上海长江大桥斜拉索施工方案.docx
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上海长江大桥斜拉索施工方案
上海长江大桥
斜拉索安装施工
技
术
方
案
编制：
审核：
第一章概述
一、概况
上海长江大桥主桥为混凝土塔柱钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥，其跨径布置为92+258+730+258+92=1430m，采用全漂浮结构体系。
主桥索塔上布置空间双索面扇形斜拉索，每个索面23对（全桥另有4对0#索）低松驰平行钢丝斜拉索，全桥共192根。
斜拉索在梁上的标准锚固间距为15m、在塔上的锚固间距为2.3m。
斜拉索所用钢丝为7mm的镀锌高强度、低松弛钢丝，抗拉强度为1670Mpa，斜拉索外热挤双层聚乙烯（PE）护套，内层为黑色PE护套，两端装配冷铸锚。
上海长江大桥斜拉索有13种规格，分别为：
PES7—151、PES7—163、PES7—187、PES7—211、PES7—223、PES7—241、PES7—253、PES7—283、PES7—313、PES7—337、PES7—349、PES7—379、PES7—409，总重量4377t，其中最长斜拉索382.173m，重量52.022t。
斜拉索张拉吨位在200~700t之间。
斜拉索规格及布置见表1.1、上海长江大桥斜拉索统计表，图1.1、上海长江大桥斜拉索半幅示意图，图1.2、平行钢丝斜拉索构造示意图。
图1.1、上海长江大桥斜拉索半幅示意图
图1.2、平行钢丝斜拉索构造示意图
上海长江大桥斜拉索统计表表1.1
斜拉索编号
拉索型号
单根拉索长度（m）
单根拉索重量（t）
张拉端锚具内螺纹规格
斜拉索编号
拉索型号
单根拉索长度（m）
单根拉索重量（t）
张拉端锚具内螺纹规格
B0
7-211
94.717
7.203
Tr220×14
Z0
7-211
94.650
7.197
Tr220×14
B1
7-151
97.529
5.214
Tr190
×12
Z1
7-151
97.126
5.155
Tr190
×12
B2
7-163
106.159
6.115
Tr195
×12
×8
Z2
7-163
104.610
6.032
Tr195
×12
×8
B3
7-187
115.325
7.591
Tr205
×12
Z3
7-187
113.281
7.467
Tr205
×12
B4
125.804
8.212
Z4
123.332
8.062
B5
7-211
137.127
10.146
Tr220
×14
Z5
134.217
8.724
B6
148.977
10.926
Z6
7-211
145.850
10.711
Tr220
×14
B7
7-223
161.366
12.453
Tr225
×14
Z07
157.957
11.542
B8
7-241
174.137
14.358
Tr235
×16
Z8
7-223
170.547
13.119
Tr225
×14
B9
187.297
15.380
Z9
7-241
183.516
15.086
Tr235
×16
B10
200.691
16.421
Z10
196.744
16.114
B11
214.304
17.176
Z11
7-253
210.253
18.052
Tr240
×16
B12
7-253
228.139
19.514
Tr240
×16
Z12
7-283
224.054
21.458
Tr245
×18
B13
242.106
20.655
Z13
237.911
22.723
B14
7-283
256.328
24.405
Tr245
×18
Z14
251.922
24.002
B15
7-313
270.646
28.397
Tr260
×18
Z15
7-313
266.109
27.940
Tr260
×18
B16
7-337
285.082
32.266
Tr270
×18
Z16
280.359
29.376
B17
