斜拉桥施工技术之斜拉索图文并茂

1斜拉桥施工技术之斜拉索斜拉索系一种柔性拉杆，是斜拉桥的重要组成部分。斜拉桥梁体重量和桥面荷载主要由拉索传至塔、墩，再传至地基基础。当今国内外各类斜拉桥所用的斜拉索主要采用经多种防腐处理制作的高强平行钢丝和平行钢绞线两种拉索。2平行钢丝拉索概述

平行钢丝拉索是经涂脂处理后按正六边形或缺角六边形平行并拢定形捆扎并轻度扭绞成束后，加缠高强度聚脂包带和热挤高密度聚乙烯塑料(简称HDPE)护套或染色PE护套，再于两端安装钢套管和锚具。1968年5月在美国新港悬索桥上第一次应用平行钢丝索，从此大跨径桥梁建设所需的高强材料实现了一大飞跃。1986年我国在广东九江大桥2×160m跨的独塔斜拉桥上，采用了由当时的湖南路桥总公司与重庆交通科研所在工地共同研制出的我国第一根热挤PE防护扭绞型平行钢丝拉索(又简称PWS索)，这为我国在这一领域的开拓和发展奠定了可贵的基础。历经近20年的发展，我国拉索的设计和生产进入了国际先进行列。已建南京长江二桥拉索最长为337m，重27000kg由241φ7mm高强钢丝组成；在建的江苏苏通长江大桥，主跨1088m，最长索约582m，索径170mm，索重达65000kg。3平行钢丝拉索结构平行钢丝拉索的结构体系可分为三个主要部分。①锚固部分：又分为张拉端锚固与固定端锚固两种形式，其中张拉端锚固由锚筒、锚圈、锚垫板、防护罩等组件组成；固定端锚固由锚饼、锚垫板、防护罩组成。②过渡部分：由钢导管、锚筒过渡延伸钢管、减振器、防水罩等组成；③中间部分：由高强钢丝、玻璃丝带、PE防护、缠包带等组成。近年来拉索制作技术已发展到内层与外层两层PE防护套一次热挤成型，无须再用外层缠包带。单根圆钢丝直径常用5mm、7mm两种，钢丝抗拉标准强度Rb不少于1570MPa；锚具一般采用冷铸镦头锚，以1~2mm的淬硬钢球、环氧树脂铁砂、矿粉、固化剂、增韧剂等材料冷铸而成。拉索制作好后，卷盘运至建桥工地，放索、牵引、安装、张拉，通过索力调整完成拉索的张挂受力。拉索制作有工厂制作与施工现场制作两种形式。目前一般采用工厂制作形式，因为工厂制作，拉索质量容易得到控制。放索有水面放索、桥面放索、桥侧放索三种施工方法。拉索的挂设方法有吊点法、硬牵引法、软牵引法、承重导索法四种。拉索的张拉有一端张拉一端锚固与两端张拉两种。4平行钢丝拉索结构平行钢丝拉索成品索断面图

平行钢丝拉索冷铸镦头锚构造图5钢绞线拉索概述钢绞线拉索是现代斜拉桥拉索中日渐常用的一种。1978年法国建造的勃洛东纳桥，主跨为(143.5+320+143.5)m，首次采用60φj15.2mm钢绞线拉索，应用至今已有26年。在近20年中，钢绞线拉索在欧美、日本等国家得到了广泛的应用。我国1980年在广西红水河修建的主跨96m的铁路桥，首次采用了10φ5.2mm钢绞线作拉索，锚具采用的是销式组合锚具。采用自锚体系夹片式群锚作为钢绞线锚具的新型拉索，在我国应用还不到10年，最早是在湖南的浏阳河大桥上使用，因其材料强度高(抗拉强度大于1860MPa)、牵挂索容易、张拉机具吨位小而有一定优越性。钢绞线拉索的锚具，早期采用的是销式组合锚、弗氏锚、楔型锚等。随着锚具的不断开发、研制、创新，国外有Fressgent和VSL公司先后研制了自锚夹片式群锚体系；国内有HVM、OVM、VSL等厂家生产的自锚夹片式群锚，均广泛地应用于钢绞线拉索的锚固上。这种锚具退锚方便、锚固效果好、操作简便。但钢绞线斜拉索的锚具、夹片、钢绞线三者的工作性能以及拉索在低应力状态或高应力幅与振动疲劳作用下易出现夹片松动导致滑丝现象，值得引起计者与施工者密切注意。