斜拉索施工方案.docx

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斜拉索施工方案

第一章斜拉索施工

一.1.工程概况

长江公路大桥斜拉索为空间双塔双索面扇形结构，南塔两侧各布置28对斜拉索，北塔两侧各布置26对斜拉索，具体如图2.11所示。

图2.11斜拉索总体制图

全桥共设216根斜拉索,采用镀锌低松弛高强度平行钢丝束，双层PE（层黑色、外层-----）防护。

斜拉索分为PES7-109、PES7-121、PES7-、PES7-151、PES7-、PES7-、PES7-211，PES7-223、PES7-241、PES7-253、PES7-265共12种规格，如表2.11所示。

表2.11斜拉索规格型号及数量表

序号

斜拉索规格

斜拉索编号

直径（mm）

根数

2

PES7-109

4

3

PES7-121

14

4

PES7-

22

5

PES7-151

12

6

PES7-163

16

7

PES7-

32

PES7-

24

PES7-211

20

PES7-223

18

PES7-241

38

PES7-253

12

PES7-265

4

合计

216

斜拉索最小长度（NZ1）127.201m，重5.050t。

最大长度（NZ28）442.287m，重36.135t，成桥恒载索力最大值5196.2KN。

全桥斜拉索钢丝总重为3483.832t。

采用PESM7冷铸锚固体系，斜拉索两端均采用拉端锚具，均要求在塔端进行拉。

斜拉索在主梁端砼采用砼锚固块锚固,钢箱梁段采用钢锚箱锚固,SB28～SB1、SZ1～SZ3索梁端直接锚固在混凝土结构上，SZ4～SZ28、NZ26～NZ1、NB1～NB26索锚固在钢锚箱上。

平行钢丝束截面为缺角六边形排列，经左旋轻度扭绞而成。

斜拉索构造如图2.12～图2.13所示。

图2.13斜拉索构造示意图

一.2.斜拉索施工综述

一.2.1.施工案选择

斜拉索施工主要包括运输、上桥、展索、挂设、拉、索力检测、调整及减振装置安装等工序，采用桥面放索工艺。

索盘水运至现场后，采用塔吊或梁面吊索桁车吊装至钢箱梁顶面的放索机上，运至梁端，采用5t卷扬机、25t汽车吊、塔吊、塔顶吊机配合展索。

挂索可分为“先下后上”或“先上后下”两种法。

“先下后上”要求塔布设大吨位起重设备，但受塔空间限制，布置大吨位起重设备非常困难，另外高空作业量大，出现问题不易处理，安全性差，工效低。

“先上后下”挂索法，利用塔吊配以卷扬机将上锚头牵入塔锚，旋紧螺帽，梁面上利用卷扬机、滑车组、千斤顶等将下锚头牵入设计位置锚固。

根据斜拉索的长度、重量、拉力的大小以及拉施工空间等实际情况，本桥斜拉索均采用先塔端挂索、后梁端挂索，塔上拉的案。

根据索力大小，选用650t拉千斤顶。

斜拉索索力调整均在塔进行，按设计与监控单位要求施工。

一.2.2.施工工艺流程

由于斜拉索梁端索力不同，挂索案也有所差别：

1）NZ1～NZ5、NB1～NB5索进入塔端索管，安装撑脚、千斤顶、拉杆，梁端通过卷扬机牵引索夹，将斜拉索牵入梁锚箱锚固。

2）NZ6～NZ28、NB6～NB26索均采用1.7m长拉杆，牵引斜拉索锚头进入塔端锚垫板旋紧螺母后，然后在梁端锚箱垫板处安装撑脚、千斤顶，接长5m拉杆，卷扬机拖曳索夹至索管附近、通过汽车吊调整斜拉索轴线与索管轴线一致，将拉杆及锚头拉入索管，直至拉杆端头穿出千斤顶，安装拉杆螺母，解除卷扬机与斜拉索的索夹连接后，通过千斤顶将斜拉索锚头牵引出垫板设计位置，旋紧锚头螺母，完成梁端挂索。

施工工艺流程如图2.21～图2.22所示。

图2.21NZ1～NZ5、NB1～NB5斜拉索施工工艺流程

图2.22NZ6～NZ28、NB6～NB26斜拉索施工工艺流程

一.3.斜拉索施工案

一.3.1.施工准备

一.3.1.1.成品索的检验

斜拉索出厂前按设计及相关规要求对斜拉索有关性能进行检验。

斜拉索到达现场后，查验并索取每根成品索的质量保证书（含本批交货的数量、质量及各种检验结果）。

一.3.1.2.索套管的处理

斜拉索锚头外径与索套管的径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚头外丝扣和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔、梁端的索套管进行全面的检查，对索套管的焊渣、毛刺等进行打平磨光。

