巫峡长江公路大桥拱肋吊装方案.doc

第一节 工 程 概 述
1.1 桥位及结构形式
重庆巫峡长江公路大桥工程项目分为主桥和引道工程两部分，其主桥处于三峡风景区，桥址位于长江巫峡入口处，设计为中承式钢管砼双肋拱桥，主跨净跨为460m，位居同类型桥梁世界第一，全桥跨径组合为6×12m（引桥）+492m（主跨）+3×12m（引桥）。引桥为预应力砼连续梁（南岸异形梁为钢筋砼简支架）；桥面为预应力砼π形连续梁；全桥吊杆和立柱间距为12.0m，吊杆、立柱及引桥墩盖梁均设计为预应力砼横梁，桥面与拱肋交汇处横梁为组合截面梁，设计总体布置如下：
图1.1 巫峡长江大桥设计总体布置图

1.2 工程规模及建设工期
巫峡长江公路大桥由主桥和两岸引桥构成，其主桥为一跨净跨460m钢管砼双肋拱桥；南岸引桥6×12m预应力砼连续梁，北岸为3×12m预应力砼连续梁，全桥共计50个小孔，总长612.2m；桥面净宽15m+2×1.5m（人行道）+2×0.5m（栏杆），全桥工程量为：基础挖石方：22787m3 ；结构砼：38669 m3；结构钢筋：1598T；预应钢材：500T；钢管钢板6800T。建设工期29个月，2004年5月完工。
1.3 桥位处地质、水文、航运、气象状况
1.3.1工程地质状况
大桥桥位处，地貌上处于构造剥蚀侵蚀低山地貌单元内，因长江河谷深切，地形上构成不对称的“V”字型峡谷，谷坡南缓北陡，桥址区南岸斜坡总体坡向1500，坡度300-450间，局部稍陡。北岸地形坡度较陡，拆线斜坡，上陡下缓。紧邻岸边陡崖，坡度800-850。
桥位区构造上位于大巴山弧形构造，川东褶带及川鄂黔隆起褶带的交汇部，次段构造受横石溪箱形背斜控制，位于其北西翼，岩性南岸为T1j2龙岩及白云质灰岩地层，北岸为Tj3灰岩地层。因长江的切割，桥位处岸坡岩体应力释放，产生卸载回弹，常使层面及构造裂隙，产生宽张，使部分地表块体产生松动，桥位区地层简单，第四系不发育，基岩裸露，完整岩体地基容许承载均大于2.0Mpa。
1.3.2气象资料
桥址区段属亚热带温湿季风气候，具有春早、夏热、冬暖、多雾，无霜期长，雨量充沛的气候特点，年平均气温18.4℃，极端最低温度-6.9℃。常年最多风向为东北风，风速六级，风速17m/s的大风，八月份 较多，巫山县历年各月大风，暴雨出现的次数及频率如下表：
表1.1 巫峡历年各月大风出现次数及频率表
月 份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
次 数
0
1
1
3
4
6
9
18
3
2
1
0
频率%
0.0
2.1
2.1
6.3
8.3
12.5
18.8
37.5
6.3
4.2
2.1
0.0

表1.2巫山县历年各月暴雨出现次数及频率表
月 份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
次 数
0
0
0
2
9
16
24
23
17
3
1
0
频率%
0.0
0.0
0.0
2.0
9.0
17.0
25.0
24.0
17.0
3.0
1.0
0.0
根据“全国基本风压分布图”本区域基本风压400Pa，设计基准风速为26.3m/s
1.3.3水文航运资料
该桥处于三峡库区内，因此受三峡大坝的影响，建坝前与建坝储水后，桥位河段的水文条件有极大的改变。
(1)建坝前水文资料：
根据万县水文站资料，推算桥位的频率流量水位为据如下表：
表1.3 桥位处水位流量流建资料
项 目
频 率
流量Q(m3/s)
水位H (黄海系统)
流速VCP(m/s)
1/300
35600
118.6
3.54
1/100
31050
118.0
3.35
(2)建坝后水文、航道资料：
巫山县巫峡长江大桥河段现为Ⅱ级航道，通行轮船见下表：
表1.4 现行代表船队、客船表
序号
船队组成（推轮+驳船）
船队尺度（长×宽×高）m
备 注
1
1942KW+3×1000t
175×34×2.8

2
1942KW+2×1000t（货驳）
121×32×2.8
长航上行船
3
589KW+3×3000t
90×24×1.3
地方下行船队
4
客轮1
77×15.4×2.6

