斜拉桥施工（高速铁路桥涵施工）

12.1斜拉桥组成与构造高速铁路桥涵施工与维护CONTENTS目录1斜拉桥简介2斜拉桥基本构造3斜拉桥的结构体系PART01斜拉桥简介一、斜拉桥简介斜拉桥为组合体系桥梁，上部结构由主梁、拉索和索塔组成。斜拉桥的桥面体系以主梁承受轴向压力（密索体系）或承受弯矩（稀索体系）为主，支承体系以拉索受拉及索塔受压为主。一、斜拉桥简介拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支承，使主梁跨径显著减小，从而大大减小了梁内弯矩、梁体尺寸和梁体自重，使梁的跨越能力显著增大。一、斜拉桥简介斜拉桥还可通过调整拉索的预拉力来调整主梁的内力，使主梁的内力分布更均匀合理。与悬索桥比，斜拉桥不需笨重的锚固装置，且抗风性能优于悬索桥，因此对于特大跨度铁路桥梁来说，斜拉桥成为首选桥式。一、斜拉桥简介红水河桥全长398m，跨径为96m，采用双塔竖琴型、塔梁固结、塔墩分离的结构形式。一、斜拉桥简介天兴洲大桥主桥采用(98+196+504+196+98)m的双塔三索面斜拉桥，全长1092m。斜拉索按扇形索布置。PART02斜拉桥基本构造二、斜拉桥基本构造1.跨径布置特殊情况下，也有独塔单跨式、双塔单跨式及多塔多跨式。双塔三跨式A独塔双跨式B典型的跨径布置2.拉索布置二、斜拉桥基本构造三索面单索面双索面（竖直双索面、倾斜双索面）2.拉索布置二、斜拉桥基本构造单索面具有好的视野其抗扭能力由主梁承担双斜索面较大地提高梁的抗扭能力，抗风动力性能也较好斜索面会产生横向弯矩2.拉索布置二、斜拉桥基本构造天兴洲大桥采用三索面形式，三索面体系能避免因桥面过宽而产生的较大横向弯矩，斜拉索按扇形索布置。2.拉索布置二、斜拉桥基本构造斜拉索在索平面内的布置型式辐射式竖琴式扇形3.索塔布置二、斜拉桥基本构造索塔承受塔自重、拉索、主梁及桥面系的恒载和活载。索塔是以受压为主的压弯构件，多采用混凝土材料。3.索塔布置二、斜拉桥基本构造构造简洁，外型轻盈美观，施工方便，是常用的塔形在顺桥向的索塔刚度大，有利于抵抗索塔两侧拉索的不平衡拉力，能承受较大的顺桥向弯矩，有良好的抗振能力，但施工复杂，采用的并不多。单柱型A形和倒Y形4.主梁构造二、斜拉桥基本构造主梁直接承受荷载，是主要承重构件之一。由于受拉索的支承作用，其受力性能不仅取决于自身的结构体系，还与塔的刚度、塔墩梁连接方式、索的刚度和索形布置等密切相关。A跨越能力大B梁的建筑高度小C能借助拉索的预应力对主梁内力进行调整特点4.主梁构造二、斜拉桥基本构造主梁的截面形式有箱形、结合梁、边主梁等。混凝土主梁结构形式多采用连续梁和连续刚刚架。4.主梁构造二、斜拉桥基本构造混凝土主梁的特点01刚度大02挠度小03混凝土自重大04抗振性能好混凝土箱梁作为斜拉桥的主梁，一般采用双向预应力结构。4.主梁构造二、斜拉桥基本构造混凝土箱梁截面形式a.直腹板封闭箱型b.斜腹板封闭箱型c.半封闭三角界面d.改进的箱型截面4.主梁构造二、斜拉桥基本构造钢主梁特点:自重轻、跨越能力大、构件可预制、质量可靠、便于安装、施工速度快，养护工作量大。多用于跨度大于500m的斜拉桥。钢主梁以箱形截面为主.5.拉索锚固结构二、斜拉桥基本构造1.