299.483
33.828
Z17
7-337
294.767
33.317
Tr270
×18
B18
313.905
35.393
Z18
307.178
34.880
B19
7-349
328.421
38.239
Tr270
×20
Z19
7-349
323.670
37.706
Tr270
×20
B20
343.008
39.875
Z20
338.217
39.338
B21
7-379
357.733
45.157
Tr280
×20
Z21
7-379
352.866
44.563
Tr280
×20
B22
7-409
368.046
50.165
Tr290
×22
Z22
7-349
367.481
50.082
Tr290
×22
B23
378.307
51.514
Z23
382.173
52.022
二、气象条件
上海长江大桥场区位于长江口，桥区属亚热带海洋性季风气候，冬冷夏热，四季分明，春季多雾，夏季常受台风影响，冬季偶尔降雪，气温温和，雨量充沛。
长江口地区属东亚季风区，以偏北风和东南偏南风为多，西北偏北风出现最少。
风向随季节而变化，4～8月盛行南向风，其中7月以南向偏东风为多，11月～次年2月盛行偏北风。
实测十分钟平均最大风速均为25.0m/s。
第二章斜拉索牵引力计算
一、计算公式
根据索的长度L，上下两端索孔锚板中心的几何距离L0，可估算出牵引力为T时，拉索上端离塔柱上相应索孔锚板端面的距离ΔL。
ΔL=L0－L＋（ω2LX2L0）/（24T2）－TL/AE
ΔL—牵引力为T时拉索上端离塔柱上相应索孔锚板端面的距离（软牵引钢绞线长度）
L—斜拉索长度
L0—上下两段索孔锚板中心的几何距离（标记长度）
ω—斜拉索单位长度重量
LX—L的水平投影长度
T—牵引力
A—钢丝截面面积
E—弹性模量
施工前根据设计提供的索力及斜拉索相关资料，对每对索张拉端螺母旋平锚杯时的牵引力进行计算，确定软牵引钢绞线束数量；同时对每根索各牵引阶段的牵引力进行计算确定软牵引钢绞线长度。
二、软牵引受力计算
斜拉索软牵引力见表二、表三。
中跨斜拉索牵引索力统计表表二
索编号
型号
单根拉索长度（m）
单根拉索重（t）
二张索力（t）
钢绞线
长度（m）
钢绞线起
始牵引力
（t）
钢绞线终止牵引力
（t）
Z23
7-409
382.173
52.022
611.5
21.97
40
464.9
Z22
7-409
367.418
50.082
555.1
19.32
40
414.3
Z21
7-379
352.866
44.563
529.2
19.09
35
387.1
Z20
7-349
338.217
39.338
509.6
19.20
30
369.5
Z19
7-349
323.67
37.706
480.2
17.13
30
339.3
Z18
7-337
309.178
34.880
460.1
13.42
30
319.0
Z17
7-337
294.767
33.317
447.0
11.46
30
300.0
Z16
7-313
280.359
29.376
438.9
12.08
25
292.5
Z15
7-313
266.109
27.940
425.3
10.14
25
272.2
Z14
7-283
251.922
24.002
415.7
13.30
18
266.0
Z13
7-283
237.911
22.723
406.2
10.93
18
247.9
Z12
7-283
224.054
21.458
391.4
8.85
18
225.0
Z11
7-253
210.253
18.052
367.7
8.16
15
212.7
Z10
7-241
196.744
16.114
354.9
5.83
15
194.6
Z9
7-241
183.516
15.086
325.2
4.46
15
159.0
Z8
7-223
170.547
13.119
299.9
2.94
15
137.0
Z7
7-211
157.957
11.542
283.5
1.94
15
122.0
Z6
7-211