5
客轮2
84.5×14.0×2.4
江汉57
6
客轮3
87.5×16.0×2.7
长江明珠号
三峡工程正常蓄水后，河段将提高为I-（2）级航道，双向航道宽度为232.1m，通航净高18.0m；最高通航水位175.10m（吴淞）通行的轮船如下表：
表1.5 三峡工程建成后汉渝间代表船队、客船
序号
船 队 组 成（推轮+驳船）
船 队 尺 度（长×宽×高）m
1
1+6×500t
126×32.4×2.2
2
1+9×1000t
246×32.4×2.8
3
1+9×1500t
248.5×32.4×3.0
4
1+6×1500t
196×32.6×3.1
5
1+4×3000t
196×32.6×3.3
6
1+4×3000t（油轮）
219×31.2×3.3
7
客 轮
84×17.2×2.6

1.4 设计采用的技术标准
1）桥面净宽：净-15.0m+2×1.5m（人行道）+2×0.5m（栏杆）
2）设计荷载：汽车-超20，挂车-120，人群荷载3.5KN/m2
3）设计洪水频率：1/300
4）设计水位：175.10m（三峡工程规划水位）
5）通航净空：300×18m
6）地震烈度：Ⅵ度，按Ⅶ度设防
7）设计风速：26.3m/s（频率1%，10分钟平均最大风速（10m高度处））
1.5 钢管拱肋构造
拱肋为钢管砼组成的桁架结构，主跨拱肋拱顶截面高7.0m；拱脚截面高为14.0m，肋宽为4.14m，每肋上、下各两根Ф1220×22（25）mm，内灌60#砼的钢管砼弦杆，弦杆通过横联钢管Ф711×16mm和竖向钢管Ф610×12mm连接而构成钢管砼桁架，吊杆处竖向两根腹杆间设交叉撑，加强拱肋横向连接。拱肋中距为19.70m，两肋间桥面以上放置“K”形横撑，桥面以下的拱脚段设置“米”形撑，每道横撑均为空钢管桁架。拱肋与桥面交接处，设置一道肋间横撑。全桥共设横撑20道。
1.6 拱肋吊装方案
1.6.1 拱肋钢管桁架节段的划分
拱肋钢管桁架顺桥向半跨分为11个节段，全桥共计22个节段，横桥向分为上、下游两肋，肋间由“K”形或“米”形撑相连，全桥共计20道，吊装时为单肋单节段吊安，因此拱肋共计64个吊装节段，最大节段吊装重量为118T（其中肋间横撑最大吊装重量约40T）。
1.6. 2 拱肋吊装方案
1）方案总述
拱肋节段安装采用斜拉扣挂式无支架缆索吊装方案。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨拱肋11个节段（22个吊段）、6个正式扣段，第一扣段含三个节段、第二、三、四扣段含两个节段，其余每一节段为一个扣段，含两个及以上扣段中，第一、第二节段采用临时扣索扣住，待第三节段就位后张拉正式扣索，同时拆去临时扣索，临时扣索采用钢绞线，每岸每肋各设两组，各扣段交换使用。节段为单肋安装，待上下游同一节段吊装就位后，安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段，单肋节段安装就位后，设置侧向浪风索。
由于上下游主拱肋相距较远，所以只能分别利用上下游两套吊装系统进行安装。吊装时，每根主拱肋桁段由该侧四组吊点抬吊；肋间横撑由于重量轻且位置居中，可由内侧两组吊点抬吊。
2）拱肋吊装施工工艺流程

3） 拱肋吊装施工现场布置
拱肋吊装施工现场布置由起吊安装系统和拱肋扣索系统组成。拱肋扣索系统由扣塔、扣锚及钢绞线扣索等几部分组成，吊装系统由吊塔、吊锚及吊装索缆等构成，其中吊塔放置于扣塔之上，通过铰脚与扣塔相连。吊扣锚均采用岩锚重力式复合结构。现场总体布置如图所示。

