混凝土斜拉桥的施工.doc

第四章 混凝土斜拉桥的施工
斜拉桥的施工方法是多种多样的，了解斜拉桥的施工对于完善设计具有非常重要的作用。根据国内外的工程实践，斜拉桥基础、墩台和索塔的施工与其他桥型基本相同，但是主梁结构施工，具有特殊性。斜拉桥属于高次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥后的主梁线形及结构恒载内力有着密切的关系，在施工阶段随着斜拉桥的结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形亦随之不断发生变化。为确保斜拉桥在施工过程中结构的受力状态和变形始终处于在合理、安全的范围内，成桥后主梁线形符合预期的设计效果，结构本身又处于最优的受力状态，在施工过程中必须进行严密的施工控制。
第一节 主梁施工
混凝土斜拉桥主梁的施工方法考虑因素：施工技术水平及施工设备、桥址地质、水文、斜拉桥的结构的结构体系、索型、索距和主梁截面形式等。
一、 主梁施工常用的方法
一般大跨径混凝土斜拉桥上部结构主要采用悬臂浇筑或悬臂拼装的施工方法，对于中小跨径的斜拉桥，可以根据桥址处的地形条件和结构本身的特点，采用顶推法、平转发或支架法等施工方法。
1、 顶推法
特点：施工需要在跨间设置若干临时支墩，顶推过程中主梁要反复承受正、负弯矩。
适用条件：桥下净空小、修建临时支墩造价较低、支墩不影响桥下通航、主梁能反复承受横幅弯矩作用的情况。
2、 平转发
特点：分别在两岸或一岸顺河流方向的矮支架上现浇主梁，并在岸上完成所有的安装工序，即包括落架、张拉、调索，然后以塔墩为圆心，整体旋转到桥位合龙。
适用条件：桥址地形平坦、塔身较低和适合整体转动的中小跨径斜拉桥。
3、 支架法
描述：在桥孔位置搭设满布式支架，在临时支墩之间设置托架或劲性骨架，然后立模现浇混凝土主梁，或者在临时支墩上拼装预制梁段的施工方法。
特点：施工简单方便且能确保主梁结构满足设计形状要求。
适用条件：只能用于桥下净空低、搭设支架方便且不影响桥下交通的情况，或跨径和规模较小的斜拉桥主梁的施工，如城市立交桥和净高较低的岸跨主梁施工。
二、 主梁施工临时固接措施
在斜拉桥主梁悬臂施工过程中，索塔两侧的梁体因自重荷载不平衡将产生一定的倾覆力矩，且两侧斜拉索张拉索力的不对称也将产生一定的不平衡力矩。当漂浮和半漂浮体系的斜拉桥采用悬臂浇筑法进行主梁施工时，为确保结构在施工阶段的稳定，施工过程中必须将塔、梁临时固接。并按照设计合龙程序中的规定，按步骤予以解除；将塔、梁固接体系转换为梁的连续体系。
塔、梁临时固接措施，一般采用在索塔下横梁上设置四个混凝土临时支座，支座内放置大直径螺纹钢筋，钢筋的下端预埋在下横梁中，上端锚固在主梁0号块的横隔梁内，钢筋的直径、数量和埋置深度均由计算确定。为了便于拆除，课在支座内设置硫黄砂浆夹层。
三、主梁悬臂浇筑法施工
悬臂浇筑法主要用在预应力混凝土斜拉桥上。其主梁混凝土的悬臂浇筑与一般预应力混凝土梁式桥基本相同。
该方法优点：结构整体性好，施工中不需要大量施工支架，不需要大吨位悬臂吊机和运输预制节段块件的驳船，不影响桥下交通，施工不受水位等因素的影响。
该方法不足：整个施工过程中必须严格控制挂篮的变形和混凝土收缩、徐变的影响，相对于悬臂拼装法而言其施工周期比较长。
主梁悬臂施工采用的挂篮形式很多，各有特色，归纳起来可分为：后支点挂篮、劲性骨架挂篮、前支点挂篮三种，其中前支点挂篮因结构合理，能充分发挥斜拉索的效用而使用最为普遍。后支点挂篮和劲性骨架挂篮应用较少，有时应用于单索面斜拉桥主梁的施工中。
四、 主梁悬臂拼装法施工
预应力混凝土斜拉桥悬臂拼装法是先在塔柱区现浇一段放置起吊设备的起始梁段，然后用适宜的起吊设备从塔柱两侧依次对称安装预制节段，使悬臂不断伸长至合龙。非塔、梁、墩固接的斜拉桥采用悬臂拼装法施工时，需要采取临时固接措施，方法与悬臂浇筑法相同。
优点：墩塔与梁可以平行施工，因此可以缩短施工周期，加快施工进度，减少高空作业。主梁预制混凝土龄期较长，收缩和徐变影响小。梁段的断面尺寸和浇筑质量容易得到保证。
不足：需要配备一定的吊装设备和运输设备，要有适当的预制场地和运输方式，安装精度要求较高。
1、 主梁预制注意事项
主梁在预制场的预制应考虑安装顺序，以便于运输。预制台座按设计要求设置预拱度，各梁段依次串联预制，以保证各梁段相对位置及斜拉索与预应力管道的相对位置。
预制块件的长度划分以梁上水平索距为标准，并根据起吊能力决定，采用一个索距或一个索距梁段分为有索块和无索块两个节段预制安装，块件的预制工序、移运和整修均与一般预制构件相同。
2、 块件拼装基本程序
（1）、主梁预制块件按先后顺序，从预制场通过轨道或驳船运至桥下吊装位置。
（2）、通过起吊工具将块件提升至安装高程。
（3）、进行块件连接和接缝处理，接头有干接头和湿接头两种。
（4）、张拉纵向预应力筋。
（5）、进行斜拉索的挂索与张拉，并调整高程。
对于一个索段主梁分两个节段预制拼装的，在一般情况下，安装有索块后，挂索并初张至主梁基本返回设计线，再安装无索块。

