第五册 缆索系统

广州市新光快速猎德大桥工程（第一标段）施工图设计第五册缆索系统PAGE第5页共5页设计说明前言本册为第五册:缆索系统广州市新光快速路猎德大桥工程（第一标段）设计文件共分七册，文件组成如下：第一册主桥基础构造第二册索塔与桥墩第三册加劲梁（一）第四册加劲梁（二）第五册缆索系统第六册引桥第七册附属工程1.概述1.1综述猎德大桥位于广州市新光快速路K1+438.064(塔中心里程)位置处，是广州市新城市中轴线核心景观区域，其景观效应至关重要。广州市委、市政府对大桥的建设十分重视，于2004年5月在全国范围内组织了该桥的方案竞赛，从众多的方案中评选出了两个方案——两跨独塔自锚式悬索桥和三跨中承式系杆拱桥。2005年1月又以这两个方案的深化、优化设计为基础进行初步设计和施工图设计招标。我公司中标后综合了各投标单位的优点，对这两个方案进一步优化、深化。2005年3月26-27日在广州白云机场训练基地进行方案设计的评审，在认真领会专家的建议和意见后，根据评审意见全面开展了初步设计，于2005年5月30日完成初步设计。2005年7月4-5日，由广州市建设科学技术委员会办公室在广州大厦组织召开了广州猎德大桥初步设计评审会。在认真听取专家的建议和意见并结合设计咨询单位的咨询意见后，根据评审意见全面开展了施工图设计。1.2设计依据中标通知书及工程设计合同广州市猎德大桥初步设计评审会专家组意见广州市建设委员会文件，穗建计复[2005]122号“关于广州市猎德大桥方案设计的批复”广东省地质建设工程集团公司《广东省广州市猎德大桥系统工程地质灾害危险性评价报告》(电子文件)猎德大桥系地质灾害危险性评估图(电子文件)广州市发展计划委员会文件穗计城[2004]89号“转发省发展改革委关于广州市新光快速路项目可行性研究报告的批复的通知”《关于提供猎德大桥系统工程规划设计条件的复函》(穗规函[2005]1178号)《关于猎德大桥系统工程通航要求的复函》(穗港局函[2004]1号)《关于要求提供猎德大桥工程水利要求的复函》航道水深图(复印件)猎德大桥段地质详勘资料《新光快速路猎德大桥段相关路的规划设计文件》《广州市新光快速路猎德大桥段工程环境影响初步分析及环境保护措施》，广州市环境保护科学研究所《广州市猎德大桥系统工程交通量预测》，广州市交通规划研究所1.3设计规范和设计标准1.3.1主要设计规范和参考规范《城市桥梁设计准则》(CJJ11-93)《城市道路设计规范》(CJJ37-90)《城市桥梁设计荷载标准》(CJJ77-98)《城市道路交通规划设计规范》(GB50220-95)《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ50-2001)《城市道路照明设计标准》(CJJ45-91)《公路工程技术标准》(TJGB01-2003)《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》((JTGD62-2004)《公路悬索桥设计规范》(报批稿)(参考)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)《通则、定义、符号和图样表示法》（GB/T1182-1996）《公差与配合》（GB/T1800~1804-1992）《形状和位置公差未注公差值》（GB1184-1996）《表面粗糙度符号代号及其注法》（GB/T131-1993）《焊缝符号表示法》（GB/T324-1988）《碳素结构钢》（GB/T700-1988）《优质碳素结构钢》（GB/T699-1999）《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-1994）《合金结构钢》（GB/T3077-1999）《一般工程用铸造碳钢件》