图1.2 拱肋吊装系统总体布置图
1.7 拱上立柱、吊杆横梁及行车道梁吊装方案
主吊装系统也承担着拱上立柱、吊杆横梁、行车道梁的吊装工作。
主拱圈吊装合拢后，应着手进行拱上立柱吊装。拱上立柱最大长度约55m，吊装时应将较长立柱划分为25m左右的节段以便于安装。立柱从工厂制作用船运至桥位处靠岸边位置，由于自重较小（不到15吨），可以用一个或两个吊点从拱圈空隙中起吊，超过拱圈后平移至安装位置并用辅助绳索帮助其安装就位。
吊杆横梁除两道加长横梁需在拱座江心侧预制场（位于拱圈下）预制外，其余均在建始岸预制场制作。利用主吊装系统外侧两组主索（共8根）完成吊杆横梁安装。拱圈下预制的加长横梁可直接吊装到位；其余吊杆横梁从拱圈上部平移至安装位置附近，调整起吊索使之从拱圈空隙穿过，再通过调整起吊及牵引索使之就位。
行车道梁也在建始岸预制场制作，其安装方法类似吊杆横梁。

第二节 主 吊 系 统 布 置
2.1总 述
巫峡长江大桥位于长江巫峡峡口上，地势险峻，地质条件复杂。按《巫山县巫峡长江大桥施工图设计文件》要求，钢管拱节段需采用缆索吊装方案施工，同时吊杆横梁、行车道梁安装均可利用缆索吊装系统实施。
全桥共设两套主索吊装系统。为节约材料、加快施工进度，决定采用四川路桥建设集团专利技术《复合式缆索吊机》，将吊装索塔安置于扣塔顶部，吊装索塔与扣塔之间铰接，以最大限度减小对扣锚系统的干扰。缆索吊装系统设计时将每套吊装系统分为两组，可以方便地组合，便于吊杆横梁、行车道梁及拱肋安装。

2.2 主吊装系统设计
2.2.1主吊装系统选索及布置
主吊装系统主跨径576M，后锚端跨径为164m(巫山岸)及173 m(建始岸)，与水平线夹角。全桥共设两套主索吊装系统，每套系统各种钢绳的规格如下表所示：
表2.2 主吊装系统钢索规格表（起吊索走8线）
名 称项 目
主 索
起 吊 索
牵 引 索
缆风索（压塔索）
型 号
满充式钢丝绳
（CFRC8×36SW-56mm）
4×39S+5FC-22m不扭转提升钢丝绳
6×37+1
6×37+1
根数-直径
2×4Ф56
4×8Ф22
2×2Ф28
2×2Ф47.5
每沿米()
14.98
1.98
2.768
7.929
截面积()
1667
208
294.52
843.47
钢丝直径
Ф1.2~Ф3.0
Ф1.0~Ф1.70
1.3
2.2
抗拉强度（Mpa）
1960
1870
1550
1550
破断拉力（KN）
2500
325.0
456.50
1205.0
张力安全系数
3.041
5.147
4.702
4.11
2.2.2复合式缆索吊机设计参数及计算结果（一套，起吊索走8线）
跨 径 576m
主索垂度 空1/16.054 重 1/12.5
设计吊重 118T×1.1+39.84=169.64T
φ56CFRC钢丝主索 2×4根
主索重载安全系数 3.054
φ28牵引索 2×2线
牵引索安全系数 4.702
牵引卷扬机拉力 97.09KN
φ22起吊索 4×8线
起吊索安全系数 5.147
起吊卷扬机拉力 63.14KN
吊塔对扣塔的竖向压力(最大) 约7500KN
吊塔对扣塔的水平推力（包括风力） 约50KN（用平衡索调整）
2.2.3卷扬机选择
1）8台10T摩擦式滚筒卷扬机（线速度恒定）—牵引；
2）8台8T摩擦式滚筒卷扬机（线速度恒定）—起吊；
3）8台8T普通中速卷扬机——牵引最不利位置辅助牵引。
2.3 工作天线系统
2.3.1工作天线的选索及布置
为便于两岸小件物资设备的运输交流，另设置两套工作天线，上下游各一组。主吊装系统主跨径576m，后锚后锚端跨径为164m(巫山岸)及173m(建始岸)，与水平线夹角。各种钢绳的规格如表2.3所示。
表2.3 工作天线钢索规格表
名 称
项 目
主 索
起 吊 索
牵 引 索
型 号
6×37+1
6×37+1
6×37+1
根数-直径
2×2Ф47.5
2×4Ф19.5
2×Ф19.5
每沿米重()
7.929
1.326
1.326
截面积()
843.47
141.16
141.16
钢丝直径
2.2
0.9
0.9
抗拉强度（Mpa）
1550
1550
1550
破断拉力（kN）
1305.0
179.00
179.00
张力安全系数
5.100
7.094
4.544