在混凝土主梁上的锚固拉索与混凝土主梁上锚固的梁段称为锚固梁段。01连接可靠02能简洁地把索力传递到全截面03如需在梁端张拉，应有足够的操作空间04应有防锈蚀能力和避免拉索产生颤振应力腐蚀05便于拉索养护和更换选择锚固方式时，应考虑以下因素5.拉索锚固结构二、斜拉桥基本构造2.在钢梁上的锚固拉索与混凝土主梁上锚固的梁段称为锚固梁段。索梁锚固区结构复杂，局部应力大，同时锚固区受索力的直接作用，特别是在活载作用下由于索力变化而容易产生疲劳裂纹。锚固构造要确保连接可靠，传力明确，具有足够的张拉操作空间（梁端张拉时），并便于拉索的养护和更换。5.拉索锚固结构二、斜拉桥基本构造3.在结合梁上的锚固结合梁斜拉桥的拉索通常直接锚在两侧的钢主梁上，以使桥面系获得较大的抗扭刚度。5.拉索锚固结构二、斜拉桥基本构造4.在索塔上的锚固塔顶设索鞍，拉索不间断地跨越索鞍拉索锚固于索塔拉索在索塔上的支承有两种方式PART03斜拉桥的结构体系悬浮体系支承体系塔梁固结体系刚架体系三、斜拉桥的结构体系悬浮体系支承体系塔梁固结体系刚架体系连续体系（连续梁、连续刚构）T形刚构自锚体系地锚体系部分地锚体系常规斜拉桥矮塔斜拉桥按照塔、梁、墩相互结合方式分0102按照主梁的支承方式分03按照斜拉索锚固方式分04按照塔的高度不同分三、斜拉桥的结构体系1.悬浮体系悬浮体系是塔墩固结、塔梁分离。主梁除两端有支承外，其余全部用拉索悬吊，拉索多采用密索布置，属于一种在纵向可稍作浮动的多跨柔性支承连续梁。主梁各截面的内力和变形变化较为平缓，但索塔受力较大。三、斜拉桥的结构体系体系在塔柱和主梁之间设置限制侧向限位支座，以改善其横向风动力性能。体系采用悬臂法施工时，在索塔处梁段需设置临时支架固结。优点是在整个梁上均无较大负弯矩的，梁受力均匀，温度应力很小，目前大跨斜拉桥（400m以上）多采用此体系。1.悬浮体系三、斜拉桥的结构体系2.支承体系支承体系指塔墩固结、塔梁分离，主梁通过支座支承在塔墩上，类似于跨内有弹性支承的连续梁。主梁在塔墩支点处会出现较大负弯矩,通常须加强支承梁段的主梁截面。三、斜拉桥的结构体系2.支承体系主梁支点处宜设置活动支座,以避免不对称约束导致主梁和索塔内产生较大的附加弯矩。在横桥方向也须设置某些横向约束来改善体系的抗震性能。体系采用悬臂施工时,不需设置临时支架,施工较为方便。三、斜拉桥的结构体系3.塔梁固结体系塔梁固结体系是塔梁固结支承在墩上，相当于主梁、索塔和拉索构成一根特殊加强的连续梁。主梁、索塔的内力及变形，同主梁与索塔的弯曲刚度以及索拉力有关。三、斜拉桥的结构体系3.塔梁固结体系当相邻桥跨荷载作用不够均衡时，如仅中跨满载时，主梁在支点处的转角位移会使索塔倾斜，导致塔顶出现较大水平位移，主梁的跨中挠度和边跨的负弯矩明显增大，设计时应给予重视。此体系主梁一般只在一个塔柱处设置固定支座，其余均为纵向活动支座。三、斜拉桥的结构体系4.刚架体系刚架体系是梁、塔、墩固结，类似于跨内有弹性支承的T形刚架和连续刚架结构。此体系结构整体刚度较大，主梁和索塔变形均较小，但梁与塔固结处结构构造和受力均较复杂，固结处的主梁负弯矩大。三、斜拉桥的结构体系4.刚架体系此结构形式不需任何支座,非常适于悬臂平衡对称施工。温度变化在固结处引起的附加弯矩极大，常应用于高墩的柔性桥墩。