（GB/T11352-1989）《制绳用钢丝》（GB/T8919-1996）《钢丝绳》（GB/T8918-1996）《铸钢件磁粉探伤及质量评级方法》（GB/T9444-1988）《铸钢件超声探伤及质量评级标准》（GB/T7233-1987）《铸钢件渗透探伤及缺陷显示迹痕的评级方法》（GB/T9443-1988）《建筑物防雷设计规范》（GB5005-94）《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCES01-2004)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）在本桥施工图设计过程中，严格执行《中华人民共和国工程建设标准强制性条文》（公路、桥梁部分），无违反强制性条文的情况。1.3.2设计技术标准1、道路等级：城市Ⅰ级主干道。2、计算行车速度：60km/h。3、道路宽度：双向6车道，两侧设行人、自行车道，宽3.75m。4、道路交通通行净空：不小于5.0m。5、设计荷载：汽车荷载为城-A级（主桥设计荷载为公路Ⅰ级）；人群荷载根据《城市桥梁设计荷载标准》的4.1.9条有关规定取用；路面计算荷载：BZZ-100型标准车。6、最大纵坡：2.5%。7、最高通航水位：H1/20=7.37m(广州城建高程系统)；珠基H1/20=2.37m（由珠江水利委员会提供）。8、通航净空：通航孔跨度不小于180m，通航净空不小于10m；航道位置偏南岸，水深约5～7m；珠江河岸按50年一遇洪水设防。9、设计洪水频率：300年一遇。H1/300=7.73m(广州城建高程系统)；珠基H1/300=2.73m（由珠江水利委员会提供）。10、设计风载：根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）附录A，广州市10m高度处100年一遇的10min平均最大风速（基本风速）为。11、地震烈度：根据国家标准《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，测区地震动峰值加速度为0.1g，地震动反映谱特征周期为0.35s。根据地震危险性分析结果以及未来50年10%概率烈度计算值，本工程场地基本烈度为Ⅶ度，设防烈度为Ⅶ度。2缆索系统设计要点2.1桥型布置塔顶处主缆中心线理论交点的高程为110.095m(广州城建标高系统高程)，两缆横向相距4m。主缆两端经散索套(鞍)直接锚于加高砼梁中，两缆锚固点中心在横向相距27.1m。主缆为非对称空间布置，主跨跨度为213.8m，垂跨比为1：12.5，垂度为16.74m；边跨跨度为161.8m；理论散索长度主跨、边跨分别为9.8、10.0m。2.2设计荷载（1）恒载：包括主缆、吊索、索夹、主缆防护、加劲梁、桥面系等的自重（2）可变荷载：温度荷载：设计基准温度20℃，体系升温钢结构按30℃、混凝土按20℃计；体系降温按-20℃计。地震烈度：地震动峰值加速度0.1g，地震动反映谱特征周期为0.35s。其余荷载见主要技术指标。2.3专项技术标准在主要荷载作用下，主缆安全系数≥2.5在主要荷载作用下，吊索安全系数≥4.0；更换吊索时，在限制车辆通行情况下，同一吊点的另外一根吊索的安全系数≥2.5主缆空隙率：索夹内取18% ，索夹外取20%2.4设计计算计算考虑了几何非线性和初应力的影响，采用有限位移理论的有限元程序进行分析。主缆、吊索按容许应力法设计，除考虑主应力外，还计算了次应力，并根据不同的工况进行应力组合。主缆线形计算时，主缆自重考虑为沿缆长方向的均布荷载，吊索、索夹、加劲梁自重及二期恒载均按吊点集中力考虑。活载计算时，按照《公路桥涵设计通用规范》（JTG60-2004）的荷载标准。