2.3.2工作天线设计参数及计算结果（一套）
跨 径 576m
主索垂度 空1/18.085 重 1/14
设计吊重 50.0×1.2+29.84 =89.84kN
φ47.5普通钢绳主索 2根
主索重载安全系数 5.100
φ19.5牵引索 1线
牵引索安全系数 4.544
牵引卷扬机拉力 37.83KN
φ19.5起吊索 4线
起吊索安全系数 7.094
起吊卷扬机拉力 27.35KN
2.3.3卷扬机选择
1）4台5T普通中速卷扬机—牵引；
2）4台5T普通中速卷扬机—起吊；
2.4 吊具设计
2.4.1 概 述
拱肋吊装系统吊具包括缆索跑车、起吊滑车组、吊点分配梁、吊点、夹具等结构。全桥共布设四组主索，每组上设置两套吊具共计8套。吊具数量、规格汇总如下表。
表2.4 吊具数量、规格汇总表
序 号
名 称
规 格
数 量
备 注
1
缆 索 跑 车
2×4
8套

2
吊点滑车组
3×3
8套

3
吊点分配梁

4根

4
吊 点 夹 具

16套

2.4.2缆索跑车设计
1） 设计依据及技术指标
a. 承重主索4Φ56mm；起吊索Φ22mm
b. 跑车轮直径与主索直径的关系D=25d
c. 跑车承受的竖向力T=600KN
d. 各部位应力安全系数K=2.0
2） 跑车结构设计 (跑车结构设计如图所示)

表2.1 跑车总体设计图
2.4.3 起吊滑车组设计
1） 设计依据及技术指标
a. 起吊绳走线数8线；
b.起吊绳直径Φ22mm
c.滑车组直径与起吊绳直径之比为D/d=25
d.滑车组采用滚动轴承
e. 各部位应力安全系数K=2.0
2） 起吊滑车组结构设计 (起吊滑车组结构设计如图2.2所示)

图2.2 起吊滑车组总体设计图
2.4.4吊点分配梁设计
1） 分配梁的功能和作用
拱肋吊段是由相应的两组缆索上的吊点起吊，吊点间的距离为6.0m；拱肋宽度2.92m（两主管中心距），为确保吊绳垂直受力及各吊点受力均匀，在吊索下部放置分配梁，以调整吊绳间距，保证拱肋两侧自动平衡，便于其安装就位。
2） 分配梁设计依据及技术指标
a. 分配梁为简支梁，梁端力均为F=425KN，间距为L=6.0m
b. 梁中部拱肋提供的力为F，=425KN；间距L=2.92m
c. 分配梁应力安全系数K=2.0
d. 跨中挠度 f ≤2mm
3） 分配梁结构设计

图2.3 起吊分配梁总体设计图
2.4.5砼配重块设计
吊点砼配重块的作用是使吊点在没有吊重时，能够自由下降，配重的大小受起吊绳走线数、滑轮组数率及索跨大小等因素控制。配重块放置于每组吊点上。
1） 配重块重量的计算
起吊绳每间隔30m设置一个承索器，那么由于起吊索的松驰而产生的张力T1=gl2/8f。
式中：g—起重绳每延米的重量g=0.0277KN/m
l—相邻两承索器间的距离l=30.m
f—相邻两个承索器间起吊绳的松驰垂度f=1.5m
将数值代入T1计算式中得
T1=0.0277×302/（8×1.5）=2.076（KN）
起重索运行阻力T2=（1-ηa+b+c）
式中T1—起重索松驰张力T1=2.076KN
η—滑轮组效率系数η=0.98
a— 动滑轮数a=3
b—定滑轮数b=4
c—承索器滑轮数c=20
将各值代入T2计算式中得
T2=2.076×（1-0.983+4+20）=0.872（KN）
砼配重件计算重量：G=KT1+T2
式中K—起重绳线数
即G=8×2.076+0.872=17.48（KN）
配重取作30KN
2） 砼配重块结构设计
每个吊点配重30KN，由两块实体砼实体提供，每块重15KN；
2.4.6 承索器设计
1） 承索器的作用与功能
缆索吊装系统主索跨度达576m，由起重索和牵引索的垂度引起的松弛阻力将极大地影响到起吊力和牵引力，为减小起吊和牵引力，在主缆上在设置承索器，承托起吊绳及牵引绳，从而减小其松弛阻力，达到减小起吊和牵引以及配重块重量的目的。
2） 承索器的布置结构设计
在每组主缆上分别布置承索滑轮，其间距为30m，以承托起吊绳和牵引绳，其布置及结构如图所示。

