独塔双索面双层斜拉桥施工技术

独塔双索面双层斜拉桥施工技术天津第六市政公路工程有限公司薛长迁

2014年5月主要内容第一部分斜拉桥简介一、斜拉桥的结构二、斜拉桥的发展第二部分新世纪大桥施工实例一、新世纪大桥概述二、施工顺序三、施工方法（一）主桥施工（二）引桥施工（三）桥面铺装第一部分斜拉桥简介

斜拉桥(Cable-stayedbridge)的上部结构由梁、索、塔三类构件组成。它是一种桥面体系以加劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主、支承体系以斜索受拉及桥塔受压为主的桥梁。一、斜拉桥结构

二、现代斜拉桥发展（一）现代斜拉桥发展的原因与条件1、对300m～800m跨度最有竞争力；与悬索桥相比，斜拉桥有比较好的刚度。2、景观方面的新颖感；塔的型式多样性，拉索布置的灵活性，可以构造出许多新型的桥梁形式。3、新材料开发配合；高强度钢索材料的发展，防腐技术的提高。4、设计理论和计算技术的进步；抗风抗震的计算理论有了长足的进展，电子计算机有限元分析计算软件的应用。5、施工技术的进步；自架式平衡施工技术的发展，施工控制技术的进步。6、整体桥面的开发与配合。扁平箱形截面的构造技术的发展。（二）斜拉桥种类的多样化斜拉桥从早期的钢斜拉桥，发展到预应力混凝土斜拉桥、结合梁（叠合梁）斜拉桥、混合梁（即边跨混凝土梁与主跨钢梁连结）斜拉桥。

上图为天津保定桥，该桥为钢与混凝土组合结构，主跨采用钢箱梁结构，边跨采用预应力混凝土箱梁结构。桥梁主塔高50米采用风帆造型。

独塔双跨式斜拉桥常布置成两跨不对称的形式，即分为主跨与边跨；也可以布置成两跨对称的形式。（三）主塔双跨斜拉桥

陕西咸阳渭河二号大桥是目前西北地区最大的单塔斜拉式大桥，于1995年12月19日建成通车。

概述

新世纪大桥两侧长堤间距约1200m，主河槽宽度约260m，桥宽约40m，桥梁全长约800m（其中主桥钢箱梁200m，引桥现浇预应力连续箱梁每侧各300m）。第二部分新世纪大桥施工实例一、新世纪大桥概述桥梁总体设计

新世纪大桥由主桥及两侧引桥两部分组成，主桥桥型为支承体系独塔斜拉桥，跨径布置为100m+100m=200m，塔高80m。全桥跨径布置：引桥（10×30m）+主桥（100m+100m）+引桥（10×30m）=800m。根据桥梁结构形式的变化，引桥断面采用左、右分幅设置，主桥则为整体单幅设置。主桥桥型为支承体系独塔斜拉桥，跨径布置为100m+100m=200m，塔高80m。主梁为钢箱梁，梁高2.5m，主塔为钢塔。