2.5结构设计主缆系统全桥共设两根主缆，其结构为预制平行丝股(PWS)，每根主缆由33股127丝φ5.3mm的镀锌高强钢丝组成，公称抗拉强度为1770MPa，其锚固体系采用冷铸锚具。吊索系统根据吊索受力特点，并综合考虑材料性能、制造加工、安装维护、后期更换等因素，本桥采用钢丝绳吊索，每侧吊点设两根吊索。吊索与索夹采用骑跨式连接，吊索与加劲梁采用球形铰连接，以减小吊索的弯折。吊索钢丝绳公称直径为φ64mm和φ48mm两种，公称抗拉强度为1870MPa，结构形式为6×55SWS+IWR。吊索钢丝绳最小破断力分别为2720KN、1530KN。吊索锚头采用热铸锚，锚杯内浇注锌铜合金。锚杯与高强钢拉杆连接。拉杆采用φ92mm和φ72mm两种直径的40Cr钢拉杆，钢拉杆下端设置球形铰，吊索长度由螺母调节，用以消除制造、架设引起的吊索长度误差。锚杯口设有氯丁橡胶浇制的缓冲器，以改善吊索的弯折疲劳性能。为将吊索平行束紧，在主缆中心下1.0m处设置吊索夹具，吊索的相应部位设有锥形铸块，以定位支撑吊索夹具并保护吊索钢丝绳。对于悬吊长度大于20m的吊索，需在悬吊长度的中央设置减振架，以将一个吊点两根吊索的四肢互相联系，减少吊索的风致振动。3缆索系统制造加工要点3.1总体要求悬索桥是以缆索系统为主要承重构件的结构，其强度和几何形状主要依靠缆索的强度和索长来保证。尤其是索长，除直接影响结构几何形状外，还影响结构受力，从而影响强度。因此，主缆的强度和几何形状、吊索的强度和长度及位置必须在材料、制作、安装三个环节加以保证。3.2主缆索股的制作索股制造单位应编制“索股制作工艺细则”，经审查后，根据该细则进行试生产。待试制索股通过质量评定后，方可申请开工，批量生产。编股时应记录所使用钢丝的盘号，并从检验记录中查得抽检钢丝的线径和弹性模量，统计出钢丝的平均线径和弹性模量。编入同一索股的平均钢丝直径应为5.30±0.03mm。按设计确定的索股无应力长度及各标记点间的距离，经过温度修正后，制造索股基准丝，然后在编索生产线上编制索股。索股断面呈六边形，六边形的左、右两个顶点分别设置着色丝和基准丝，安装索股时需通过着色丝检查索股是否扭绞。每根索股内的钢丝在全长范围内应保持平行，不允许出现交叉和扭绞现象，索股内127根钢丝的长度应尽量保持一致，以保证受力均匀。索股每隔1.5m用强力纤维带绑扎定型，主缆中相邻索股的绑扎带位置应错开设置，以减少主缆的空隙率。每根索股沿长度方向均应有5个标记点，分别是：主鞍座标记点，南、北散索鞍（套）标记点，索股两端标记点。各标记点在预制索股的相应位置处加以标记，具体要求是：用两种颜色对比强烈的油漆，根据基准丝标记点位置，在索股整个周边涂刷标志，使标记点位于两种色漆的交界处。标记后的预制索股应及时浇注锚杯，制成成品索股，并于锚头侧面标明索股编号，然后卷入索盘，索盘直径必须满足放索要求。在索股的制作、运输、存贮过程中应保证钢丝的锌层不受损伤及有害物的污染，并要做防锈保护。主缆索股测长精度要求为：基准丝1/15000，标记点间距离1/15000。3.3吊索制作吊索钢丝绳下料前必须进行预张拉。预张拉力为钢丝绳公称破断荷载的55%，持续1小时，以消除非弹性变形。判定标准是：最后两次预张拉的非弹性变形之差不大于预张拉长度的0.15‰。为了保证安装在同一吊点处的两根短吊索预张拉效果一致，吊索总成长度小于18m的吊索钢丝绳应串联预张拉。吊索钢丝绳应在设计恒载拉力下做标记。下料必须用软钢丝捆扎端头并采用砂轮切割，不得采用火焰切割。吊索锚头浇铸后，还应通过调整螺母来精确调整钢拉杆长度，使吊索能满足设计规定的精度值。吊索测长精度要求：标记点间距1/5000，成品吊索总长度1/3000。吊索的索长是在设计的恒载重量下计算得出的，吊索制作时应根据实际的主缆架设误差、恒载以及反馈的各种实际误差，重新确定索长，进行有效的索长控制。3.4各零部件的制作铸钢件的铸造a.铸造模型尺寸应考虑铸件的收缩量b.