一般而言钢绞线拉索的制作方法是在工厂先进行单股钢绞线下料、热挤PE护套，再卷盘运至工地组装，最后进行整索防护。也有在工厂内将单股钢绞线束外涂防锈油脂或镀锌或喷铝后，运至建桥工地，现场下料、穿束、形成钢绞线拉索，再现场进行拉索的防护。因单股钢绞线重量轻，束径小，柔软性好，安装、放索均方便，故常采用桥面进索施工方法。即先安装HDPE套管与两端锚具，然后逐股单根牵挂、单根张拉，最后整索张拉调整索力。6钢绞线拉索结构钢绞线拉索的结构体系由两端的锚固段，隐埋在塔、梁内部的过渡段和外露部分的中间段三部分组成。锚固段分张拉端与固定端，由锚环、锚圈、锚垫板、防水装置，保护装置等组件组成；过渡段组成与平行钢丝拉索相同；中间段由钢绞线、内防护、外防护组成。钢绞线由7根直径5mm或7mm的圆形钢丝绞制成单股钢束，各单股钢束平行排列，形成钢绞线索。单根钢丝标准抗拉强度Rb>1860MPa。国外的钢绞线，如美国、日本，目前已发展到Rb>2000MPa。钢绞线拉索的防护有两种形式：一种是有粘结刚性防护，即将整根拉索穿人一根外套管中，外套管与钢绞线之间压注水泥浆液，因其防护效果欠佳，且换索不便，目前已很少使用，另一种是无粘结柔性防护，又有3层、4层防护之分，是将每一根钢绞线束外涂防锈油脂或镀锌或喷铝后挤裹PE护套，再将若干根带有护套的钢绞线束组装成一根拉索，在拉索外再套一层HDPE(热挤高密度聚乙烯塑料)套管形成无粘结柔性拉索。这种防护形式的拉索目前应用较普遍。7钢绞线拉索结构8钢绞线拉索结构9钢绞线拉索结构10平行钢丝拉索与钢绞线拉索的比较

平行钢丝拉索与平行钢绞线拉索，在加工制作、运输、安装、受力性能、防护性能、维护更换等方面各有优缺点，现比较如下。1．拉索的制作平行钢丝拉索全部在工厂制作完成，目前国内已有专业化的制索工厂，具有成熟的生产工艺，质量控制易得到保证；其受力均匀、轴向刚度较大、材料利用率较高。钢绞线拉索的各个零部件均在工厂制作完成，而大部分的组装、防护工程须在建桥工地完成，受力均匀性较差，要求材料强度相对较高。国际上用群锚与夹片锚固拉索的新型钢绞线拉索在桥梁上使用的年限较短，因而使用经验尚不够成熟。2．拉索的运输、安装平行钢丝拉索：运输需要大直径卷索盘，受公路净空、净宽的限制，需大型起吊设备进行装、卸作业，安装和张拉需要重型千斤顶，张拉端结构内需较大空间，牵挂索时牵引力大，需特殊设计牵引装置。钢绞线拉索：运输时其索盘直径相对较小，装卸作业起吊、运输及安装较容易，挂索时牵引力小，张拉空间相对要求较小，因此钢绞线拉索的大型设备投入少。3．拉索的防护性能平行钢丝拉索索体部分与两端锚固部分均在工厂整体进行加工，施工时间短，整体防护性好，其防护性能明显优于钢绞线拉索。钢绞线拉索的防护层数较多，且钢绞线拉索的防护施工时间长，防护施工的环境条件较差，防护的整体性也较差。钢绞线拉索的锚头与锚下过渡段结合部位是防护薄弱环节。钢套管内压注浆液在拉索的振动与变幅荷载作用下易碎裂、渗水，引起拉索锈蚀，也应引起重视并妥善解决。4．拉索的张挂钢绞线索能化整为零，吊装重量较钢线索轻，但施工工艺复杂，许多工厂化作业需在现场完成，质量不易控制，而且工期要长。