145.85
10.711
262.5
2.09
12
97.5
Z5
7-187
134.217
8.724
236.3
1.12
12
75.5
Z4
7-187
123.332
8.062
225.8
0.85
12
59.2
Z3
7-187
113.281
7.467
215.3
0.40
12
39.5
Z2
7-163
104.61
6.032
204.8
/
/
27.5
Z1
7-151
97.126
5.155
194.3
/
/
19.2
Z0
7-211
94.65
7.197
237.5
/
/
14.5
说明：
上表中钢绞线起始牵引力为梁端牵引控制力，钢绞线终止牵引力为张拉端螺母旋平锚杯时的牵引力；其中Z0、Z1、Z2为张拉端螺母旋上4丝时的牵引力小于17吨，此时不需设置钢绞线。
边跨斜拉索牵引索力统计表表三
索编号
型号
单根拉索长度（m）
单根拉索重（t）
二张索力（kN）
钢绞线
长度（m）
钢绞线起
始牵引力
（t）
钢绞线终止牵引力
（t）
B23
7-409
378.307
51.514
666.2
20.69
40
506.5
B22
7-409
368.046
50.165
654.6
18.99
40
493.0
B21
7-379
357.733
45.157
625.4
19.50
35
466.5
B20
7-349
343.008
39.875
614.7
19.62
30
459.5
B19
7-349
328.421
38.239
608.6
17.05
30
445.5
B18
7-337
313.905
35.393
597.3
13.82
30
434.5
B17
7-337
299.483
33.828
579.8
11.83
30
409.5
B16
7-337
285.082
32.266
563.5
10.04
30
385.3
B15
7-313
270.646
28.397
527.3
10.45
25
350.7
B14
7-283
256.328
24.405
477.2
13.61
18
320.2
B13
7-253
242.106
20.655
435.9
9.05
18
291.5
B12
7-253
228.139
19.514
402.91
7.32
18
252.5
B11
7-241
214.304
17.476
367.9
7.54
15
213.8
B10
7-241
200.691
16.421
349.6
5.94
15
193.0
B9
7-241
187.297
15.380
333.1
4.56
15
167.5
B8
7-241
174.137
14.358
316.7
3.41
15
142.0
B7
7-223
161.366
12.453
294.0
2.17
15
113.0
B6
7-211
148.977
10.926
273.0
2.14
12
103.6
B5
7-211
137.127
10.146
246.8
1.42
12
74.0
B4
7-187
125.804
8.212
231.0
0.72
12
60.5
B3
7-187
115.325
7.591
220.5
0.41
12
42.5
B2
7-163
106.159
6.115
210.0
/
/
30
B1
7-151
98.207
5.214
199.5
/
/
20.5
B0
7-211
94.717
7.203
237.5
/
/
14.5
说明：
上表中钢绞线起始牵引力为梁端牵引控制力，钢绞线终止牵引力为张拉端螺母旋平锚杯时的牵引力；其中B0、B1、B2为张拉端螺母旋上4丝时的牵引力小于17吨，此时不需设置钢绞线。
第三章、总体施工工艺及流程
一、总体施工方案选择
斜拉索施工主要包括运输、索上桥面、展索、挂设、张拉、索力检测、调整及减振装置安装等工序。
施工时，根据斜拉索的重量、锚固牵引力的大小以及张拉施工空间要求选定合适的牵引方式、张拉方式。
本桥选定塔端牵引、张拉方式进行挂索施工，各斜拉索施工工艺相似。