一.3.1.3.钢梁锚固端风嘴的局部处理

为满足长索梁端牵引、拉施工要求，钢箱梁部分风嘴需待斜拉索安装完成后，再拼装焊接。

1）SZ5～SZ28、NZ1～NZ26斜拉索对应的箱梁前端6m长风嘴（即拉索锚固区）先不安装。

2）A22斜拉索对应的合龙段AH2梁段前端2.25m与A23梁风嘴先不安装，中跨合龙段JH风嘴先不安装。

3）NZ3斜拉索对应的NZ4梁段东侧风嘴先不安装（吊索桁车安装位置）。

4）所有未安装的风嘴均待该节段斜拉索施工完成后安装。

一.3.1.4.梁端滑轮组固定装置

SZ5～SZ28、NZ1～NZ26斜拉索按照先塔顶、后梁端顺序进行挂设，梁端采用卷扬机与滑轮组拖曳，配合千斤顶及拉杆牵引斜拉索锚头通过锚垫板锚固。

为了固定定滑轮，在锚垫板正上设置吊耳，在对应的M3、M2、M1型锚箱处均需设置，在钢箱梁加工厂与钢箱梁同步制作完成，单个吊耳按60t牵引力控制计算，钢板材质取Q345D，厚度24mm。

吊耳总体布置如图2.31所示。

图2.31固定定滑轮吊耳总体布置图

一.3.2.斜拉索挂索计算

斜拉索安装前应根据索长、索重、斜度等因素计算其安装过程中锚头距索管口不同距离时的牵引力，以综合选择安装案和设备。

斜拉索挂索索力按下式计算：

式中：

—斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离；

—斜拉索锚板中心几间距；

—斜拉索长度；

—斜拉索垂度修正值，其中，

—斜拉索单位长度重量；

—斜拉索水平投影长度；

—斜拉索挂索牵引力；

—斜拉索伸长量修正值，其中：

A—斜拉索横截面积；

—斜拉索弹性模量。

在斜拉索挂索各阶段牵引力的作用下，计算的ΔL（m）值如表2.31所示。

表中数据表示斜拉索锚头端部距离锚垫板顶的距离（m），牵引力单位：

KN。

一.3.3.主要施工设备配置

一.3.3.1.吊索、展索设备

每个索塔吊索、展索设备主要包括：

1台QTZ315A塔吊、1台梁面吊索桁车、1台放索机、塔顶2台10t卷扬机、1台5t卷扬机；桥面布置两台10t牵引卷扬机、一台5t放索卷扬机以及放索小车与转向滑轮等。

一.3.3.1.1.塔吊

斜拉索施工阶段，可以利用QTZ315A塔吊，最大吊重16t，其23m工作幅度可吊装12.6t。

NZ1～NZ3、SZ1～SZ3索采用塔吊吊装上桥。

吊装前需要根据斜拉索索盘的实际包装情况设置相应的吊具。

一.3.3.1.2.卷扬机

1）塔顶挂索提升卷扬机

塔顶卷扬机主要用于斜拉索塔上挂索施工，根据牵引力需要，选用2台10t快速卷扬机和1台5t卷扬机。

10t卷扬机用于重量超过10t长索的起重吊装，由于塔顶距离钢箱梁顶面约202m高，NZ26索长442.287m，重36.2t，故将索提升至塔顶索管口长度占总长的46%，提升力需36.2×0.46=16.6t。