11平行行钢钢丝丝拉拉索索与与钢钢绞绞线线拉拉索索的的比比较较5．拉拉索索的的受力力性性能能平行行钢钢丝丝拉拉索索的的材材料料强强度度较较低低，，Rb≥≥1570MPa，但但受受力力均均匀匀性性较较好好；；钢钢绞绞线线拉拉索索的的材材料料强强度度较较高高，，Rb≥≥1860MPa，当当为为镀镀锌锌钢钢丝丝时时，，Rb≥≥1760MPa，但但受受力力均均匀匀性性稍稍差差。。在在应应力力上上限限为为0.45Rb，疲疲劳劳次次数数为为2××106次的的相相同同条条件件下下，，两两类类拉拉索索的的疲疲劳劳应应力力幅幅均均可可达达到到200MPa。平平行行钢钢丝丝拉拉索索抗抗挠挠曲曲性性能能稍稍弱弱于于钢钢绞绞线线拉拉索索。。在在相相同同设设计计荷荷载载条条件件下下，，平平行行钢钢丝丝拉拉索索的的外外径径较较小小，，直直径径比比钢钢绞绞线线拉拉索索小小30％~40％，，受受力力面面积积显显著著减减少少。。6．拉拉索索的的更换换两种种形形式式的的拉拉索索在在拆拆卸卸过过程程中中方方法法是是一一致致的的，，只只在在安安装装时时有有所所不不同同。。平平行行钢钢丝丝拉拉索索的的更更换换为为整整索索卸卸载载、、退退锚锚、、更更换换，，是是安安装装过过程程的的逆逆过过程程，，施施工工安安全全可可靠靠，，与与钢钢绞绞线线拉拉索索相相比比，，相相对对要要简简便便得得多多。。钢钢绞绞线线拉拉索索安安装装过过程程为为单单根根束束牵牵引引张张拉拉，，由由若若干干根根单单股股钢钢绞绞线线束束组组装装形形成成。。在在组组装装成成索索后后用用水水泥泥浆浆将将若若干干根根单单股股束束浇浇灌灌形形成成整整体体，，或或在在锚锚头头处处用用环环氧氧砂砂浆浆将将单单股股束束粘粘结结成成整整体体。。换换索索时时，，若若按按安安装装时时的的逆逆过过程程施施工工，，对对于于压压注注了了水水泥泥浆浆的的整整索索首首先先要要将将其其分分解解为为互互相相独独立立的的若若干干根根单单股股束束，，在在高高空空斜斜向向空空间间索索上上施施工工，，无无疑疑是是很很困困难难的的；；当当然然，，无无粘粘结结柔柔性性钢钢绞绞线线拉拉索索不不存存在在这这个个困困难难。。若若采采取取整整束束卸卸载载、、退退锚锚，，则则拉拉索索锚锚具具外外露露钢钢绞绞线线应应有有足足够够的的长长度度，，保保证证拉拉索索卸卸载载时时的的回回缩缩量量。。因因千千斤斤顶顶油油缸缸的的长长度度有有限限，，要要分分多多次次进进行行才才能能完完成成。。其其次次，，拉拉索索营营运运几几十十年年后后，，钢钢绞绞线线、、夹夹片片、、锚锚环环三三者者之之间间易易产产生生金金属属互互融融现现象象，，要要使使几几十十副副夹夹片片均均能能同同步步退退出出、、顶顶进进是是有有困困难难的的。。近近年年来来，，已已对对钢钢绞绞线线拉拉索索的的锚锚具具作作了了改改进进，，在在夹夹片片锚锚环环处处表表面面车车螺螺牙牙，，用用镦镦头头锚锚张张拉拉杆杆与与锚锚环环拧拧合合连连接接。。与与平平行行钢钢丝丝拉拉索索换换索索方方法法相相同同，，但但钢钢套套管管孔孔径径要要大大，，削削弱弱了了结结构构的的受受力力性性能能。。7．拉拉索索的的造价价比比较较对于于索索长长短短于于300m、索索重重轻轻于于15000ks的拉拉索索来来说说，，两两种种型型号号拉拉索索的的总总体体费费用用相相差差不不大大。。对对于于超超过过上上述述长长度度与与重重量量的的拉拉索索来来说说，，受受加加工工场场地地、、运运输输、、吊吊装装的的影影响响，，平平行行钢钢丝丝拉拉索索的的总总体体费费用用要要超超过过钢钢绞绞线线拉拉索索。。综上所述，，两种拉索索各有优缺缺点。20世纪七、八八十年代，，国际上普普遍采用平平行钢丝拉拉索。从90年代开始，，钢绞线拉拉索的应用用发展迅速速，特别是是欧美一些些国家，受受平行钢丝丝拉索加工工制作及进进口平行钢钢丝拉索的的限制而大大量应用钢钢绞线拉索索。平行钢钢绞线拉索索的防护措措施与锚固固体系在不不断更新，，我国在20世纪90年代后期也也得到了一一定发展。。12平行钢丝斜斜拉索的安安装放索及索的的移动1．