主塔桥塔外形图主塔塔高80m，顺桥向塔顶宽宽4m，经过直线段和和曲线段过渡到到承台顶，在12.2m塔高位置，主塔塔分成两个塔柱柱，单塔柱宽度度约4.2m，横桥向塔顶宽宽度为3.6m，经过曲线过渡渡到承台顶宽约约6.8m。施工整体部署二、施工顺序主塔下部结构、、钢箱梁预拼装装、拖拉平台搭搭设-----桥塔搭设至1/3高度、第12轴至11轴钢梁拖拉就位位-----桥塔支支撑搭搭设-------桥塔组组装到到顶、、主梁梁安装装焊接接完毕毕-----挂索------体系转转换-----拆除支支架-----桥面铺铺装。。引桥结结构基基本与与主桥桥结构构同步步施工工，仅仅靠近近主桥桥西侧侧10轴40m长箱梁梁在主主桥完完成后后施工工。（一）主桥桥下部结构构与钢桥支支撑体系同同时施工（二）主桥桥1/3高度钢塔与与12轴至11轴钢箱梁同同时施工（三）桥塔塔组装到顶顶、主梁安安装焊接完完毕1、桩基施施工主桥桩基基础采用用1.8米直径钻钻孔灌注注桩，拟拟投入2台旋挖钻钻机，先先期利用用30工作日内内时间内内完成主主塔区域域48根桩的施施工，再再由中间间至两边边依次完完成主桥桥边墩基基础。（一）主主桥施工工三、施工工方法2、承台施施工主塔承台台拟采用用单层钢钢板桩围围堰、架架设承台台支撑模模板结构构体系。。承台采用用分层连连续浇筑筑，施工工过程中中采用劲劲性骨架架做好塔塔脚预埋埋，确保保其定位位准确。。主塔承台台高4.5米，顺桥桥向长22.5米，横桥桥向长55.5米，浇筑筑方量达达4700多立方。。承台施工工顺序：：1、设钢板板桩围护护，实施施开挖；；2、浇筑10cm素混凝土土垫层；；3、在垫层层上施工工钢塔柱柱脚40cm厚混凝土土承力板板；（1）施工前前精确放放样钢塔塔柱脚的的平面位位置（2）紧贴柱柱脚外轮轮廓预埋埋6块1.2x1.2m厚1cm钢板，2块0.5x0.5m厚1cm钢板。4、安装钢塔柱柱脚，并固定定；5、支设承台模模板、进行钢钢筋绑扎；6、安装冷却管管；7、混凝土浇筑筑。承台大体积混混凝土防裂措措施:3、在混凝土中中预埋直径为为40mm冷却水管降温温。水平间间1000mm，上下间1000mm。布置3层。4、对承台进行行分层测温，，测温孔均匀匀分布于基础础平面，并同同时测定环境境温度，直至至温度稳定为为止。根据温温度变化采取取相应措施。。1、采用水化化热比较低低的水泥，，通过掺加加合适的外外加剂可以以改善混凝凝土的性能能，提高混混凝土的抗抗渗能力。。2、采选用粒粒径较大、、级配良好好的石子配配制的混凝凝土。承台内冷却却管布置图图3、主塔塔脚脚塔脚施工分分两步进行行，第一步步施工至承承台顶部1米，第二步步施工至塔塔座上2米，做好塔塔脚精确定定位后进行行外包混凝凝土施工。。施工控制重重点：保证承台内内塔柱安装装精度柱脚内塔柱柱安装立面面图柱脚内塔柱柱安装平面面图4、钢构件加加工运输本工程钢构构件均在指指定钢结构构工厂内生生产半成品品，运输至至现场预拼拼装后实施施安装焊接接。根据全桥具具体的结构构形式，将将节段划分分成若干单单元，并根根据单元的的类型设置置不同的组组装与焊接接胎架进行行单元制造造。在面板板单元中，，为减少单单元件焊接接变形，在焊接胎架架制造时根根据焊接变变形的方向向预设了反反变形数值值。在焊接工工艺上大量量采用了药药芯焊丝CO2气体保护自自动焊。板板单元按不不同的编号号进行分类类存放。钢构件加工工a、板加工钢箱梁立体体单元制造造主要完成成腹板与面面（底）板板组合焊缝缝以及内部部横向加劲劲肋连接焊焊缝的焊接接、箱梁立立体单元端端口修整、、临时连接接件的安装装工作。