12.2主梁及桥塔施工CONTENTS目录1混凝土索塔施工2主梁施工PART01混凝土索塔施工混凝土索塔施工混凝土索塔施工索塔分为混凝土索塔和钢索塔，钢索塔因成本较高、运营维护要求高而使用较少。混凝土索塔施工流程：索塔基础施工→承台施工→下塔柱施工→下横梁施工→中塔柱施工→上横梁施工→上塔柱（拉索锚固塔顶）施工。混凝土索塔的施工方案，应根据索塔的结构、外形尺寸和设计要求，选用劲性骨架挂模、爬模等施工方法。现多用液压自爬模法施工。当塔底与墩铰接时，应将墩与索塔临时固定，因为在安装张拉斜缆索时，由于索塔要摆动，无法正确地控制斜缆索的位置，也不能使索塔位置处的支座准确就位，且浇筑索塔混凝土时也处于不利情况。必要时还需增设风缆，待斜缆索全部安装、张拉完毕后撤除。混凝土索塔施工混凝土索塔施工若梁体采用悬臂施工法，而且与索塔交错施工时，接筑的塔段要沿索塔摆动的方向延伸提高，使得浇筑后的索塔轴线基本与墩身一致。由于索塔在斜缆索安装张拉时，可能发生一些摆动，因此，支架与浇筑索塔间应留有活动空隙，以免碰撞。索塔混凝土施工应采用泵送混凝土，当泵送高度超过一台泵送工作高度时，应提前做好接力施工设施（接力站台、混凝土储斗等），保证顺利接力泵送。混凝土索塔施工混凝土索塔施工塔吊的布置形式混凝土索塔施工液压自爬模施工索塔爬模特点是系统自备有提升设施或提升动力的模板系统，使用较多的是液压式爬模。主要由爬升装置、外组合模板、移动模板支架、上爬架、下吊架、内爬架、模板及电器、液压控制系统等部分构成。模板一般采用钢模板，沿竖向一般布置3~4节，每节高度根据模板支架的构造、提升能力等采用2~5m。液压自爬模板工艺原理为自爬模的顶升运动通过液压油缸对导轨和爬架交替顶升来实现，导轨和爬模架互不关联，二者之间可进行相互运动，当爬模架工作时，导轨和爬模架都支撑在埋件支座上，两者之间无相对运动。混凝土索塔施工液压自爬模施工索塔液压自爬模爬升循环：后移模板→提升导轨→提升模板及支架→合模板浇筑混凝土。混凝土索塔施工液压爬升流程混凝土索塔施工拉索锚固区的施工索塔拉索锚固区的施工，应根据不同的锚固形式选用不同的施工方法，常见拉索的锚固形式有：交叉锚固、钢横梁对称锚固、钢锚箱对称锚固。大跨度拉索的锚固一般采用后两种方式。混凝土索塔施工钢梁锚固法施工施工程序：安装劲性骨架→绑扎钢筋→安装钢筋连接套筒→套筒定位→安装外侧模板→混凝土浇筑→安装钢横梁。钢横梁在工厂加工运至工地安装。因钢横梁尺寸较大，根据工地起吊能力，可设计为整体，或分块起吊、高强度螺栓连接的方式施工。混凝土索塔施工钢梁锚固法施工混凝土索塔施工钢锚箱锚固法施工施工程序：安装劲性骨架→绑扎钢筋→安装钢筋连接套筒→套筒定位→安装预应力管道及钢束→安装模板→混凝土浇筑→施加预应力→压浆。对于大跨度斜拉桥，为了使锚箱吊装施工斜拉索定位更准确，多采取在锚固段设置钢锚箱构架。钢锚箱采取分节预制，利用塔吊吊装，节间用高强度螺栓紧固连接。对于制造和安装引起的误差，采用不同厚度的钢垫板在连接处进行调整。混凝土索塔施工钢锚箱锚固法施工诺曼底桥桥塔顶部PART02主梁施工主梁施工1－下横梁；2－锚筋；3－临时固结支座；4－0号块斜拉桥主梁临时固结