图2.4 承索器总体布置图
2.5吊塔系统
2.5.1吊塔塔体的组拼设计
吊塔立于扣塔塔顶，吊塔与扣塔的连接形式为铰接。吊塔采用M型万能杆件组拼成双柱门式索塔，塔高30.5米，每柱截面为2m×4m；中部设一道横梁；两柱之间的中心距离为20.0m；吊塔塔顶顺河向宽度为30.0m。吊塔塔顶及塔脚分配梁采用I56b工字钢组拼。其布置如图2.5所示。

图2.5 吊塔总体布置图
2.5.2 吊塔塔顶索鞍及塔脚铰脚的设计及布置
1）索鞍布置及结构设计
① 索鞍布置
吊塔塔顶索鞍包括吊装主索、缆风索（压塔索）、工作天线主索、牵引索、起吊索等索鞍。所有索鞍均采用单轮滚动结构形式的索鞍；在万能杆件吊塔塔顶采用I56b工字钢铺设两层分配梁，在工字梁上按相应的位置安置索鞍，并将索鞍与工字梁固定。索鞍布置详见图2.5所示。
② 索鞍结构设计
*a 设计指标及技术标准（以吊装主索受力控制设计）
Ⅰ、主索直径φ56mm；
Ⅱ、单索垂直压力T=300KN；
Ⅲ、索鞍轮直径D与主索直径φ之比为：D/φ=15；
Ⅳ、索鞍轮接触应力安全系数K1=2.5;
Ⅴ、滑动轴承钢销抗剪安全系数K2=3.0。
*b 索鞍结构设计（以吊装主索索鞍为例）
索鞍结构如图2.6所示。

2.6 吊塔塔顶索鞍设计图
3） 吊塔塔脚铰脚设计
① 铰脚的布置
采用I56b型钢在扣塔塔顶设置连接分配梁，并将其与扣塔钢管焊接，在分配梁上布置吊塔铰脚，吊塔铰脚与扣塔及吊塔塔体的连接如图2.7所示。
② 铰脚的结构设计
铰脚由铰座、铰板、钢销等几部分组成，其结构设计如图2.9所示。

图2.7 吊塔铰脚设计图
2.5.3 抗风索的布置设计
吊塔抗风索由于受地式的影响，无法设置“八”字抗风，采用压塔索，整套吊装系统共设置4根Φ47.5mm钢绳。吊塔上、下游各布置2根。其布置及计算详见4.3.3。
2.5.4扣塔平衡索
扣塔由于风荷载、吊塔及扣索的作用产生不平衡力，前期向岸倾斜，后期朝河心倾斜。向岸侧产生的最大不平衡力为1055.5KN，向河心侧产生的最大不平衡力为2253.7KN，所以在扣塔两侧加设扣塔平衡索。扣塔平衡索岸侧段采用11φ15.24钢绞线锚于扣锚上，河心侧段采用15φ15.24锚于桥台上。位置如图2.8所示：

图2.8 扣塔平衡索布置图
2.5.5 吊塔避雷设施布置
两岸吊塔高度极大，南岸塔高达近160.m；北岸塔高140.0m因此必须设置避雷设施。按照Ⅱ级结构物避雷要求设置，通路电阻小于4Ω。吊塔防雷装置由接闪器、引下线和接地装置等三部分组成。采用Φ22圆钢制作接闪器，其长度为1.5m，每塔的两根立柱上分别设置一根；同时用Φ16圆钢外套PVC防护管作为引下线，接至地面与相应的接地装置相连接，接地装置采用型钢L100×100×10打入地中设置，打入深度不小于1.5m 。避雷针布置图详见附图2.9所示。

图2.9 吊塔避雷设施布置图

2．6 吊装系统试吊设计及实施
2.6.1 概 述
吊装系统布置完成，在吊装拱肋前必须进行试吊运行试验，以检测验证其吊重能力及各种工况下的系统的工作状态。为以后拱肋的吊装施工提供可靠的技术保证。缆索系统试吊运行试验主要包括吊重的确定及重物选择，缆索系统的观测、试验数据的收集、整理、分析等工作内容。
2.6.2 试吊运行试验的设计及实施
1） 吊重的设计
本缆索系统共布置四组，每组的设计吊重为60T，试吊时考虑10%的超载，即试吊重为每组66T(不含吊具重及配重)。采用砂袋加载，用万能杆件组拼一荷载平台，将砂袋按设计程序堆放于平台上。
2） 加载程序
因有四组各自独立的主索系统，除每组分别进行单独试吊外，还须模拟拱肋吊装过程中的实际情况进行各组的组合试验，按以上游到下游的方向将各组主索编号为A、B、C、D（如图所示），则试验时组合为：