钢丝绳需走2线，卷筒容绳量要求不小于500m。

5t卷扬机钢丝绳在塔顶人洞经转向滑轮转向后下放，经过待安装斜拉索的索管口穿出塔外至桥面，用于斜拉索塔端锚头的牵引导向。

索塔封顶混凝土浇筑前注意施工平台预埋件的埋设。

图2.32塔顶吊装系统布置图

2）梁上卷扬机

梁上卷扬机主要包括2台用于斜拉索梁端挂索的10t卷扬机，1台5t放索卷扬机，其中放索卷扬机布置于索塔下附近，钢丝绳通过转向滑轮引导至需要挂索的索管口附近。

挂索卷扬机随着钢箱梁及斜拉索的施工进度逐步前移。

一.3.3.1.3.梁面吊索桁车

NZ3斜拉索施工完成后拼装梁面吊索桁车，采用梁面吊索桁车将4～28#索整体提升上桥面。

桁车布置于梁面东侧NZ2与NZ3斜拉索之间，布置位置如图2.33所示，对应的NZ4梁段风嘴后安装。

图2.33吊索桁车结构布置示意图

桁吊顺桥向跨度6.0m，横桥向跨度19.5m，高12m，悬出梁侧7m。

桁吊主承重梁、直立柱及前斜立柱均采用HW400×400型钢，其它斜腿采用HN400×200型钢。

起吊横梁采用4根HN400×200的工字钢，平联及斜撑采用[20a槽钢。

起吊卷扬机选用JM8卷扬机，采用40t滑车组，走5线。

在主承重梁顶设置轨道及4台15t单轨平车（自带刹车系统），通过平车带动卷扬机行走实现索盘的平移。

吊索桁车总体结构如图2.34所示。

图2.34吊索桁车结构布置图

图2.35吊索桁车施工图

一.3.3.1.4.放索盘

放索盘为桥面放索装置，本桥采用卧式放索机，由斜拉索生产厂家提供。

具体结构形式如图2.36所示。

图2.36卧式放索盘结构图

一.3.3.1.5.放索小车

为便斜拉索在桥面的移动及展开，避免斜拉索与桥面的直接接触，防止斜拉索PE防护层损伤，斜拉索在桥面移动时采用放索小车，放索小车结构如图2.37所示。

图2.37放索小车结构图

图2.38放索小车施工图

一.3.3.1.6.锚头小车

为防止斜拉索锚头损伤，斜拉索在桥面移动时设置锚头小车，结构如图2.39所示。

图2.39锚头小车结构图

一.3.3.1.7.索夹

索夹是斜拉索塔、梁端挂设的着力点，为挂索设施与斜拉索的连接工具，表面设置吊耳。

索夹采用厚壁钢管与钢板焊接而成，在钢管同斜拉索接触处加垫5mm厚氯丁橡胶板，可以有效避免在施工过程中，斜拉索PE防护层受损伤。

根据斜拉索型号，塔端起吊索夹与梁端拖曳索夹各设计三种规格尺寸。

索夹结构如图2.310～图2.311所示。

图2.310塔端索夹结构构造图

图2.311梁端索夹结构构造图

一.3.3.1.8.汽车吊

1#斜拉索安装完成并进行第一次拉后，将一台25t汽车吊起吊上桥，用于斜拉索梁端安装时的角度调整和后安装风嘴的桥面转运、吊装等。

一.3.3.2.斜拉索拉设备

斜拉索牵引一般分为硬牵引拉杆及软牵引钢绞线两种，现对两种牵引比较如下：

牵引式

硬牵引

软牵引

特点

构造简单、操作便、可换性强、成本低、施工节奏快；拉杆可承受大吨位拉力，牵引设备和拉设备可通用

构造复杂、操作工序多、牵引速度慢、循环施工期长、相对成本高；软牵引钢绞线易出现受力不均现象，施工风险较大

适用围

适应围较小，最大牵引水平距离一般不超过5m，在短中索牵引拉中应用广泛

适用围大，安全性能较好，最大牵引水平距离一般超过10m，在长、重索施工中应用广泛

推荐式

本桥最长索442.287m，重36.135t，根据斜拉索挂索计算结果可知，当梁端牵引力为500KN时，斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离均小于4m；当梁端牵引力为600KN时，斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离均小于3m，故推荐使用5m长硬牵引拉杆即可满足施工需要。

硬牵引拉系统由穿心千斤顶、油泵、压力传感器、拉杆及螺母、变径连接头及撑脚等组成，硬牵引及拉系统组成形式如图2.312所示。

图2.312硬牵引拉系统组成示意图

1）拉千斤顶及压力传感器

拉千斤顶根据斜拉索的拉控制力进行选择，为减小施工过程中的误差、确保千斤顶的使用安全，将斜拉索的拉控制力控制在千斤顶额定拉力的50%-85%围。

本桥斜拉索设计成桥恒载索力为486-520t，故每塔配置欧维姆YCW650B千斤顶4台（用于塔端拉）和YCW350B千斤顶4台（用于梁端牵引）。

千斤顶机械参数如表2.32所示。

表2.32斜拉索施工千斤顶参数

规格