斜拉桥主梁临时固结主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工斜拉桥由于具有斜拉索逐段提供的支承，一则可以承受已施工梁段的重量，二则对于悬臂浇筑，拉索接长可以与挂篮前端相连，承受挂篮施工约一半的荷载，故斜拉桥的悬臂施工可实现比梁桥更大的跨度。但由于斜拉索的存在，主梁的超静定次数增加，受力更为复杂，使得对悬臂施工的工艺要求更严、控制精度更高，对混凝土收缩徐变影响的计算和控制更难。施工主要步骤：0号段施工→安装挂篮→各段悬臂浇筑→各段安装拉索并张拉→合龙→必要时调索力。主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工1）0号段（无索区）施工0号段施工与一般梁桥基本相同，多在承台或塔座上搭设支架现浇。0号段的设置长度应能保证挂篮有足够的拼装场地，并将无索区包含在内。程序为：支架架设、模板加工、钢筋制作等→底模安装、塔梁临时固结施工→安装钢筋、预应力系统→安装内模、外模及横隔板模板→混凝土浇筑及养护、拆模板→预应力张拉。2）安装挂篮安装挂篮一般用吊机进行，水上一般用浮吊进行。主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工3）主梁标准节段悬浇牵索挂篮行走就位→提升内模拱架→调整挂篮初始状态→钢绞线挂索→绑扎钢筋及预应力管道安装→第一次整体张拉斜拉索→浇筑本节段一半质量的混凝土→第二次整体张拉斜拉索→本节段混凝土浇筑完成→纵横向预应力张拉→张拉斜拉索，挂篮脱离斜拉索锚固到主梁上，实现体系转换→第三次整体张拉斜拉索→牵索挂篮前移就位。主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工4）边跨密索区现浇段施工边跨密索区现浇段施工，不能进行对称的挂篮施工，只能在支架上进行现浇，且必须在边跨合龙前全部完成，否则将影响中跨标准节段的悬浇。5）主梁合龙段施工合龙段混凝土采用预压换重法施工，即预先在合龙段一端加水箱按合龙段混凝土质量注水压重，随即对合龙段刚性连接施焊，浇筑混凝土时边浇边放水直至合龙段浇筑完成。主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工6）斜拉索体系施工斜拉索安装步骤：前支点挂篮前移到位→安装斜拉索转换装置→安装PE圆管→单根钢绞线挂索、张拉→进行本梁段模板及钢筋施工→对斜拉索进行第一次调索→浇筑本梁段混凝土→浇筑过程中进行调索以控制高程→混凝土达到85%后再进行一次调索→体系转换，将斜拉索锚固在混凝土梁体上。斜拉索施工控制的内容包括：平行钢绞线斜拉索体系制作，配合梁段施工进行挂索、张拉、锚固、调索、索力转换，外护套安装，两端锚具注浆、注油防腐等。主梁施工混凝土主梁的悬臂浇筑施工7）预应力及混凝土工程主梁预应力体系分为横隔板钢绞线预应力束、纵向预应力束、顶板横向预应力。预应力张拉时采用“双控”原则，按规定顺序进行。主梁混凝土等级为C60，由全自动拌合站生产，泵送到施工部位。混凝土入模遵循先“前端”、后“后端”，先主肋后隔板的原则，同时进行水平分层浇筑，浇筑一半质量时整体张拉斜拉索，然后浇筑剩下的一半混凝土。