A
B

C
D

表2.6 试 吊 组 合 及 荷 载 表
序 号
主 索 组 合
荷 载
备 注
1
A
66

2
B
66

3
C
66

4
D
66

5
A+B
132
单肋安装
6
B+C
132
横梁安装
7
C+D
132
单肋安装
试吊时，采用分级逐步加载，每次试吊分四级进行，即按设计吊重的50%→75%→100%→110%加载。每次荷载起吊后持荷时间不得小于1小时，且须进行全跨范围内的行走，同时对两岸吊塔监控观测，动力系统（卷扬机）测试，以及各部位结构件的观测并记录。
3） 试吊组织实施
试吊前成立有业主、监理单位、监控单位、施工单位参加的主缆系统试验领导小组。
主缆系统试吊运行试验领导小组

副 总 指 挥
总 指 挥

数据分
析
组

指 挥
后

勤

组

指 挥
吊

装

组

指 挥
监

测

组

指 挥
联

络

组

指 挥
协

调

组

指 挥

第三节 吊、扣锚系统
3.1锚碇总体设计
3.1.1地质条件
巫山长江大桥建始岸吊锚及扣锚场地位于巫山会城长江南岸，为单一岩层组成的单面山，地貌上处于构造剥蚀侵蚀中低山地貌单元，微地貌为河谷斜坡。斜坡总体坡向150，坡角300，岩体主要为褐黄色含粉质粘土碎石和灰岩。岩层倾向和主要边坡倾向相反，岩体的风化破碎程度不均，即岩层分带性较差。地质资料表明吊、扣锚场地处在斜坡地带，坡体基岩裸露，自然坡向与岩层倾向斜交，边坡为切向坡，属稳定型边坡，场地亦属稳定场地。巫山岸吊、扣锚场地及岩层性质与建始岸类似，覆盖层较厚，坡角为450，根据室内岩面试验成果，地基承载力及岩体旨强度指标按以下采用：
灰岩（中等风化） 建 始 岸 巫 山 岸
承载力标准值 3100Kpa 2600Kpa
岩体抗剪强度 Ψ=480 Ψ=40.160
C=1.1Mpa C=1.76Mpa
岩体抗拉强度 σt=0.64Mpa σt=0.57Mpa
3.1.2基础类型及锚固方式
1）吊（扣）锚基础型式。根据吊（扣）锚所在山坡地形地质情况，初步设计阶段吊（扣）锚提出2个方案，重力式锚碇（加设预应力岩锚，扣锚加设桩基）、隧道锚方案。
方案一基本原理是将锚索锚固于基岩岩体的深处，主缆索固定在岩面的重力结构上，并通过预应力锚索将主缆力分散传递到岩体深处，重力式锚碇尽管基础工程土石方开挖量大一些，但属于常规的大面积明挖工程，且对此工法经验多，质量工期能得到保证。
方案二从技术上讲是可行的，整个山体在主缆力作用下的抗滑稳定性也是足够的，但以下原因限制了此方案的实施。
①此处岩质主要为含粉质粘土碎石，岩体破碎，地表风化层较厚，地质条件不利于隧道式锚碇的施工开挖。
②开挖方向与岩层走向一致，对锚碇受力稳定性不利。
③对于洞径较大的斜隧道，没有施工经验，担心质量和进度无法保证，综上所述，本桥吊（扣）锚系统采用方案一。
2）主缆索股锚固方式
吊锚主索套在后墙位置的桩头上，桩头用钢板保护，扣索锚于扣锚前墙上。
3.1.3 锚碇总体布置 (总体布置见图)

图3.1锚碇总体布置图
3.1.4 主要材料
1）混凝土：底板、前墙、后墙、横隔片均采用30号砼,回填采用C15片石砼。
2）钢材：普通钢筋直径大于10mm的采用Ⅱ级钢筋，小于等于10mm的采用Ⅰ级钢筋，预应力筋采用钢绞线Φ15.24。
3.2 锚碇基础设计
3.2.1设计荷载
表3.1 锚碇基础设计荷载及内力
部 位
项 目
吊 锚
扣 锚
设计荷载
最 大
缆 力
张 力
8500KN×2
12500KN×2
水平分力
8200KN×2
11000KN×2
地 震 力
7度
7度
土 压 力

