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斜拉桥施工技术要点

斜拉桥是大跨径桥梁的主流桥型之一,施工技术要求高、管控严格。本文梳理斜拉桥的类型组成、核心施工技术要点及全过程监测要求,为市政桥梁施工管控提供专业参考。

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斜拉桥是大跨径桥梁的主流桥型之一,施工技术要求高、管控严格。本文梳理斜拉桥的类型组成、核心施工技术要点及全过程监测要求,为市政桥梁施工管控提供专业参考。

一、斜拉桥类型与组成

1.1 斜拉桥类型

图1

斜拉桥通常分为以下类型:

  • 预应力混凝土斜拉桥
  • 钢斜拉桥
  • 钢—混凝土叠合梁斜拉桥
  • 混合梁斜拉桥
  • 吊拉组合斜拉桥

1.2 斜拉桥组成

图2

斜拉桥由索塔、钢索和主梁三个核心部分构成。

二、斜拉桥施工技术要点

2.1 索塔施工技术要求

图3

(1)施工工艺流程

扩大基础及塔座施工→劲性骨架施工→第一节主塔施工→安装爬模系统→爬模浇筑节段施工→多次主塔节段施工(横梁施工)

(2)核心要求与注意事项

  • 施工方法选择:结合索塔结构、体形、材料、施工设备和设计要求综合选择,裸塔施工宜用爬模法,横梁较多的高塔宜采用劲性骨架挂模提升法
  • 交叉施工管控:应避免塔梁交叉施工干扰,必须交叉施工时需根据设计和施工方法,采取保证塔梁质量和施工安全的措施
  • 倾斜索塔要求:必须对各施工阶段索塔的强度和变形进行计算,分高度设置横撑,保证线形、应力、倾斜度满足设计要求和施工安全
  • 横梁施工要求:根据结构、重量及支撑高度设置可靠模板和支撑系统,考虑弹性和非弹性变形、支承下沉、温差及日照的影响,必要时设支承千斤顶调控,体积过大的横梁可分两次浇筑
  • 混凝土浇筑要求:索塔混凝土现浇选用输送泵施工,超过一台泵的工作高度允许接力泵送,必须做好接力储料斗设置,尽量降低接力站台高度
  • 成品保护:必须避免上部塔体施工时对下部塔体表面的污染
  • 安全管控:必须制定整体和局部的安全措施,如设置塔式起重机起吊重量限制器、断索防护器、钢索防扭器、风压脱离开关等;防范雷击、强风、暴雨、寒暑、飞行器对施工影响;防范掉落和作业事故,配备应急措施;对塔式起重机、支架安装、使用和拆除阶段的强度与稳定性进行计算和检查

2.2 主梁施工技术要求

图4

(1)常用施工方法

斜拉桥主梁施工方法大体分为顶推法、平转法、支架法和悬臂法,悬臂法又分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法,因适用范围较广成为斜拉桥主梁施工最常用的方法:

  • 悬臂浇筑法:在塔柱两侧用挂篮对称逐段浇筑主梁混凝土
  • 悬臂拼装法:先在塔柱区浇筑(钢梁斜拉桥为安装)一段放置起吊设备的起始梁段,再用适宜起吊设备从塔柱两侧依次对称拼装梁体节段

(2)混凝土主梁施工要点

  • 零号段施工:零号段是梁的起始段,一般在支架和托架上浇筑,浇筑前必须消除支架的温度变形、弹性变形、非弹性变形和支承变形
  • 临时固结:设计采用非塔、梁固结形式时,施工必须采用塔、梁临时固结措施,加强施工期观察,按设计确认的程序解除临时固结
  • 挂篮施工要求:挂篮设计和主梁浇筑应考虑抗风振的刚度要求;挂篮制成后应进行检验、试拼、整体组装检验、预压,同时测定悬臂梁及挂篮的弹性挠度、调整高程性能及其他技术性能
  • 悬拼要求:预制梁段宜选用长线台座或多段联线台座,每联宜多于5段,各端面要啮合密贴,不得随意修补
  • 风振控制:大跨径主梁施工时,应缩短双向长悬臂持续时间,尽快使一侧固定,减少风振的不利影响,必要时采取临时抗风措施
  • 合龙控制:为防止合龙梁段裂缝,可在梁上下底板或两肋端部预埋临时连接钢构件,或设置临时纵向预应力索,或用千斤顶调节合龙口应力及长度;需不间断观测合龙前数日昼夜温度场变化与合龙高程、合龙口长度变化的关系,确定适宜合龙时间和程序;合龙两端高程符合设计要求后可视情况适当压重,合龙浇筑后至预应力索张拉前禁止施工荷载的超平衡变化