总装胎架安放底板组焊腹板板单元组装立板板单元组焊面板板单元钢构件加加工b、钢箱梁立立体焊接接经检验合合格并做做好标记记后钢板板即可以以用抛丸丸机进行行表面抛抛丸处理理，处理理等级必必须达到到标准规规定中的的Sa2.5级，并进进行检验验。本工程需需在现场场硬化一一块场地地，以便便在现场场设置整整板抛丸丸设备和和数控切切割设备备。钢板表面面处理后后在8小时内即即涂装底底漆，涂涂饰底漆漆之前必必须将抛抛丸处理理后的钢钢板表面面吹扫干干净。每每道漆膜膜厚度须须达到20～25um。钢构件加加工c、钢板的预预处理d、涂装底漆漆（1）板面平平整度的的控制。。在焊接接前，将将切割下下料的板板件校平平，使板板料的不不平度控控制在1.5mm/m以下。（2）焊缝坡坡口型式式及尺寸寸。在在保证焊焊缝熔透透，焊缝缝与母材材等强度度的原则则下，采采用“X”形坡口，，焊缝坡坡口角度度选为40度。（3）预热。。为了减减少焊接接应力，，加速氢氢的扩散散，避免免产生淬淬硬组织织，防止止焊接冷冷裂纹，，焊前进进行预热热处理。。预热方方法采用用平板式式低电压压高温电电加热器器。e、厚板焊接接质量保保证措施施钢构件加加工（4）层间间温度度控制制。焊焊缝层层间隔隔温度度应控控制在在110～120℃℃之间，，当层层间温温度大大于200℃℃时，待待温度度降低低后，，再继继续施施焊。。（5）焊后后处理理。。焊后后立即即用石石棉布布盖住住焊缝缝,采取保保温措措施，，使其其冷却却速度度均匀匀。特特殊情情况时时，将将焊件件（局局部））加热热到250℃℃并保温温一段段时间间，促促使氢氢的逸逸出，，降低低氢致致裂纹纹的敏敏感性性。（6）多层层焊施施焊过过程中中每焊焊完一一道，，必须须将熔熔渣清清除干干净，，并将将焊缝缝及附附近母母材清清扫干干净，，再焊焊下一一道。。已完完工焊焊缝亦亦应按按上述述要求求清理理。钢构件件加工工针对低低合金金结构构钢厚厚板焊焊接，，采用用焊前前预热热，层层间温温度控控制，，焊后后热处处理等等工艺艺措施施，达达到控控制焊焊接撕撕裂缺缺陷的的目的的。预预热的的方法法采用用电热热板和和火焰焰加热热。焊接过过程中中，严严格按按照焊焊接工工艺控控制每每一道道焊缝缝的电电流、、电压压及焊焊接速速度。。按照照工艺艺评定定中试试板制制作参参数控控制焊焊接过过程中中每一一道焊焊缝的的温度度。对对于厚厚板特特殊接接头形形式在在焊接接过程程中进进行焊焊接处处理。。焊后后马上上进行行后热热保温温处理理，以以防止止裂缝缝及延延迟裂裂纹的的产生生。g、钢结构构焊接接应力力消除除钢构件件加工工（1）主梁梁分段段主桥顺顺桥向向共总总体划划分27个结构构段，，40m宽钢桥桥横桥桥向在在桥中中间避避开第第三道道纵肋肋进行行拆分分，每每段长长7m，单元半成成品尺寸为为7x18m、7x22m每段钢箱梁梁在在预拼拼装平台上上焊接。钢钢箱梁总重重4200t。5、钢箱梁安安装（2）钢箱梁施施工总体方方案本工程钢箱箱梁采用拖拖拉法施工工。在西侧侧引桥10轴位置设钢钢箱梁预拼拼装及焊接接平台，实实施拖拉施施工之前保保证三个施施工段预拼拼焊接完成成。对每一一施工段左左右两幅箱箱梁进行拼拼装焊接，，并根据事事先固定的的定位埋件件精确调整整箱梁初始始位置，在在支架顶面面设置五组组滑道。滑滑道与桥面面系之间放放置10组滑靴，通通过两台JM10慢速电动卷卷扬机作为为牵引设备备，沿桥轴轴纵向分段段拖拉至相相应的设计计位置，各各段组装成成形最后拆拆除附属设设备，落梁梁就位，进进而成桥。。