式锚固体和岩洞式锚固体。重力式地锚锚体施工 锚碇后锚面整体钢模重力式地锚锚体关键是锚固系统的安装，应按相关标准安装。 锚碇的施工悬索桥锚碇的施工特点悬索桥锚碇施工特点为：砼数量特别大，持续时间长，施工期近一年，经历一年中的最高温季节和最低温季节。锚碇大体积砼的施工有难度。悬索桥锚碇的施工措施（1）构造设计上采取防裂措施设计合理结构，减少工程数量，降低水化热总量。具体：采用深埋式结构，挖空非关键直接受力部分砼，利用回填土方压重；在主缆锚固体部分采用C40砼，其他基础及配重联结部分用C20等砼，减少水泥用量。延长锚碇砼的评定验收

6、龄期。具体：利用主缆架设施工期的受力不及最终受力的30%，允许采用标准养护条件下的60d龄期的抗压强度作为验收评定的依据。增设金属扩张网，改善锚碇大体积砼表面受力状况。（2）合理选材，优化锚碇大体积砼的配合比C20低标号的砼采用低热矿渣硅酸盐水泥。掺粉煤灰，级灰。掺缓凝型高效减水剂，初凝时间控制在2228h。（3）大体积砼施工温度控制砼分块、分层1m3m控制砼的浇筑温度砼经运输、平仓、振捣等过程之后的温度为浇筑温度。控制各层浇筑间歇期每层一般不超8d通冷却水冷却水管水平间距为0.9m。降温速率不超过1.5/d。2、锚碇、锚碇岩洞式地锚 岩洞式则由锚固体将主缆中的拉力通过锚体与岩洞间摩阻力和锚塞

7、作用传递给岩洞周壁。锚体混凝土必须与岩体结合良好，宜采用微膨胀混凝土，防止混凝土收缩与拱顶基岩分离。2、锚碇、锚碇自锚式锚碇自锚式锚碇 主 缆 中 心 线28.921628.9216散 索 套主 缆 索 股锚 固 体桥 墩主 跨而自锚式锚固体则将主缆锚固于加劲梁体上。 锚碇为大体积混凝土，应有温控设置，可采取沿横向分块、竖向分层的办法，防止混凝土开裂.3、索、索 鞍鞍 索鞍是用以支承主缆并使其圆顺地改变方向或摆动的重要部件，布置在主缆几何线形转折点处，通过它可使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式传给塔顶。包括桥塔（墩）顶的主索鞍、锚碇（锚固体）前端的散索鞍（套）及副索鞍。主鞍准备起吊 主

8、索鞍采用特别设计的塔顶吊机吊装，该吊机应能保证鞍座分次吊装上主塔顶并移动安装就位。塔顶吊机的结构部分，在主缆架设时可改装为主缆牵引系统及索股调整的设施。主、散索鞍安装时应根据设计提供的预偏量就位并临时锁定。专用吊架吊装散鞍 主鞍在塔顶纵移就位 安装中的主鞍上、下承板 主索鞍座板安装误差控制： 中线偏差：2mm； 高程偏差：2mm； 4、主缆、主缆 钢绞线（或钢丝绳）索股断面示意钢绞线（或钢丝绳）索股断面示意缠 丝油 浸 雪 松 填 木有 吊 杆 标 记 的 索 股基 准 索 股钢 绞 线 （ 或 钢 丝 绳 ） 索 股 的 断 面每 层 绞 向 相 反 主缆主缆是通过塔顶鞍座悬挂在主塔上的柔性

9、承重构件。主缆本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁（包括桥面）的恒载、温度荷载，还分担一部分横向风荷载并将它直接传递到塔顶。 主缆常见的有钢丝绳主缆、钢铰索主缆及平行钢丝束主缆，它们的架设方法基本一致，对于目前通用的平行钢丝束主缆，则主要有空中编缆AS法和预制平行索股PWS法两种架设方法。4、主缆、主缆 l（1）架设方法l 空中编缆AS法架设l 即空中纺丝法，是将一四对的钢丝在空中猫道上以滑车牵引纺成平行钢丝索索股，然后再将若干根平行钢丝索彼此平行的捆扎成一根主缆。香港特区青马大桥主缆系采用AS法（97股，每股378丝）。 l 预制平行索股PWS法架设l 即预制钢丝索股法。它是将工厂预制好的平行

