斜拉桥交流课件

2017年7月23日交流材料目录一、台州湾主桥建造技术二、钢箱梁制造关键技术三、节段梁施工技术介绍1、基础设计2、主塔3、主梁4、斜拉索一、台州湾主桥建造技术1、概况2、主塔3、主梁4、斜拉索一、主桥建造技术初步设计阶段的勘察设计外业调查工作已完成，初勘报告已基本编制完成，初步设计就桥梁和互通方案进行了大量的比选论证，路基、路面、隧道、交通工程、绿化等各专业均于设计尾声，概算正在编制。根据充分的调查，9月份各镇开工路段已确定。目前，已全面开展详勘、定测、施工图设计工作。1工程概况桥跨布置：85+145＋488＋145+85m，边中跨比0.471，边跨设辅助墩。结构体系采用五跨连续半漂浮体系+速度锁定纵向限位阻尼器。一、主桥建造技术2基础设计基础形式沉井桩基础结构受力特性整体稳定性好、刚度大,受力明确,可以承受较大的竖向和水平荷载。适应地层的能力强,稳定性好,整体刚度约小,承载力比较均匀,但单桩受力特性有一定离散性。施工难度规模较大,结构复杂,下沉深度较大,需要较高精度的施工控制及较多的施工设备,施工难度大。工艺多、成熟,对地质和施工条件适应性好,数量大。工期工期较长,须在台风到来前下沉。工期短,受台风等因素影响较小。综合评述1.沉井基础刚度大,整体性好,受力明确,但施工需要大型锚碇系统、浮运和下沉需困难,加工、浮运定位、下沉均需要较高的技术水平,施工风险较大,工程造价和成本较高。2.桩基础的穿透能力较强,可以将上部结构的荷载传递到较深的地层中,容易选择承载能力相对较理想的地层,同时桩基础也比较灵活,形式多样,具有施工机具简便、技术简单、适用范围较广、造价较低。从地质、水文、经济等角度分析，推荐采用群桩基础方案。一、主桥建造技术3主塔-塔型塔型经济造价受力性能施工难易美观图例钻石或花瓶型下塔柱缩腿、基础规模小抗风、抗震性能好难美观，有不少成功案例A型或倒Y型下塔柱缩腿、基础规模小横向受力、横向稳定性和抗风、抗震性能优较难较美观H型基础规模大平行索面，抗风、抗震性能差难塔高、横梁多，效果一般钻石形花瓶形A形倒Y形H形一、主桥建造技术3主塔-索塔锚固钢锚箱混凝土塔壁拉索焊钉钢锚箱混凝土塔壁拉索焊钉环向预应力钢锚箱钢锚梁一、主桥建造技术3主塔-索塔锚固索塔锚固形式比选锚固形式受力性能经济造价施工难易维护费用环向预应力受力明确，但施工质量难易控制构造简单，用钢量少，价格便宜容易施工，但工期较长低，但难于检修和更换钢锚箱受力明确，传力清晰，力学性能有保证构造复杂，用钢量大，价格昂贵工期短，但需大型吊装设备高，但容易检修钢锚梁受力明确，传力清晰，力学性能有保证构造较复杂，用钢量较大，价格较昂贵工期短，但需较大吊装设备高，但容易检修综合比较，台州湾主桥采取钢锚梁的索塔锚固形式。一、主桥建造技术3主塔-实施条件塔吊、电梯高压泵液压爬模一、主桥建造技术3主塔-实施条件主要技术措施:（1）合理选择塔吊型号和布置塔吊位置。（2）合理的选用施工电梯型号和布置施工电梯位置。（3）主塔采用6m节段爬模，并将6m节段爬模部分结构进行改进。（4）上下横梁与上下横梁处塔柱采用异步施工，（5）12m节段高劲性骨架和12m长钢筋与6m节段爬模配套施工。（6）索导管在工厂按设计位置初步定位在劲性骨架上，现场安装时将索导管与劲性骨架整体吊装。（7）通过将主塔环向预力张拉由两端调整为一端和在爬模吊平台下增加环向预应力施工小平台。（8）将斜拉索齿块模板设计成整体钢模，整体制作、安装、拆除。一、主桥建造技术3主塔-实施条件材料水平运输栈桥材料竖向运输塔吊1200t·m钢筋定位劲性骨架砼模板液压爬模人员运输电梯一、主桥建造技术3主塔-实施条件3.1主塔塔吊选型及布置（1）塔吊选型塔吊各项性能必须满足主塔施工吊高、吊重、吊距要求。（2）塔吊布置a、布置在主跨侧：通航区吊装不安全，边跨侧吊装吊距大。b、布置在上下游侧：可以利用承台基础、塔吊附墙布置方便。c、布置在边跨侧：同主跨侧。d、塔吊方位布置:拆除工况（3）塔吊附墙布置原则:a、315塔吊高度在1200塔吊下方，两塔吊始终保持9m以上高差。