放索为便于运输输及运输过过程中索的的保护，斜斜拉索起运运前通常采采用类似电电缆盘的钢钢结构盘将将拉索卷盘盘，然后运运输。对于于短索，也也有采取自自身成盘，，捆扎后运运输的情况况。根据拉拉索的不同同卷盘方式式，现场放放索时，常常用的有立立式转盘放放索、水平平转盘放索索两种方式式。(1)立式转盘放放索。钢结构索索盘放索时时设置一个个立式支架架，在索盘盘轴孔内穿穿上圆轴，，徐徐转动动索盘将索索放出。(2)水平转盘放放索。对于自身身成盘的索索，则设置置一水平转转盘，将索索盘放在转转盘上，边边转动边将将索放出。。在放索过程程中，由于于索盘自身身的弹性和和牵引产生生的偏心力力，会使转转盘转动时时产生加速速度，导致致散盘，危危及施工人人员的安全全，所以，，一般情况况下要对转转盘设刹车车装置，或或者以钢丝丝绳作尾索索，用卷扬扬机控制放放索。2．索在桥面面上的移动动在放索和挂挂索过程中中，要对斜斜拉索进行行拖移，由由于索自身身弯曲，或或者与桥面面直接接触触，在移动动中就可能能损坏拉索索的防护层层或损伤索索股。为避避免这些情情况的发生生，一般采采取下述方方法对索在在移动时进进行保护。。(1)如果索盘是是水上由驳驳船运来，，对于短索索一般直接接将索盘吊吊到桥面上上，利用放索支架放放索，对于长索索一般直接接在船上设设置放索支支架放索。。采用前者者时要在梁梁上放置吊吊装设备，，采用后者者则需在梁梁端设置转转向装置以以利于索的的移动。对对于现浇梁梁，转向装装置设在施施工挂篮上上，若是拼拼装结构则则设在主梁梁上，要求求转向装置置的半径不不小于索盘盘半径，与与梁体保持持一定间隔隔。(2)滚筒法。在桥面设设置一条滚滚筒带，当当索放出后后，沿滚筒筒运动。制制作滚筒时时，要根据据斜拉索的的布置及刚刚柔程度，，选择适宜宜的滚轴半半径，以免免滚轴弯折折，摩阻增增加。平滚滚之间要保保持合理的的间距，防防止拉索与与桥面接触触。滚筒可可与桥面固固结，也可可与斜拉索索套筒固结结，具体方方法依施工工现场情况况而定。(3)移动平车法法。当斜拉索索上桥后，，每隔一段段距离垫一一个平车，，由平车载载索移动。。梁体顶面面凹凸不平平时会导致致平车运动动不便，所所以平车的的轮子不宜宜太小。与与滚筒法一一样，平车车也要保持持合理的间间距，避免免拉索与桥桥面接触。。(4)导索法。在在索塔上部部安装一根根斜向工作作悬索，当当斜拉索上上桥后，前前端连接牵牵引索，每每隔一段距距离放置一一个吊点，，使拉索沿沿着导索运运动，这种种方法能省省去大型牵牵索设备，，可安装成成卷的斜拉拉索。(5)垫层法。对于一些些索径小、、自重轻的的斜拉索，，可在梁面面放索线上上铺设麻袋袋、草包、、地毯等柔柔软的垫层层，就地拖拖移。13平行钢丝斜斜拉索的安安装斜拉索的塔塔部安装一般情况下下，可根据据斜拉索张拉方式确确定拉索的的安装顺序序，拉索张拉拉端位于塔塔部时可先先安装梁部部拉索锚固固端，后安安装塔部拉拉索锚固端端；反之，，先安装塔塔部，后安安装梁部。。塔端拉索索锚固端安安装的方法法一般有吊点法、吊机安装法法、脚手架法、钢管法等。塔部拉拉索张拉段段安装的方方法一般有有分步牵引法法、桁架床法等。对于两两端皆为张张拉端的斜斜拉索，可可选择其中中适宜的方方法。脚手手架法、钢钢管法和桁桁架床法都都要在悬挂挂斜拉索的的位置搭设设支架，安安装复杂、、速度慢，，只适应低低塔稀索。。现代斜拉拉桥多为大大跨、高塔塔、密索体体系，以吊点法、吊机安装法法及分步牵引法法为主。安装斜拉索索前应计算算出克服索索自重所需需的拖曳力力，以便选选择卷扬机机、吊机及及滑轮组配配置方式。。塔部安装装张拉端时时，先要计计算出各施施工阶段的的索力，然然后选择适适当的牵引引工具和安安装方法进进行拉索安安装。