10、钢丝索股牵引到猫道上，架设后再捆扎成主缆。每股平行钢丝索中的钢丝根数一般为91或127丝。目前，国内较大跨度悬索桥基本都采用这种主缆形式，如汕头海湾大桥、西陵长江大桥、阳逻长江大桥、佛山平胜大桥、江阴长江大桥及润扬长江大桥等。l（2）工艺流程P W S 法 主 缆 架 设 施 工 工 艺 流 程 框 图P W S 索 股 加 工 制 造 检 查 验 收准 备 工 作架 设 导 索架 设 猫 道 施 工 脚 手设 置 主 缆 牵 引 系 统猫 道 上 安 装 纵 向 滚 动设 备 及 索 股 定 型 支 架安 装 索 股 横 移 设 备P W S 索 股 成 卷 盘运 输 至 放 索 场索 股

11、盘 吊 放 到 放 索 支 架 上 索 股 锚 头 与 牵 引 索 相 连驱 动 牵 引 系 统 牵 引 索 股 沿 猫 道 架 设理 顺 直 索 股 ， 两 端 锚 头 放 入 对 应 锚 杆 锁 口 内索 股 在 各 鞍 座 处 整 型起 吊 横 移 放 于 鞍 座 方 形 槽 口 及 定 型 支 架 内第 一 根 索 股 垂 度 精 确 调 整 ， 鞍 座 处 锁 定逐根循环架设以 第 一 根 索 股 为基 准 ， 按 垂 度 法逐 根 架 设 、 锁 定 其 它 索 股初 紧 缆 及 主 缆 挤 紧索 夹 及 吊 索 、 加 劲 梁 及 桥 面 铺 装 施 工 完 主 缆 缠 丝 防

12、腐工艺流程架设步骤悬索桥主缆架设施工步骤：栏 杆 网镀 锌 钢 丝 步 行 网镀 锌 承 重 钢 丝 网扶 手索承 重索横 梁主 缆1.4m1.2m4.0m1.5mU形 架边 网底 网木 轨主 索猫 道 断 面 示 例 图 (一 )3.5m1.2m猫 道 断 面 示 例 图 (二 )猫道断面布置示例图猫道断面布置示例图 猫道是重要的空中走道和作业平台，供主缆钢丝索股拖拉架设、测量、调索、主缆紧缆、安装索夹及吊索、主缆缠丝及防护涂装等工作之用。（3）猫道导索架设主缆开始架设时，首先需架设导索将两岸连接起来，利用它可作为完成猫道和主缆索股的架设所需要的牵引索。导索的架设通常在海潮完全停止时，封锁航

13、道，将导索挂上浮体，用拖船牵引，即为浮子法架设。当潮水流速很大，通航频繁时，可用不封锁航道的方法，用长臂浮吊架设法或直升机吊运导索法。猫道架设主缆架设用的猫道由猫道承重索、猫道面层、栏杆和猫道风缆系统等构成。主缆与猫道面层间的高度视主缆直径及紧缆和缠丝所用的机械尺寸而定。猫道宽度4m。为增强猫道整体刚度，并满足通行需要，在适当位置设有猫道横向天桥，将两侧猫道连通。猫道的风缆设置为提高猫道的抗风稳定性和调整猫道面层的形状。其形式有两种： 一种将抗风拉索倾斜布置，另一种将抗风拉索垂直布置。猫道面层放在猫道承重索上，从塔顶开始滑移架设，也可卷成盘，将其吊放在塔顶的盘架上，边展开边将横梁、扶手立柱及扶

14、手缆索和横向天桥安装好。江阴桥的猫道架设西堠门大桥猫道图西堠门大桥猫道图猫道架设总的原则是做到对称施工，边跨和中跨作业平衡，减少对塔的变位影响，控制塔顶变位及扭转在设计容许的范围内。 下滑猫道面层宜由塔顶向跨中、锚碇方向铺设，并且上、下游猫道要对称、平衡进行。拖船拖运猫道索架设牵引索和临时轨道索 空中编缆法(AS法)悬索桥 施工猫道 S锚 固 塔15t卷 扬 机S散 索 鞍 塔 架3.53S锚 碇拖 拉 支 承 索2- 33mm循 环 拖 拉 索 33mm54X8.09.510.9179.5塔 顶 塔 架猫 道 支 架3X8.0N锚 固 塔5.03.53猫 道 索6- 45mmS1塔N1塔门