单元钢梁进进入现场后后采用QUY150A型150吨履带将单单元箱梁吊吊至预拼装装平台上。。吊车吊装装参数为36m主臂，回转转半径18m，最大吊重重120吨。（3）拖拉平平台搭设（3）拖拉平台台搭设钢箱梁安装装支架采用用600*10mm钢管布置，，钢管不插插入地面，，每四根为为一组，钢钢管横向净净间距为1m，纵向净间间距为3.4m，组间距7.4m。支撑在施施工完成的的条形基础础上，经地地基承载力力计算，基基础截面尺尺寸为7000x3000x1000mm，基础顶面面与埋于河河床顶面下下1m。上部受力力平台由双双拼36#工字钢承重重横梁、纵纵向采用双双拼64式军便梁作作为承载纵纵梁，承载载纵梁上设设置间距为为1m的单拼32#工字钢作为为分配横梁梁，分配横横梁上为纵纵向轨道，，组成上部部受力平台台。工字钢钢与军便梁梁之间通过过框式门形形卡固定，，同时相邻邻军便梁之之间用剪刀刀撑进行加加强。（4）拖拉场地地布置图钢箱梁安装装施工与主主塔施工同同步进行，，根据施工工总体安排排在主塔施施工阶段需需设置顺桥桥向和横桥桥向的钢支支架（详见见主塔施工工方案），，提出两种种施工顺序序：1、由10轴向12轴依次安装装钢箱梁根据总体施施工进度安安排在2014年5月底即可完完成100m箱梁施工，，主塔于2014年6月施工至1/3处即需要搭搭设钢支架架，影响后后续11轴～12轴钢箱梁拖拖拉施工，，需重新调调整钢箱梁梁拼装焊接接作业区，，不满足精精细化施工工要求。2、由12轴向10段依次安装装钢箱梁根据上述计计划安排，，在施工完完成12轴～11轴钢箱梁后后主塔仍处处于下部结结构施工阶阶段，暂不不存在搭设设钢支架的的情况，同同样不存在在作业区二二次倒运的的问题，故故通过经济济效果比较较选择该方方案。（5）钢箱梁梁安装顺序序确定拖拉顺序示示意图（6）现场钢箱箱梁预拼装装A、前期完成成的工作①在钢构件件加工厂内内制作完成成后已实现现了预拼接接安装精度度。②在加工厂厂内沿钢箱箱梁纵向（（施工段长长度）梁顶顶板底板均均已划定四四道定位线线，定位线线等间距布布置。现场150t履带吊就位位。③在预拼装装平台上已已划定钢箱箱梁入位控控制线，并并安装定位位钢板。钢箱梁预拼拼装入位示示意图（7）拖拉安装装在主桥12轴外侧设两两台卷扬机机实施拖拉拉施工，依依次由12轴向10轴施工。（8）拖拉施施工导向装装置设置拖拉过程中中导向装置置分为楔形形导向滑板板和导向纠纠偏器。楔形导向滑滑板装置的的制作采用用钢板作成成反力架，，每隔6m成对地安装与钢钢梁两侧的Ⅰ32a工字钢分配梁上上，并与之焊接接牢固，反力架架内用方木块垫垫实，靠主梁边边留出约10cm间隙，当需要调调整主梁轴线时时，在一边的反反力架与主梁的的空隙中放进一一对木楔，其中中一块镶嵌聚四四氟乙烯板，另另一块镶嵌磨光光的不锈钢板。。由于聚四氟乙乙烯板与不锈钢钢板之间的摩阻阻力较小，而梁梁体与木块之间间的摩阻力较大大，必将带着木木楔随梁体向前前滑移，迫使梁梁体按要求横向向移动调整梁的的轴线。钢梁单元段拖拉拉至设计位置后后，通过放置在在边纵梁两侧的千斤顶精确调调节钢梁的横纵纵水平位置，纠偏千斤顶每6米设置一对。调节后实施焊接接作业。拖拉牵引采用卷卷扬设备，牵引引力根据实验摩摩阻系数确定，，现场拟定2台卷扬机。（9）合龙段安装：：①合龙段设在10号墩最边段。②安装合龙段前前，实地监控测测量工作的客观观条件：温度、、湿度。③根据实测距离离对合龙段进行行端口配切。配配切时的温度、、湿度应与测量量时的一致。