由理理论分析可可知，当矢矢跨比小于于0．15时，可以用用抛物线代代替悬链线线来计算曲曲线长度。。14平行钢丝斜斜拉索的张张拉15斜拉索的临临时减震16平行钢丝斜斜拉索施工工平行钢丝斜斜拉索的施施工过程请看一段演演示动画17钢铰线拉索索现场施工工斜拉索索体体结构（斜斜拉索锚具具总图扫描描）18钢铰线拉索索现场施工工张拉端锚具具张拉千斤顶顶19钢铰线拉索索现场施工工逐根钢绞线线挂索外套HPE护管安装20钢铰线拉索索现场施工工前支点式挂挂篮固定端端斜拉索索索力转换21钢铰线拉索索现场施工工斜拉索调索索,梁段标高调调整22钢铰线拉索索现场施工工斜拉索施工工准备1、斜拉索产产品生产2、斜拉索钢钢绞线备料料3、斜拉索施施工平台斜拉索施工工工艺1、斜拉索施施工工艺流流程2、锚具安装装工艺3、PE管焊接安装装工艺4、转换装置置安装工艺艺5、单根挂索索工艺6、单根张拉拉工艺7、夹片防松松工艺措施施8、减振工艺艺措施9、整体张拉拉工艺10、索力转换换工艺11、调索工艺艺1斜拉索施工工工艺流程程图工厂备料、、下料、运运输料盘运输工作平台设设计、搭设设起重设备安安装钢绞线卸盘盘、排列上、下锚具具检查、安安装张拉设备安安装牵引设施安安装PE圆管安装单根挂索单根张拉紧索、索箍箍、减振器器\防松装置安安装整体张拉索力转换循环调索索体外防护护锚具防护N次2.锚具安装工工艺图3.HDPE圆管安装图图示26HDPE护管吊装示示意图4、索力转换换装置装配配图示5.1、单根挂索索工艺流程程钢绞线索盘放线架置于塔柱与下端锚固定点之间穿上端及下端锚具牵引索张拉端通过循环索牵引到塔外平台与上端牵引索联接下端钢绞线与固定端牵引索联接将钢绞线牵引出下端锚具一定长度，安装夹片锚固上端塔内牵引索继续牵引钢绞线穿出张拉端锚具到满足工作长度安装临时夹片、锚固、拆下牵引索，下放，牵引另一根预紧张拉5.2、单根挂索索示意图30斜拉索挂索索示意图6、单根张拉拉示意图32钢绞线拉索索单根张拉拉示意图7、夹片防松松工艺措施施图示8、斜拉索减减振工艺措措施图示9、整体张拉拉示意图36钢绞线拉索索整体张拉拉示意图10、索力转换换工艺图示示11、斜拉索调调索在梁段拼装装过程中或或成桥后，，如需调整整桥面标高高，则需进进行整体调调索11.1.调索工况：：由监控指指令通知而而定。11.2.调索次数：：由监控指指令通知而而定。11.3.调索顺序：：由监控指指令通知而而定。11.4.调索控制索索力：由监监控指令通通知而定。。11.5.调索方式：：一般在上上端利用整整体张拉设设备进行，，如调整量太大，可可考虑采用用单根钢绞绞线调索方方式。11.6.调索工艺：：整体调索索工艺、过过程、控制制方法与整整体张拉工艺一致。。1、索体防腐索体材料采采用带PE环氧涂层钢钢绞线，PE层与钢绞线线间涂专用用油脂，如如果在下料料、挂索使使用过程中中发现PE有破损之处处，立即用用焊枪修补补，谨防钢钢绞线锈蚀蚀。索体外用HDPE圆管防护，，成桥调索索结束，并并将减振器器固定后，，固定已预预先套在管管外的防水水罩，与两两端预埋管管联接，可可有效防止止水份进入入PE管内，并隔隔绝了紫外外线照射，，进而起到到保护索体体的作用。。斜拉索防护护1、索体防护护2、斜拉索锚锚具内注浆浆3、斜拉索锚锚具外防护护下端防水罩罩示意图2、斜拉索锚锚具内注浆浆锚头内钢绞绞线由于挂挂索、张拉拉需要，两两端PE需剥除，剥剥除段钢绞绞线必须进进行有效防防护，方法法是在锚具具内灌注防防腐油脂或或水泥浆（（待设计确确定）。注注油或注浆浆设备采用用OVM活塞式注浆浆泵，待整整体张拉后后，用该泵泵把油脂压压进锚具内内。（如注注油不