b、满足6m高大节段劲性骨架及6m长主筋搭配的吊高要求。c、尽量减少塔吊扶墙次数。d、附墙与斜拉索关系一、主桥建造技术3主塔-实施条件3.2主塔施工电梯的选型和布置主塔施工选用SG200电梯，最大运载量为2t，每批上下人员数量限载9人。施工电梯布置在从电梯平台上一次到塔顶位置。同时应避免在主塔中间换乘，不能与塔吊附墙有冲突。电梯附墙不能布置在环向预应力位置处。一、主桥建造技术3主塔-下塔柱施工高近40m逐段浇筑塔肢外倾拉杆节段划分砼高空养护养护剂一般节段高度为4.5m，国内有6m、10m等多种节段高度。拉杆设置以塔根拉应力≤1MPa为原则。一、主桥建造技术3主塔-下横梁施工模板支承钢管支架砼1100m3分两次浇筑浇筑顺序塔、梁同步施工塔、梁异步施工同步施工一、主桥建造技术3主塔-中、上塔柱施工塔肢内倾撑杆塔肢合龙整体移动临时固结索导管定位定位支架钢锚梁安装是索塔施工中的一个重点和难点。高塔柱是一个相对柔性的结构，在风和日照的作用下，上塔柱时刻处于运动的状态，难以绝对坐标定位。绝对坐标定位相对坐标定位夜间定位预拼装一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工模板支承空中支架砼700m3分两次浇筑浇筑顺序塔、梁同步施工塔、梁异步施工同步施工一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工3.4上横梁与上横梁处塔柱异步施工（1）上横梁和上横梁处塔柱同步施工存在以下缺点：a、上横梁支架必须采用落地支架提前和中塔柱同步施工，整个支架结构庞大，b、主塔内侧面爬模在上横梁处需要进行一次转换。c、墩顶节间钢梁和架梁吊机不能及时架设和拼装，影响全桥的建设速度。ｄ、拼支架占用吊机时间长（2）上横梁和上横梁处塔柱异步施工a、经计算，上横梁施工前，主塔需设置2道横撑，确保主塔结构安全，第一道为临时横撑。一、主桥建造技术3主塔-上横梁施工3.4上横梁与上横梁处塔柱异步施工（2）上横梁和上横梁处塔柱异步施工a、经计算，上横梁施工前，主塔需设置2道横撑，确保主塔结构安全，第一道为临时横撑。b、上横梁采用空中支架施工，支架支撑在中塔柱上。c、第二道横撑安装好后，拆除第一道横撑，并在在第二道横撑上安装防护平台，可以进行塔梁同步施工。3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工斜拉索索导管定位施工是影响塔柱施工速度的一个重要因素。主要措施如下：a、索导管在工厂按设计位置初步定位在劲性骨架上，并临时固定一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工b、现场安装时，将索导管和劲性骨架进行整体吊装,减少高空索导管安装难度。索导管与劲性骨架整体吊装一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工3.5劲性骨架和索导管整体吊装施工c、索导管与劲性骨架按设计位置安装到位后，索导管初步定位位置与设计位置误差不会大于4cm，然后通过在劲性骨架上安装导链和微调装置，快速完成索导管调节和精确定位工作。导链微调装置一、主桥建造技术3主塔-劲性骨架与索导管施工索导管底口测量根据索导管出塔点和锚固点中心坐标，在计算器编制索导管中心线方程程序，现场采用与索导管内径大小相同的两个装置，在这两个装置中心（索导管中心）上测量索导管的中心线，控制索导管准确位置。索导管顶口测量一、主桥建造技术3主塔-环向预应力施工3.6上塔柱环向预应力施工方案的优化每节段塔柱上环向预应力施工必须随着爬模同步施工，不然就只能等主塔施工完后，重新安装爬模进行上塔柱环向预应力施工。（2）环向预应力施工措施:爬模施工只能施一个半节段的环向预应力，经与爬模公司同意，并经过验算，在爬模底增加环向预应力施工吊平台作为环向预应力压浆、封锚作业,满足爬能够进行二节段环向预应力施工。一、主桥建造技术3主塔-斜拉索齿块施工3.7斜拉索齿块模板整体加工和拼装斜拉索齿块模板散装存在的缺点：a、斜拉索齿块为异形结构，结构复杂，每个斜拉索齿块都是由很多块小模板组成，每块小模板的结构形式都不同，拼装难度大。