地基状况
基 底 岩 性
灰岩
灰岩
摩 擦 系 数
0.4
0.4
允 许 承 载力
3100Kpa
2600Kpa
3.2.2 结构特点
吊（扣）锚为明挖扩大基础，锚块底部为阶梯式，整体结构在使用阶段稳定性很好。
由于巫山岸边坡很陡，巫山岸基础必须采用垂直开挖，以减少开挖深度，最大开挖深度达25m，建始岸后墙与水平夹角取750。
吊锚采用14m预应力锚索，扣锚采用19m预应力锚索。
吊锚平均入岩深度达4.2m，最大入岩深度为7.6m。
扣锚平均入岩深度达7.5m，最大入岩深度为13m。
吊（扣）锚系统每岸连接为一个整体，以增强锚碇的整体性和刚度。
3.3锚碇结构设计
3.3.1 外形设计
重力式锚体结构是一个庞大的砼实体，其外形不仅要满足使用功能的要求，而且尽量与全桥总体布置和周围环境相协调，使其强劲有力，又要减少笨重的视觉效果，其具体尺寸还受基础形式、主缆锚固系统的影响。
3.3.2 锚块构造
影响锚块尺寸的主要因素有：主缆拉力，锚固框架安装标高、锚杆布置等。
在根据以上因素初步拟定其结构尺寸后，进行主缆力及自重作用控制截面的抗剪能力验算，并结合地形与上部结构物等因素，对初步构造进行优化，最终确定锚体尺寸。
3.4锚固系统设计
3.4.1锚杆构造 (结构设计如图所示)
图3.2 锚杆结构设计如图所示
采用分段承压型锚杆（指在张拉时，拉力通过无粘钢绞线分别传递到一定间距设置的承载体上，以承压方式作用在锚固体上）。
锚杆杆体采用7Φ5钢绞线制作，强度标准值1860Mpa；钻孔直径90mm，注浆采用325号水泥配置的水泥浆，水灰比0.45-0.5，设计浆体抗压强度为30Mpa；设置3-4个承载体，间距4m，承载体采用3cm厚45号钢板制作，并在钢板后30cm范围内设Φ8@50加强筋，防止浆体局部受压破坏，详见附图，本设计采用OVM15P型挤压套将钢绞线锁定在承压钢板上，此时，钢绞线强度能充分发挥，而且制作简单、造价经济。
分段承压型锚杆采用等荷载张接班即对各承载体上的钢绞线分别锁定，分段张拉值为230KN。
3.4.2 锚杆锚固力设计
吊（扣）锚，采用6xΦj15.24钢绞线，其标准荷载1860Mpa，钢筋截面积为1088.4mm2,
Ta— 锚杆容许锚固力，KN；
Tu— 锚杆极限锚固力，KN；
Sf— 安全系数，取2；
Td— 锚杆设计锚固力，KN
Tu=1860x1088.4 /1000=2024.4KN
Ta=Tu/ Sf=1012.2KN
取锚杆设计锚固力Td为1010KN
3.4.3锚固角确定
吊锚：垂直向下，增加正压力以抵抗水平滑移，加设与索力角度一致的锚杆（180）；
扣锚：由于索力很大，加设与索力角度一致的锚杆（240），竖直方向也有锚杆。
3.4.4锚固段长度的确定
锚固体与地层之间的锚固长度：
La=TwSf/（πDτs）
Tw—锚杆工作锚固力，KN；
Sf—安全系数，取3.0；
D—钻孔直径；
La—锚固段长度；
τs—孔壁与注浆体之间的极限粘接力，800Kpa；
锚筋在注浆体中锚固长度：
Lsa=TwSf/（πdτs）
d — 锚杆直径；
τs— 锚杆与注浆体之间的极限剪应力，2000Kpa，
吊（扣）锚：La=1010×3/（π0.09×800）=13.4m
Lsa=1010×3/（π0.37×2000）=13.04m
∴取锚固段设计长度Lm=14m
3.4.5 锚杆间距的确定
根据地层情况和钢材横截面进行经济比较确定，间距2-4m。
3.5 锚碇与基础验算
3.5.1整体验算
建始岸吊锚：锚杆拉力：垂直：1010×16×sin18°+1010×22=27214KN
水平：1010×16×cos18°=15369 KN
锚体砼：2952x25=73800KN
回填C15片石砼：658×24=15792KN
最大索拉力：垂直：4400KN
水平：16421KN
抗滑安全系数：[（27214×0.75+73800+15792-4400）×0.4+15369×0.75=53768KN
53768]/16421=3.27
抗倾安全系数：([22x1010x0.75+37800+15792]×7+16x1010×0.75×13)/(4400×17+16421×14.2)=2.1
扣锚：锚杆锚固力 垂直：1010×26×Sin240+1010×33=44011KN
水平：1010×26×cos240=23989.7KN
锚体砼：3478x25=86950KN
回填C15砼：1180x24=28320KN
最大索拉力：垂直：10000KN
水平：22000KN
抗滑安全系数：[（44011×0.75+86950+28320-10000）×0.4+23989.7×0.75]/22000
=73303.6/22000=3.33
抗倾安全系数：[(33x1010x0.75+86950+28320)x8+26x1010x0.75x13]/22000x8>3.5
3.5.2锚碇基础验算
按《公路桥涵地基及基础设计规范》规定以允许应力法计算和验算
① 岩石承载应力验算