铸件用砂必须采用优质砂。要保证铸件表面光滑，不粘砂，砂型应用干燥型或自硬型c.铸造钢水应充分精练纯净，尽量减少非金属夹杂物，应从炉中取样进行化学成分分析，保证钢水质量d.应采用高强度的耐火釉砖作烧口系统，并应保证钢水能顺利凝固和得到充分的补灌，防止浇铸系统中的型砂剥落而使铸件夹砂e.浇铸完成的铸件应逐渐冷却，避免由于铸件应力或局部冷却产生的热应力使铸件变形或开裂。拆箱后应全面清砂，去除冒口、飞翅等附属物f.铸件清砂后，应对铸件进行尺寸和形状的检查，尺寸应符合CT13~CT15级公差，并保证有足够的加工余量。对规定部位取样检验，初步确定铸造质量。热处理a.铸钢件清砂后，必须经整体退火处理，以消除铸造应力，整形或缺陷修补后再经正火加回火处理b.碳素结构钢、合金结构钢的热处理按国家标准中的规定进行，并按图纸要求验收机械加工a.图纸规定的、用去除金属的方法来达到的表面粗糙度、尺寸和精度的各表面，应采用机械加工的方法进行加工b.加工机床应能满足图纸中规定的对工件精度的要求c.构件的边缘及螺孔口均需倒角处理无损探伤a.铸钢件清砂后去除氧化皮，在铸件边角处进行磁粉探伤，按《铸钢件磁粉探伤及质量评级方法》（GB/T9444-1988）的有关规定进行检查，二级合格b.铸钢件经粗加工后，应按GB/T7233-1987的要求进行超声波探伤，对于锚杯的评判标准为二级合格；其他铸钢件的评判标准为三级合格c.其他各零件的无损探伤按图纸规定的要求进行铸钢件超标缺缺陷的修补补发现现铸钢件的的表面或内内部有超标标缺陷，应应及时修补补。同一零零件的修补补点不得超超过2个，同一一修补点的的修补不得得超过2次a.缺陷的的修补，应应按以下要要求进行①用空气碳弧弧切割或机机械加工的的方法，去去除缺陷，并并用砂轮将将修补面整整平②用渗透探伤伤的方法，证证实缺陷已已去除干净净③修补前需将将修补处局局部加热至至100℃以上④采用与母材材强度相当当的焊条将将缺陷处焊焊平，补焊焊时必须用用平焊焊接接⑤将焊处打磨磨平整，并并采用缺陷陷检查的探探伤方法，验验证缺陷确确已消除⑥补焊后，需需对修补处处进行局部部退火b.当为焊焊补准备的的坡口深度度不超过厚厚度的20%、坡口长长度不超过过4倍壁厚时时，可由制制造厂自行行补焊，并并做好补焊焊情况记录录备查。超超过上述规规定的缺陷陷，应进行行协商后再再行处理c.铸造表表面（包括括机械加工工后表面）发发现的缺陷陷，如缺陷陷不超过665cmm2，深度不不超过该处处铸件厚度度的10%，允许补补焊后不进进行热处理理。超过上上述规定则则需重新进进行热处理理d.铸钢件件加工后表表面不得有有可见缺陷陷，如气孔孔、砂眼、缩缩松等，检检查发现的的缺陷应按按上述要求求进行修补补。非加工工面局部不不超过5mm的凹凹坑、气孔孔等缺陷可可不进行修修补3.5热铸铸锚的浇注注和检验⑴热铸锚的的锚杯必须须按设计要要求进行严严格检验后后方可使用用。锚杯内内灌注的锌锌铜合金，应应严格控制制纯度及配配合比。⑵合金灌注注温度为460±±10℃，灌注合合金前应将将锚杯预热热至150±±10℃。⑶锚杯和吊吊索在浇注注台上垂直直固定，将将插入锚杯杯部分的钢钢丝呈同心心圆散开，应应保证索股股中心与锚锚杯中心完完全一致并并保证钢丝丝的任何部部位不与锚锚杯接触。合合金灌注后后索股与锚锚头端面的的垂直度应应控制在90±00.5°。⑷合金灌注注应密实，内内无气孔，实实际灌注量量应为理论论灌注量的的92%以上。⑸锚头及浇浇注的合金金完全冷却却后，对浇浇注质量做做如下检验验：将锚头头固定在顶顶压台上，在在出口端的的索股上做做刺骨标记记，将顶压压头顶在浇浇注好的合合金上，按按规定的顶顶压力持荷荷5miin，卸压后后测量索股股的外移量量，小于55mm为为合格。否否则，应将将注入的合合金熔化，重重新进行浇浇注，重注注只许一次次。⑹在正式批批量生产前前，为验证证锚头浇注注工