主梁施工箱型钢主梁悬臂拼装施工钢箱梁一般在工厂分节段加工制作并预拼装，运至现场吊装就位，节段长以布置1~2根斜拉索为宜。钢主梁节段连接技术钢主梁节段间连接的接头往往会成为结构薄弱点，是斜拉桥钢主梁悬臂拼装施工的关键技术，一般分为全断面焊接连接和全断面高强螺栓连接。主梁施工箱型钢主梁悬臂拼装施工全断面焊接：箱梁底板、顶板纵向及横向焊缝采用自动焊接，纵肋等其他部位的焊缝，可采用手工焊接或二氧化碳气体保护焊。但同一条焊缝上不允许两种工艺混用。高强螺栓连接：用扭矩法施拧螺栓必须分两次（初拧和终拧）拧紧。初拧扭矩由试验测定，一般为终拧值的30%~70%。用扭角法施拧螺栓必须分两次拧紧，第一次用扭矩法初拧使板束达到密贴程度，然后在螺栓和螺母相对位置划一直线，第二次按照试验的相应转角终拧，控制螺母转角。主梁施工钢主梁悬臂拼装施工要点钢主梁悬臂拼装施工可采用悬臂吊机、缆索吊机、大型浮吊、千斤顶及各种自制吊机等多种设备实施。1）0号块的安装0号块的吊装分为水上吊装梁段和陆地吊装梁段。水上吊装梁段一般采用大型浮吊吊装，陆地吊装梁段采用其他大型吊机吊装。由于0号块梁段无斜拉索支承，一般用钢管排架作为临时支撑。0号块吊装到位后，利用支架上设置的滑道、临时调节支座，水平移动平车及千斤顶顶推装置将梁段平移就位。主梁施工钢主梁悬臂拼装施工要点2）标准节段的安装标准节段的安装一般采用步履式悬臂吊机对称进行。在首节标准节段安装时，由于在0号块上不能同时安装2台吊机，多采取先安装一侧吊机，吊装一侧的一节标准梁段，同时为了保持梁体平衡稳定，在0号块的另一侧配置平衡重抵抗倾覆力矩。从第二节标准梁段开始，即可撤去平衡配重，实现平衡悬臂吊装施工。在悬臂吊装施工时，吊机的后端通过焊接在箱梁顶面的耳环，以销轴连接提供稳定力矩。主梁施工钢主梁悬臂拼装施工要点梁段的运输在深水区采用船运到待吊桥位的下部，再将顶板上焊接的耳环与吊机用销轴连接起吊；在浅水区采用搭设栈桥拖拉滑移梁段到桥位下的方法。梁吊装到位，准确调整对位后，对于高强度螺栓连接的接头方式，即可按规定打入冲钉、穿上螺栓进行连接；对于焊接的连接方式，即看连接匹配件，进行梁段焊缝的施焊。主梁施工钢主梁悬臂拼装施工要点12.3斜拉索施工CONTENTS目录1索的组成与类型2拉索施工PART01索的组成与类型索的组成与类型斜拉索的组成与类型组成：拉索由两端的锚具、拉索传力件及防护材料组成。类型：按发展阶段可分为：钢丝绳:早期及人行桥等粗钢筋：强度低、成本高平行钢丝索（PWS）：强度高、疲劳性能好、应用最多，但对防锈要求高。平行钢绞线：优点是“划整为零”，避免了成品索的运、吊、穿、牵等困难，无需大型设备，施工方便，造价低，特别适用于大跨度斜拉桥。索的组成与类型斜拉索的组成与类型

1、钢丝绳采用热铸锚具。弹性模量小，疲劳性能差，涂漆防护。2、粗钢筋墩头锚，较高的弹性模量；套筒接长，逐根穿在钢套筒内，管中注入水泥浆。粗钢筋的强度仅达到高强钢丝的50％。索的组成与类型斜拉索的组成与类型

3、平行钢丝束强度高，弹性模量高，中间无接头，配用冷铸锚可以有较好的耐疲劳性能；缺点是对防锈的要求较高。但是近20年工艺不断改进、发展。70年代，上海泖港桥与济南黄河桥，单根外涂氯化橡胶防锈漆；组索时，钢丝间隙填满防锈油脂，拉索张拉后，高空缠包强度环氧