根据斜拉索牵引、张拉过程的施工控制力大小，将斜拉索分成三种工艺施工，即短索施工、长索施工、特长索施工。
短索施工时不需加软牵引；长索施工时利用软牵引直接降低梁端牵引力，牵引力大小根据斜拉索PE层强度定；特长索施工时，增加梁端牵引力，减小钢绞线长度，钢绞线长度控制在25m以内，同时梁端牵引力控制在40t以内。
二、施工工艺流程
斜拉索施工工艺流程图见下图3.1。
施工前准备工作
斜拉索制作及运输
斜拉索运输船停泊就位
特长索施工（11～23号索）
长索施工（3～10号索）
门机吊将斜拉索吊至桥面放索架上
塔吊将斜拉索吊至桥面放索架上
索盘运输至相应索导管附近
索盘运输至相应索导管附近
短索施工（前2对索）
用汽车吊将斜拉索索头放出
用汽车吊将斜拉索索头放出
安装软牵引千斤顶撑
脚、张拉端锚杯螺母
安装软牵引千斤顶撑脚、张拉端锚杯螺母
用塔吊将斜拉索索头放出
安装吊点夹具、软牵引钢绞线
安装吊点夹具、软牵引钢绞线
索张拉端锚杯螺母
安装吊点夹具、提吊头
斜拉索牵引至相应索道管并锚固软牵引
斜拉索牵引至相应索道管并锚固软牵引
索张拉端锚杯螺母
用卷扬机、塔吊将塔端牵引到位
安装梁端锚杯撑杆、夹具
在桥面将锚固端牵引到位并锚固
在桥面将锚固端牵引到位并锚固
在桥面将锚固端牵引到位并锚固
对称张拉软牵引直至旋上大螺母
索张拉端锚杯螺母
对称张拉软牵引直至旋上大螺母
安装张拉杆进入张拉阶段
拆除软牵引系统
拆除软牵引系统
安装张拉杆进入张拉阶段
安装张拉杆进入张拉阶段
索力调整及减振器安装
索力调整
图3.1、斜拉索施工工艺流程图
第四章斜拉索施工设备
一、桥面门机吊
上海长江大桥已预留交通轨道，主塔斜拉索中最长索由原PES7—313增大为PES7—409，斜拉索重量由原38.312t增大到52.022t，斜拉索毛重及索盘重量之和约60吨，已超出900t·m塔吊起重范围，因此斜拉索上桥设备选用桥面门机吊。
门机吊负责20t以上索上桥面的吊装任务。
1、门机吊布置位置
上海长江大桥钢箱梁采用分离式双主梁结构形式，两主梁间距为10m，中间采用中间横梁连接，横梁宽度3.75m，间距15m。
门机吊布置在南塔B1、B2梁段桥轴线处；北塔布置在Z1、Z2梁段桥轴线处，即统一布置在塔柱南侧。
门机吊横桥向中心线离最近横梁边间距为3.75m，离钢吊箱边水平间距为12.3m，斜拉索施工时，运索船舶停靠在承台南侧，索盘由门机吊直接吊上桥面，门机吊布置见图4.1，图4.2。
2、门机吊结构设计
门机吊门架采用贝雷架，门机吊净跨度24m，高度约13m，底座宽度7.5m，门机吊靠近塔柱一侧布置单行轨道。
门机吊高度为13m：
门机吊高度≥平板车高度（0.8m）+放索架高度（2.8m）+索盘半径（2m）+吊具高度（3.5m）+组合滑轮组高度（2.5m）=11.6m，则高度满足要求。
门机吊净跨吊度为24m：
门机吊跨度≥两主梁间距（10m）+2倍放索架宽度（5m）+2倍行车空间（1m）=22m，则净跨度满足要求。
索盘直径取4m，宽度取3.8m。
固定式门机吊底座宽度为7.5m，门机吊底座坐落在钢箱梁横隔板上（横隔板间距3.75m），符合钢箱梁受力要求。
3、门机吊性能参数
设计最大起重量：
80T；
净跨度：
24m；
起重高度：
轨道以上13m；
轨道以下64m；
起重速度：
3m/min；
小车行走速度：
4～5m/min；
整机行走速度：
6m/min；
设计工作风速：
6级
工作级别：
A3级
4、门机吊安装
门机吊门架采用贝雷架，主体结构在后场进行，4#梁端施工时开始安装门机吊轨道，钢箱梁4号梁段施工完后开始在桥面进行门机安装。
图4.1、桥面门机吊平面布置图
图4.2、桥面门机吊立面布置图
二、塔吊及汽车吊
1、塔吊
900t.m塔吊主要担负斜拉索安装过程中的高空吊装任务，门机吊安装前，塔吊担负吨位20吨以下的斜拉索上桥面任务。
塔吊布置在塔柱下游侧，安装高度为220m，塔吊的性能指标如下：
工作幅度：
60m；
最大吊重：
50t；
起重力矩：
900t·m；
起升速度：
0～11m/min（50t）；
标准节尺寸：
4m×4m×5.7m；
非工作状态风荷载：
自由高度和230m附墙高度抗风速48m/s；