(3)钢主梁施工要点

  • 加工要求:钢主梁应由资质合格的专业单位加工制作、试拼,检验合格后运至工地,堆放需无损伤、无变形、无腐蚀
  • 质量要求:钢梁材料符合设计要求,焊接材料选用、焊接要求、加工成品、涂装等按相关标准检验执行
  • 合龙要求:应进行钢梁连日温度变形观测,确定适宜的合龙温度及实施程序,满足钢梁安装就位时高强度螺栓定位所需时间

2.3 拉索施工技术要求

图5

(1)施工工艺流程

拉索进场验收→斜拉索吊装上桥→拉索安装→张拉、索力检测→索力调整及减振装置安装

(2)拉索架设要点

  • 方案选择:架设前根据索塔高度、拉索类型、长度、自重、安装牵引力及施工现场状况综合选择安装方法和设备
  • 成品保护:施工中不得损伤拉索保护层和锚头,不得对拉索施加集中力或过度弯曲
  • 半成品拉索安装:安装由外包PE护套单根钢绞线组成的半成品拉索时,应控制每一根钢绞线安装后的拉力差在**±5%** 内,并设置临时减振器
  • 临时防护:施工中必须对索管与锚端部位采取临时防水、防腐和防污染措施

(3)拉索张拉要点

  • 张拉设备应按预应力施工有关规定进行标定
  • 张拉顺序、批次和量值符合设计要求,索力应以振动频率计测定的索力油压表量值为准,视拉索减振器以及拉索垂度状况修正索力,以延伸值作校核
  • 拉索应按设计要求同步张拉,对称同步张拉的斜拉索,张拉中不同步的相对差值不得大于10%;两侧不对称或设计索力不同的斜拉索,按设计要求的索力分段同步张拉
  • 以下工况需采用传感器或振动频率测力计检测并修正索力:
  • 每组拉索张拉完成后
  • 悬臂施工跨中合龙前后
  • 全桥拉索全部张拉完成后
  • 主梁体内预应力钢筋全部张拉完成,且桥面及附属设施安装完成后
  • 张拉完成后检查每根拉索防护,发现破损及时修补

(4)索力调整要点

  • 施工控制中需根据梁段自重、主梁材料弹性模量及徐变系数、拉索弹性模量的理论值与实际值的差异调整索力
  • 拉索拉力误差超过设计要求时需调整,可从超过设计索力最大或最小的拉索开始调整至设计索力,调索时需监测拉索索力、拉索延伸量、索塔位移与梁体标高

三、斜拉桥施工监测

3.1 监测目的与对象

图6

施工过程中,必须对主梁各个施工阶段的拉索索力、主梁标高、塔梁内力以及索塔位移量进行监测;监测数据及时反馈设计单位,用于确定下一施工阶段的拉索张拉量值、主梁线形高程、索塔位移控制值等,直至全桥合龙

3.2 监测主要内容

图7

  • 变形:主梁线形、高程、轴线偏差、索塔的水平位移
  • 应力:拉索索力、支座反力以及梁、塔应力在施工过程中的变化
  • 温度:温度场及指定测量时间塔、梁、索的变化

总结

斜拉桥施工是系统性工程,需严格遵循各环节技术要求,落实全过程监测管控,才能保障施工质量与安全,符合设计要求。

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