文稿-自锚式悬索桥

文稿——自锚式悬索桥1目录自锚式悬索桥施工...............................................................................................................1一、前言......................................................................................................................11.概况：.............................................................................................................12.自锚式悬索桥结构受力及施工特点概述....................................................13.发展历程：.....................................................................................................3二、施工工艺方法及其重点......................................................................................61.主塔施工：.....................................................................................................62.鞍部施工：.....................................................................................................63.加劲梁施工：................................................................................................74.锚跨/锚块施工..............................................................................................105.主缆施工：...................................................................................................106.主缆吊杆施工...............................................................................................11三、监理质量控制重点及措施................................................................................131.悬索桥锚跨/锚碇施工..................................................................................142.悬索桥塔柱施工监理要点...........................................................................153.悬索桥钢箱梁的制作...................................................................................174.悬索桥钢箱梁的安装...................................................................................215.悬索桥主缆系统制作安装...........................................................................266.大跨度自锚式悬索桥施工监测监控和吊杆的加载控制...........................337.自锚式悬索桥施工质量标准.....................................................................36文稿——自锚式悬索桥1自锚式悬索桥施工一、前言悬索桥的桥面支承在悬吊的主缆上，而主缆则一般锚固于巨大的地下锚碇。相对地锚式悬索桥而言，如果将主缆直接锚固在加劲梁端部，从而取消了庞大的锚碇，就成为自锚式悬索桥。对于地基基础很差的地区可采用自锚式体系代替地锚式体系建造悬索桥。1.概况：自锚式悬索桥的加劲梁大多采用钢结构，如1990年通车的日本此花大桥，韩国永宗悬索桥、美国旧金山——奥克兰海湾新桥、爱沙尼亚穆胡岛桥等。我国近十年发展很快，2000年来我国已相继建成二十余座风格各异的自锚式悬索桥，加劲梁分别采用钢桁梁、钢箱梁和混凝土梁。例如广东佛山平胜大桥，2006年10月建成，独塔单跨四索面自锚式悬索桥，主跨350米跨径为同类型桥梁世界第一，钢箱加劲梁采用顶推施工；河南桃花峪黄河大桥主跨达406m，2010年3月开工，预计2013年6月建成，钢箱加劲梁、边锚固跨采用混凝土，后改为钢锚梁；在建的哈尔滨松花江大桥和即将开工的武汉市江汉六桥则为钢-混凝土组合梁。中国大连金石滩金湾桥是世界上第一座钢筋混凝土加劲梁的自锚式悬索桥，于2002年7月建成，此后吉林、辽宁、浙江又有多座钢筋混凝土自锚式悬索桥相继设计和建造。2.