15、架猫 道猫 道钢 丝 束 盘散 索 鞍 侧 滑 道广 澳汕 头9.510.9179.53X8.0循 环 拖 拉 布 置 示 意 图N锚 碇15t卷 扬 机锚 固 转 向放 索 场N锚 碇S锚 碇S1塔N1塔桥 梁 轴 线循 环 拖 拉 及 支 承 走 向 示 意 图N1塔S1塔支 承 索 33mm塔 顶 滑 道 33mm循环式牵引系统示例图循环式牵引系统示例图（单位：m）（4）主缆牵索系统施工 牵索系统是架于两个锚碇之间, 跨越索塔的用于空中拽拉的牵引设备, 主要承担猫道安装、主缆架设以及其它牵引吊运工作，是悬索桥施工必备的施工临时设施。它把牵引索的两端插接起来，形成环状无极索，通过一台驱动装

16、置、张紧设备、调整装置和必要的支承滚筒循环运动。 牵 引 索主 牵 引 卷 扬 机拽 拉 器猫 道 门 架 及 滑 轮 架牵 引 索猫 道 滚 筒预 制 索 股塔 顶 门 架 及 滑 轮 组预 制 索 股 卷 筒散 索 鞍 门 架 及 滑 轮 组锚副 牵 引 卷 扬 机引 桥 桥 面塔塔锚流向往 复 式 牵 引 系 统 工 作 示 意 图往复式牵引系统示例图往复式牵引系统示例图 该牵索系统的牵引索两端分别卷入主副卷扬机，一端用于卷绳进行牵引，另一端用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动。 牵引时索股出盘 索股盘装上放索器 索股盘及放索器安装在锚锭后部 索股即将置入滚轮牵引过江 猫道猫道

17、门架大缆索股滚筒28牵引索猫道门架导轮组拽拉器36牵引索门架式拽拉器牵引方式门架拽拉器牵引方式示例图门架拽拉器牵引方式示例图 牵索系统按其夹持索股的方式不同，又分为门架拽拉器牵引方式和轨道小车牵引方式两种。 预制主缆索股与安装于牵引索上的拽拉器相连，通过驱动装置收放使牵引索带动拽拉器穿过猫道门架导轮组、塔顶门架导轮组、锚碇门架导轮组作往复运动，将索股逐根沿猫道滚筒拉铺到猫道上。预制丝股法(PWS法) 丝股牵引门架式牵引系统循环拽拉索33千斤锚头小车2-33轨道索尼龙轮猫道面轨道小车牵引方式示例图轨道小车牵引方式示例图通过驱动装置将索股逐根沿猫道滚筒拉铺到猫道上。牵引系统架设步骤 首先是导索过渡

18、，利用导索架设牵引索，并架设施工猫道。 其次在架设施工猫道后，安装猫道门架及滑轮组，猫道滚轮等，使牵引索进入猫道门架滑轮组内，牵引索与驱动装置连接完成，从而形成完整的牵索系统。轨道小车牵引系统 架空索道牵引系统 （5）PWS主缆架设l主缆索股的拽拉架设主缆索股的拽拉架设 l 索股利用牵引系统沿猫道牵引架设，架设从放索场一侧向索股利用牵引系统沿猫道牵引架设，架设从放索场一侧向索股另一索股另一锚固端锚固端的方向进行。平行钢丝索股拽拉架设过程中采用的方向进行。平行钢丝索股拽拉架设过程中采用垂度法垂度法控制，基准索股采用控制，基准索股采用绝对垂度法绝对垂度法控制，其它索股采用控制，其它索股采用相对相对

19、垂度法垂度法调整。调整。 l 索股牵引架设过程中，应尽量索股牵引架设过程中，应尽量匀速牵引匀速牵引，放索支架的索盘，放索支架的索盘应设置可靠的应设置可靠的制动制动装置。装置。l 当索股拽拉至锚碇（锚固体）时，应将两端锚头当索股拽拉至锚碇（锚固体）时，应将两端锚头临时锚固临时锚固。 正在牵引中的索股主鞍边有槽轨引导锚头构架通过 牵引过程中工人跟随锚头前进，控制索股行进速度 （5）PWS主缆架设l 地锚式悬索桥索股架设时的整形、横移工作，需在主索鞍及散索鞍处设置门架，其上设倒链（或其它小型拽拉设备）以局部收紧索股，使整形段索股处于放松状态而利于整型及横移就位。l 自锚式悬索桥PWS索股架设时的整形