F=18.52×27.9=516.7(m2)
扣锚为最大：∑G=44011+61688+55471.7=161170.7(KN)
σ=∑G/ F=161170.7/516.7=312KPa〈3100 Kpa（安全）
② 抗剪稳定验算
由于正压力很大，以及水平反力的保证，锚体不会向前移动，不构成对岩石剪切破坏；
3.5.3.钢筋配置及验算
锚体各部位构造要求配筋；局部承压部份，按受力部位均布置受力钢筋。
初拟为：
吊锚:每个横隔板内纵向70Φ25，工字钢箱上端加设钢筋40Φ25，前墙，底板，后墙内两层40x50cmΦ25钢筋网，后墙横隔板处每个桩加设10Φ25竖向，锚具下5x6cmφ8@10cm钢筋网;
扣锚:每个横隔板内纵向58Φ25，底板，后墙内两层40x50cmΦ25钢筋网，前墙上层设18根4x7φ5钢绞线，下层采用40x50cmΦ25钢筋网，锚具下5x6cmφ8@10cm钢筋网。拐角处均有箍筋连接。
3． 6拱肋临时扣索
扣索分临时扣索和正式扣索，各吊段吊装到位后用临时扣索扣接，一各正式扣段由一或二或三个吊装段组成，正式扣索扣好，标高调整好后可拆去临时扣索。各临时扣索工作时所受最大索力：

Φ15.24钢绞线抗拉极限荷载为200KN，所以临时扣索采用20Φ15.24钢绞线。位置如下图所示：

图3.3 临时扣索布置图

第四节 吊、扣系统受力计算
4.1吊装系统
4.1.1主吊装系统
主吊装系统主跨径576M，后锚端跨径为164m(巫山岸)及173m(建始岸)，与水平线夹角。
全桥共设两套主索吊装系统，每套系统各种钢绳的规格如下表所示：
表4.1 主吊装系统钢索规格表
名 称
项 目
主 索
起 吊 索
牵 引 索
缆风索（压塔索）
型 号
满充式钢丝绳
（CFRC8×36SW-56mm）
4×39S+5FC-22mm不扭转提升钢丝绳
6×37+1
6×37+1
根数-直径
2×4Ф56
4×8Ф22
2X2Ф28
2×2Ф47.5
每沿米重()
14.98
1.98
2.768
7.929
截面积()
1667
208
294.52
843.47
钢丝直径
Ф1.2～~Ф3.0
Ф1.0~～Ф1.70
1.3
2.2
抗拉强度（Mpa）
1960
1870
1550
1550
破断拉力（kN）
2500
325.0
456.50
1305.0
张力安全系数
3.041
5.147
4.702
4.11
4.1.1.1 主索

图4.1 主索计算简图
1) 荷载分析
根据表一，可知作用于主索的作用由两部分组成：一是集中荷载；一是均布荷载。集中荷载由吊装节段重P1、吊具重P2、起吊索重P3、配重P4组成，考虑1.1的冲击系数。
控制荷载：
= P1+ P2+ P3+ P4
=118.0×1.1+12.00+15.84+12.00
=169.64T=1662.47kN
均布荷载由主索重G1、起吊索重G2、牵引索重G3、分索器重G4组成：
G= G1+G2+ G3+ G4
=(1