自锚式悬索桥结构受力及施工特点概述自锚式悬索桥结构是主缆通过自身结构体系的锚梁和加劲梁锚固并承受和分布主缆反力的悬索桥结构。由于主缆锚固于加劲梁端的锚梁而无需建造强大的、占地面积很大的重力式锚碇，故适于城市较狭窄地面，跨越不大于500m的的河流与道路。并且易于做得造型优美，成为城市的标志景点。自锚式悬索桥加劲梁须承受主缆水平反力，由于锚梁承受或分布主缆纵向力和竖向力，加劲梁及锚梁截面须设计的相对强大，锚梁构造复杂并同时具有主缆锚固区段的前、后锚面的构造和功能。自锚式悬索桥形成恒载状态的施工过程，必须在锚梁及加劲梁施工完成并实现锚梁与加劲梁锚固连接施工之后。加劲梁须采用支架上安装施工或采用设置临时墩顶文稿——自锚式悬索桥2推就位；在锚梁及加劲梁施工之后，再进行鞍座安装、主缆安装及调股、张拉及索夹安装、吊索系统安装及张拉等；通过分批、分级张拉吊索、加劲梁脱架、精确调整加劲梁线形及吊索力，实现自锚式悬索桥恒载状态。自锚式悬索桥吊索的安装和张拉是主缆与加劲梁从单独受力转成共同受力的体系转换过程，是自锚式悬索桥区别于一般悬索桥的主要特点之一，也是自锚式悬索桥的控制重点。1）优点：①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥；保留了传统悬索桥的外形，在中小跨径桥梁中是很有竞争力的方案。③加劲梁的刚度大。采用钢筋混凝土加劲梁，承受主缆传递的压力，刚度会提高，大大节省预应力构造体系，同时也避免了钢加劲梁在较大轴向力下容易压屈的缺点。④采用混凝土材料可克服以往自锚式悬索桥用钢量大、建造和后期维护费用高的缺点，能取得很好的经济效益和社会效益。⑤由于采用钢筋混凝土材料造价较低，结构合理，桥梁外形美观，所以不只局限于在地基很差、锚碇修建困难的地区采用。2）自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：①由于主缆直接锚固在加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以跨径受到限制。②自锚式悬索桥的施工顺序和地锚式悬索桥有着很大的区别:必须在加劲梁、桥塔做好之后才能架设主缆，将主缆锚固于梁端后再安装吊索、张拉吊杆最终形成自锚式悬索桥。施工步骤受限制，需要搭建大量临时支架、设置导梁等以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多。③无论采用钢导管散开锚固或是直接锚固、环绕式锚固等，锚固区局部受力复杂，锚跨结构复杂，高空施工（相对于地锚）难度较大。④与地锚式悬索桥不同，由于先梁后缆，建造桥面系必须进行体系转换，并通过吊杆张拉对主梁进行强制性线性调整。在此过程中，主缆非线性的影响很大，使得吊杆张拉时的施工控制比较复杂。文稿——自锚式悬索桥33）受力分析自锚式悬索桥的上部结构包括：主梁、主缆、吊杆、主塔四部分。传力路径为：桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。自锚式悬索桥中的主梁具有一定抗弯刚度、与主缆共同承受活载。主缆拉力的水平分力在桥梁的上部结构中产生压力，其垂直分力将使桥梁的两端产生上拔力。为抵抗这种上拔力，可增加主缆锚固区重量，或在锚块处设置拉压支座，还可在主桥端部设置牛腿，将引桥的重量压在主梁上。当主梁采用混凝土材料时，必须计入混凝土的收缩/徐变等非线性因素的影响，这就使得混凝土自锚式悬索桥的受力较钢桥更为复杂。在钢箱梁采用顶推施工时，钢箱梁截面会受到较大的反复附加应力，其中一部分附加应力并可能残留到运营阶段。3.发展历程：19世纪后半叶，自锚式悬索桥最早构思于奥地利和美国（1867）、出现于波兰（1870约瑟夫.朗金）；到20世纪，自锚式悬索桥已经在德国兴起，1915年起建成了主跨185m科隆莱茵河桥，美国宾夕尼亚州的匹兹堡跨越阿勒格尼河的3座桥和日本东京清洲桥，在20世纪30年代，美国德国修建了许多座自锚式悬索桥，其中1929年建成主跨315m科隆-米尔海姆桥。20世纪90年代起，又掀起修建自锚式悬索桥的热潮。1）国外现代自锚式悬索桥有：①日本此花大桥：1990年通车，跨径布置为（120+300+120）m，是现有最大跨径的自锚式悬索桥。该桥采用单主缆，用PWS法施工，吊索做成倾斜形，构成三角形吊杆，体现了英国式悬索桥的特点。人字形上塔柱要在加劲梁节段架设后才能安装。②韩国永宗大悬索桥：位于高速公路上，是世界上第一座双层行车的公铁两用自锚式县索桥。跨径布置为125+300+125m，1999年建成。加劲梁三跨连续，其腹板及行驶铁路部分的下层为桁架。梁8个节段用浮吊架设，全部放在临时排架或塔上，然后安设吊索。③美国旧金山——奥克兰海湾新桥：原计划20世纪30年代中期修建，主航道桥为自锚式悬索桥，跨径为385+180m，。文稿——自锚式悬索桥4④其它自锚式悬索桥：Sorok岛桥是韩国与Geogcum岛连接本土的桥梁，主跨250m、边跨2*110m，钢箱加劲梁，H形桥塔。1996年J.F.Klcin介绍一种自锚式悬索桥方案，跨径布置为303m+950m+303m，采用单主缆，主跨跨中约200m长的主缆与梁固结，主缆截面沿桥梁可变、大大节省主缆造价。2）国内自锚式悬索桥发展落后于国外，近十年发展很快，2001年来我国已相继建成二十余座风格各异的自锚式悬索桥。跨度不断刷新，结构形式更加多样化。①大连金石滩金湾悬索桥：2002年7月在大连建成，主桥为自锚式混凝土悬索桥，主缆直接锚固于加劲梁的两端，加劲梁采用钢筋混凝土边主梁形式，施工主要工序为：钻孔桩基础；浇筑桥墩桥塔；搭设临时支架，支架上浇筑加劲梁；加劲梁达到强度后挂主缆，上索夹，张拉吊杆。②浙江省平湖市海盐塘桥：主跨跨径组合为（30+70+30）m，主缆锚于梁端，不需锚碇；主梁采用钢筋混凝土箱梁，利用主缆的水平分力，为主梁施加免费预应力，主梁内不再配置预应力钢束；塔顶不设置鞍座，主缆直接锚固在塔顶上