20、、横移工作同地锚式；而散索鞍（套）处索股一般不需要整形、横移。l 主缆索股的线形调整l 当主塔、边墩、锚碇全部竣工后，须进行一次精密测量。 l 在猫道铺架完毕后，应对主塔进行复测，以便依据跨距变化修正基准索股垂度值。 主缆成形夹及压紧梁 丝股整形 暂时就位的索股有待整形 调整股丝 索股重新整型调整索股 （5）PWS主缆架设l基准索股测量和一般索股测量:l 基准索股一般为最初架设的索股（第一根），由于其它索股（或称一般索股）的垂度测定是以基准索股为参照基准，因此基准索股的测定及垂度调整的精度，将控制影响主缆的架设精度。基准索股的测量控制采用绝对垂度法，即指主缆索股测点的绝对高程。 l 一般索股的

21、垂度测定，用大型卡具测定其与基准索股的相对垂度差。l主缆索股安装定位:l 每根钢丝索股安装顺序原则是先主跨后边跨。主跨调整完成后，将索股在索鞍槽口中固定，不允许再发生滑动。主跨索股线形固定后，再进行边跨的调束直至符合要求。第一根索股已安装就位 安装在散鞍槽内的索股 索股整方安装在主鞍槽内主鞍上背索的锚固 张拉完成后的索股及锚体 锚头安装在螺杆后，用千斤顶调整定位4A7A6P5P1 414352定 位3523 76 981 垂 直 测 量2垫 片 调 整3送 出垂 直 测 量4检 算N OO K5锚 跨 拉 力 调 整1 垂 直 测 量2垫 片 调 整3送 出垂 直 测 量4检 算N OO K5

22、 垂 直 测 量垫 片 调 整送 出垂 直 测 量678N O检 算O K锚 跨 拉 力 调 整9垂 度 调 整 方 法 示 意 图L中L边L边索股垂度调整方法示意图索股垂度调整方法示意图索股垂度调整： 主缆索股垂度调整顺序为先主跨后边跨，最后调锚跨。(6)主缆挤紧初紧缆（整圆） 挤紧成型,挤紧方向宜向塔柱方向进行 紧缆机调试实验 紧缆时有六个顶点同时挤压 在跨中紧缆 (7)缠丝缠丝机在工作已完成缠丝后的主缆 (8)主缆架设精度要求主缆架设精度要求 主缆架设精度要求主缆架设精度要求表表序号项 目规定值或允许偏差1索 股高程（mm）基 准中跨跨中L/20000（L为中跨跨径）边跨跨中L/1000

23、0（L为中跨跨径） 上、下游高差10 一 般相对于基准索股0，+52锚跨索股力偏差符合设计要求3主缆空隙率（%）24主缆直径不圆度（%）2注：第4项主缆直径不圆度检查方法紧缆后横竖直径之差，与设计直径相比，测量两索夹间。a、 吊 索 绕 置 于索 夹 的 凹 槽 内扶 手 栏 杆主 缆高 强 螺 栓主 缆扶 手 立 柱扶 手 钢 丝 绳带 吊 耳 的 索 夹吊 索AA截 面 A A吊 索索 夹b、 吊 索 用 钢 销于 索 夹 连 接吊索与索夹的连接示意图吊索与索夹的连接示意图5.索夹与吊索 吊索与主缆通过索夹连接。吊索与索夹的连接方式常采用倒U骑挂式或销接式（销板式）两种，吊索与加劲梁常用锚固于加劲梁吊点处的吊索锚头或销板予以连接。 吊索与主缆索夹、加劲梁间连接关系示例图吊索与主缆索夹、加劲梁间连接关系示例图示 例 图 一示 例 图 二索 夹主 缆索 夹主 缆I-III上 锚 头吊 索 （ 杆 ）减 震 架防 护 罩钢 套 筒加 劲 梁锚 具防 护 罩锚 杯锚 环 地锚式悬索桥吊索下端在吊装加劲梁时与梁段连接；自锚式悬索桥吊索与加劲梁间连接，是通过加劲梁支承体系转换过程中张拉吊索（通过连接杆延长吊索、在梁面张拉）的方式进行连接锚固。张拉顺序及张拉力按设计规定。安装索夹 安装吊索 准备安装吊索销轴 吊索已预先安装到索架上 6.加劲梁加劲梁 钢 加 劲