图4.3、900t·m塔吊布置图
图4.4、900t·m塔吊吊装吨位布置图
2、汽车吊
在主梁第二对斜拉索张拉完成后，利用浮吊将2台50t汽车吊吊至主梁上，汽车吊主要负责放索时索盘锚杯吊装，桥面卷扬机移位吊装，2#～12#索梁端牵引时索体空中吊装等工作。
50t汽车吊，其主臂技术参数见表4.1，副臂技术参数见表4.2。
50t汽车吊主臂性能参数表4.1
工作半径（m）
主臂长度（m）
10.7
18
25.4
32.75
40.1
3
50
3.5
43
4
38
4.5
34
5
30
24.7
5.5
28
23.5
6
24
22.2
16.3
6.5
21
20
15
7
18.5
18
14.1
10.2
8
14.5
14
12.4
9.2
7.5
9
11.5
11.2
11.1
8.3
6.5
10
9.2
10
7.5
6
12
6.4
7.5
6.8
5.2
14
5.1
5.7
4.6
16
4
4.7
3.9
18
3.1
3.7
3.3
20
2.2
2.9
2.9
22
1.6
2.3
2.4
24
1.8
2
26
1.4
1.5
28
1.2
30
0.9
各臂伸缩率
二
0
100
100
100
100
（%）
三
0
0
33
66
100
四
0
0
33
66
100
五
0
0
33
66
100
钢丝绳倍率
12
8
5
4
3
吊钩重量
0.515
0.215
50t汽车吊副臂性能参数表4.1
吊臂位于起重机侧方或后方
主臂仰角（°）
吊臂长度（m）
40.10+5.10
40.10+9.00
40.10+16.10
主臂+副臂
主臂+副臂
主臂+副臂
0°
20°
0°
20°
0°
20°
78
4
3.6
3.2
1.9
1.5
0.8
75
3.8
3.2
3
1.8
1.3
0.8
72
3.2
2.9
2.8
1.7
1.2
0.7
70
3
2.5
2.5
1.6
1.2
0.6
65
2.5
2
2
1.4
1.1
0.5
60
1.9
1.6
1.5
1
0.8
0.5
55
1.4
0.8
1
0.6
0.6
0.4
各节臂伸缩率（%）
二
100
三
四
五
钢丝绳倍率
1
吊钩重量
0.1
三、塔顶牵引平台及牵引设备
1、斜拉索塔顶牵引平台
索塔封顶后在塔顶安装卷扬机平台，用于将拉索塔端锚杯提升至塔上进行挂设施工。
塔顶卷扬机平台采用型钢制作，平台长20m，宽7m，平台上布置7台卷扬机以满足斜拉索塔端牵引施工。
塔顶卷扬机平台布置见图4.5、图4.6。
图4.5、塔顶卷扬机平台布置图1
图4.6、塔顶卷扬机平台布置图2
B、塔顶施工平台安装
塔顶卷扬机平台安装属于高空作业，为缩短高空作业时间，减少施工风险，将平台主体结构在后场加工成总体，现场进行组拼，对在塔壁四周需进行施工作业的部位先安装施工平台。
所有起吊作业均安排在天气较好的时段内进行，并选择风速较小的天气。
第一步:
安装施工通道以及施工操作平台
第二步:
安装卷扬机平台主梁
第三步:
连接平台主梁并安装平台通道以及护栏等附属设施
第四步:
安装卷扬机以及滑轮组
2、斜拉索塔顶牵引设备
斜拉索塔顶牵引设备主要包括：
塔外牵引卷扬机、塔内牵引卷扬机、挂篮牵引卷扬机以及配套的滑轮组。
塔顶卷扬机型号及数量见表4.3，塔顶滑轮组型号及数量见表4.4。
塔顶卷扬机型号表（一个塔）表4.3
名称
型号
数量
备注
塔顶牵引卷扬机
10T
4台
配钢丝绳1000m
塔内卷扬机
5T
1台
配钢丝绳250m
吊人挂篮卷扬机
2T
2台
配钢丝绳250m
滑轮组型号表（一个塔）表4.4
名称
型号
数量
备注
3门滑轮组
48T
8台
配塔外牵引卷扬机
单门滑轮组
5T
2台
配塔内牵引卷扬机
2T
4台
配吊篮牵引卷扬机
塔外卷扬机负责斜拉索空中牵引工作，塔内卷扬机负责塔内施工设备的提升工作，吊篮卷扬机负责塔外操作平台（吊篮）的提升工作。
各卷扬机工作性能不同，对其设备性能要求也不同。
塔顶牵引卷扬机：
吨位：
10吨，钢丝绳从上部进绳（
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