④安装合龙段至至桥位位置，保保证其两侧端口口与相邻梁段对对应。安装时的的温度、湿度应应与测量及配切切时的一致。（1）主塔分段拟采用450T履带吊进行吊装装。并根据吊吊具的起重性能能进行合理的分分段，共划分17个结构段。为保证结构稳定定，并方便后续续施工段对接，，首段划分长度度适当调大，划划分至塔脚以上上2米位置。布索区区以拉索位置作作为段落划分依依据，避开拉锁锁锚固位置，每每一至两道拉索索独立成段。施工段划分长度度控制指标以根根据吊车相应起起重高度的起重重性能为依据。。吊车提升高度度每增加十五米米，设定相应阶阶段的最大控制制起重力，共设设有6个阶段，从下自自上控制最大起起重力为110T、100T、80T、60T、50T、40T6、主塔安装主塔分段图施工段高度重量05.5103159426105.73593.34690.255.580.86574.974.567.484.567.494.567.4104.547.1114.547.112441.913440.314425.515425.516425.517425.8施工段1施工段2施工段3施工段7施工段4施工段5施工段6施工段8施工段9施工段10施工段11施工段12施工段13施工段14施工段15施工段16施工段17（2）主塔支架支架采用600*10钢管构构成，横向布置置9道，纵向布布置4道。支架架随塔的安装分分阶增高，。在钢塔安装期间间，为确保塔的的稳定性设置上上中下三道横向向连接。材料采采用600*10钢管。在钢塔外侧设置置两台25T塔吊满足支架搭搭设及后续索具具安装等其他工工作需要。（3）主塔定位安安装设置主塔预拼装装区，搭设施工工平台对主塔预预拼装。（4）塔柱吊装前准准备A、在已安装完成成钢塔节段内侧侧的对边分别安安装一个手拉葫葫芦，已对待安安装相邻节段进进行粗调。B、在待安装节段段同一边塔柱内内侧焊接等标高高的挂钩。C、在每节钢塔节节段吊装前焊接接定位角钢并安安装微调丝杆。。D、在每节钢塔内内侧安装照明设设备，以满足钢钢塔内部焊接要要求。E、预拼装完成后后已在相邻钢塔塔四边中心位置置划定对位线。。塔柱定位装置立立面图塔柱点位装置平平面图（5）塔柱吊装A、慢慢吊起塔柱柱离地1.5m，将端面保护取取下，确认端面面有没有损伤。。B、在下端的加劲劲肋上安装牵引引装置的带卸夹夹钢丝绳。C、在承台顶紧邻邻柱脚塔柱位置置设固定点，安安装辅助索兼导导向索，将塔柱柱吊至安装位置置上方。吊装导向示意图图（6）钢塔下放安装装施工步骤：A、下放塔柱节段段至已架设塔柱柱上方1m处停住，将节段段下端的卸扣与与葫芦相连，收收紧葫芦链。B、慢慢下放至已已架设节段上方方50cm处，通过葫芦的的拉拽和人力调调整塔柱的平面面位置，使塔节节段之间的对位位线基本对齐，，塔柱各边基本本对正。C、将塔柱节段对对准定位角钢内内侧，将安装节节段完全插入定定位角钢内，下下放速度应缓慢慢直至相邻两节节段全接触。D、检查对位线及及节段接触面是是否完全重合，，通过调节定位位角钢上的微调调丝杆实现安装装精度。E、塔柱安装对接接完毕。钢塔安装图（7）主塔焊接a、由于钢塔高度度为80米，安安装时焊接为高高空焊接，空中中风力较大，而而且钢塔现场焊焊接采用的CO2气体保护焊，风风是影响焊接质质量的最不利因因素，为此设计计了两套适合钢钢塔外形的防风风棚，这样既保保证了焊接质量量，又可作为安安装焊接的工作作平台。