b、模板散装，斜拉索以上塔柱内腔不能采用爬模施工，只能在塔柱内搭设钢管脚手支架和平台进行塔内模板拼装，支架高，难度大。c、塔柱施工完后，还得先将塔内钢管脚手支架拆除才能进行斜拉索的挂设施工准备工作，影响钢梁悬臂架设时间。一、主桥建造技术3主塔-斜拉索齿块施工拉索齿块模板施工措施：将斜拉索齿块模板设计为整体钢模结构形式，整体制作，现场采用整体安装和拆除方法进行施工。斜拉索齿块模板整体制作一、主桥建造技术3主塔-后评价异步施工特别适合A型或H型塔，能节省较多工期。异步施工造成界面处钢筋接头100%，与施工规范要求“受拉区焊接接头不得超过50%”不符，是异步施工争议最大的地方。其实，大直径钢筋一般采用墩粗直螺纹接头，且下横梁施加了很大的预压应力，与规范的要求不矛盾。塔座是容易发生温度裂缝和收缩裂缝的大体积构件。主桥采取了多种温控措施，温度裂缝良好；但收缩裂缝控制措施考虑不足，致使塔座也产生了微小收缩裂缝。6米和4.5米节段爬模都是可行的，但6米节段的工效并不一定更高。6米节段爬模需要人进入模板进行振捣，存在一定的安全风险。一、主桥建造技术3主塔-后评价中塔柱内设置隔板对预防贯穿裂缝很有效。产生裂缝的原因争议较多，本人认为是塔壁内外温差过大造成。为施工方便，施工单位往往采取卧式预拼装。虽与钢锚梁在实际塔柱内安装状态不一致，但也是符合精度要求的一种方式。为方便运输，施工单位往往在预拼装后解散，散件运输到桥址。这就需要在桥址再预拼装或在高空散件安装。塔柱施工前需全面确定斜拉索和主梁架设方案，并根据需要进行预埋，否则给后续工序带来巨大的困难。钢牛腿钢锚梁从金塘大桥首先运用，有利于预拼装后整体吊装，减少高空定位困难。但剪力钉与砼塔壁之间的拉拔效应会在砼中产生较大的拉应力，其长期性能有待检验。一、主桥建造技术3主塔-后评价0.20.40.60.81.0010203040506070ABCDEFColumnABCDEFT(kN)Height(mm)钢牛腿受力模式拉拔力效应一、主桥建造技术4主梁-基本条件主跨488m湾海洋腐蚀环境设计基本风速42.7m/s地表面设计水平地震反应谱参数0.375一、主桥建造技术4主梁-基本条件项目混凝土梁组合梁钢梁混合梁经济跨径200~400(m)400~600(m)＞600(m)＞600(m)自重10~15kN/m26.5~8.5kN/m22.5~3.5kN/m2注：国外数据抗风性能质量阻尼和材料阻尼大，抗风性能好。介于混凝土梁和钢梁之间。质量阻尼和材料阻尼小，抗风性能差。介于混凝土梁和钢梁之间。抗震性能自重大，地震反应大。介于混凝土梁和钢梁之间。自重小，地震反应小。介于混凝土梁和钢梁之间。主梁材料比选一、主桥建造技术4主梁-基本条件主梁材料比选（续）路面造价对沥青面层没有特殊要求，路面造价低。对沥青面层没有特殊要求，路面造价低。沥青面层要求高，国内难题。介于混凝土梁和钢梁之间。状态稳定性成桥后受收缩徐变影响，内力线形状态改变较大。介于混凝土梁和钢梁之间。无收缩徐变影响，内力线形状态改变很小。介于混凝土梁和钢梁之间。耐久性能耐久性好，维护费用低；但容易产生裂缝，高腐蚀地区不易维护。介于混凝土梁和钢梁之间。维护费用大，高腐蚀地区需重防腐涂装。介于混凝土梁和钢梁之间。综合评述混合梁有利于提高体系刚度，但主桥位于海水中、桥面高差近60m，混凝土梁的施工临时措施费高；且主桥设计受抗风要求控制，因此采取叠合梁。一、主桥建造技术4主梁-基本条件抗风性能要求钢桁架梁扁平流线型梁设计基本风速42.7m/s钢桁架梁梁高较大，一般用于双层桥面。一、主桥建造技术4主梁-基本条件项目单箱多室流线型扁平箱梁分离式双箱双室箱梁抗风性能抗风性能好,主梁整体刚度大。抗风性能相对较差。养护难度所有加劲构造均设置在封闭的钢箱梁内部,通过设置除湿设备,防腐效果好。分离式钢箱外露面积较大，特别是横梁和横肋防腐难度较大。材料用量略大。略小。综合评价单箱多室流线型扁平箱梁工程建安费略高,故选择双箱双室流线型扁平箱梁方案。一、主桥