b、环口焊接挂好吊装钢丝绳绳和缆绳，起重重指挥主吊车起起吊，构件起吊吊20cm后停停止动作，检查查索具、履带及及地面情况，确确认无异常现象象后继续起高，，起重机操作手手与起重指挥要要密切配合，随随时调整速度，，避免与臂杆和和其它物件相碰碰。当超过安装装高度1m时，，吊车旋转到就就位位置，看好好就位标记后缓缓慢对口就位，，完成吊装。焊接对口后，要要求全部满焊，，才可摘钩，避避免由于重量力力造成塔拱变形形。7、索具安装，体系转换。待主塔及钢桥面面安装焊接完毕毕，采用现场两两台25t塔吊进行挂索施施工。先安装并同步分级级张拉上下游1号斜拉索。至达达到设计要求的的分级张拉预应应力后安装并同同步分级张拉上上下游2号斜拉索，依次次进行张拉施工工。待上下游12号索张拉至设计计要求后拆除主主梁及主塔支架架，实现体系转转换。8、支架拆除在安装钢梁时预预设1cm向下预拱度，通通过张拉吊杆将将钢桥缓缓上提提缓缓脱离支架架。达到设计高高程后，将最上上层的钢轨道，，用倒链移至钢钢梁投影之外。。钢轨道倒运走走后，依次拆横横向工字钢分配配梁、军便梁、、工字钢横梁。。支架拆除应均衡衡对称进行，确确保逐渐均匀的的释放。拆除顺顺序从中间向两两边对称拆除。。在拆除前测量量各梁段高程，，在拆除过程中中，仔细测量各各梁段高程变化化，如有异常情情况，立即停止止作业，查出原原因，采取有利利措施，以确保保施工安全。引桥施工（二）引桥施施工1、基础及下部部结构施工引桥桩基也采采用1.2m直径灌注桩，，施工方法同同主桥，待主主桥桩基施工工结束后，由由桥中向两侧侧同时施工。。引桥承台采用用放坡开挖。。基坑开挖边边坡顶设置挡挡水圈，坡面面视土质情况况按1：1～1.15放坡，确保边边坡稳定。引桥桥墩为““Y”型，采用定型型钢模板分两两次浇筑。三工序成流水水作业。2、现浇混凝凝土预应力箱箱梁施工工艺艺（1）现浇混凝土土预应力箱梁梁概况引桥上部结构构为现浇预应应力连续梁结结构，单跨为为30m，共20跨。梁高1.75m，箱梁标准段段腹板厚度40cm，顶底板厚度度20cm，全桥共8联。引桥全长长600m，现浇箱梁采采用C50混凝土，全部部引桥共计14384m³。（2）施工工艺流流程b、支撑架的选选用与布置形形式本项工程箱梁梁施工采用满满堂红支撑体体系，箱梁支支架要求具有有足够的刚度度、强度和稳稳定性。支架架搭设采用碗碗扣式多功能能脚手架(Φ48mm×3.5mm)，总体布置原原则为纵桥向向间距为1.2米；横桥向为为0.9米，腹板位置置局部加密。。（3）现浇箱梁支支架施工a、地基处理本工程引桥现现浇混凝土连连续箱梁结构构施工的支撑撑架基础大部部分位于河漫漫滩公园处，，土壤承载力力不足，施工工现场支撑体体系基础必须须经过特殊处处理：施工前前清除表面杂杂填土及绿化化草皮，采用用10t压路机分层压压实，并做地地面硬化。顺桥向支架搭搭设示意图3、模板工程（1）为保证箱梁梁混凝土外观观质量，本次次箱梁工程底底模采用竹胶胶板，侧模用用定型钢模板板，每块2.44米长，采用6mm厚钢板为面板板。（2）梁底竹胶板板之间水平对对接，要求拼拼缝紧密，不不允许有错台台。竹胶板下下为两层方木木：从上往下下，第一层方方木为横桥方方向，方木尺尺寸为10×10cm，间距30cm；第二层方木木顺桥向排列列，方木尺寸寸为10×15cm，其间距与碗碗式扣件的顺顺桥方向排列列一致,且与碗式扣件件的顶托紧密密相接。（3）钢木结合处处要拼接紧密密，不许出现现错台及缝隙隙。为防止漏漏浆，模板接接缝间均加密密封海绵条。。（4）箱梁侧模板板加固采用对对拉螺栓横向向穿过小方木木支架，箱梁梁预拱度按设设计图纸要求求设置。侧模模采用定型