第二节 混凝土索塔施工
典型的塔、墩固接混凝土索塔的施工方法基本上与高墩或烟囱相同，但由于索塔的形式多种多样，故索塔多数是变截面的，且有时还是斜塔柱（A形，倒Y形或菱形），索塔上设有众多的拉锁锚固点，要考虑拉索锚固点位置和预埋件位置的精度，根据索塔结构的布置，塔柱间常有横梁或横向连接构件，并且索塔施工还要配合拉索的安装和张拉，设置必要的工作平台和起重设备等，因此增加了拉索施工的难度。
一、 混凝土索塔施工顺序
混凝土斜拉桥可先施工墩、塔，然后施工主梁和安装拉索，也可以索塔、拉索、主梁三者同时并进。典型的塔、墩固接混凝土索塔的施工按照下图的施工顺序进行。

二、 塔柱的施工
1、 塔柱的施工方法
混凝土索塔施工按施工模板提升方法可分为整体模板逐段提升法、翻转模板法、爬模提升法和滑模法四种。
（1）、整体模板逐段提升法
对于截面尺寸相同，外观质量要求一般的混凝土索塔施工，可采用整体模板逐段提升法。施工时先制作和组拼模板，分块组装，模板下端夹紧塔壁以防止漏浆，然后进行混凝土全模板高度浇筑，混凝土达到规定的设计强度后，将模板拆成几块后提升并组装，继续施工。单面整体提升模板可分为组拼式钢模和自制钢模。模板一次浇筑，分节高度一般在3~6m。
（2）、翻转模板（交替提升多节模板）
（3）、爬模提升法（自备爬架的提升模板）
（4）、滑模施工法
2、混凝土索塔施工注意事项
（1）、塔柱截面常沿高度变化，如A形、倒Y形的塔柱轴线还是倾斜的，为了保证轴线、截面尺寸达到一定精度要求，应考虑每隔一定高度设置临时的横向支撑杆（塔柱内倾时设受压支架，塔柱外倾时设受拉拉条），以保证塔柱的受力、变形和稳定性。
（2）、在索塔上除了有拉索锚固张拉部位的凹槽缺口外，通常还有用作检查的走道，以及出于美观考虑等的截面变化区，在模板设计时应充分考虑这些因素。
（3）、索塔上除了设置本身施工需要的平台外，还应设置为架设和张拉拉索用的手脚架平台。
（4）、由于索塔混凝土是就地浇筑，随着高度的增大，对于施工用的机具、材料、起吊设备的搬运、拉索架设等宜采用爬升式塔吊作为起重设备，并设置升降设备。用塔吊和混凝土或混凝土泵车输送混凝土浇筑，如采用管道输送混凝土，应特备注意混凝土的配合比设计、泵送设施的布置、泵送混凝土施工工艺的特点等，并采用高性能泵车，以确保索塔泵送混凝土的质量达到设计要求。
（5）、索塔施工时高空作业，要有充分可靠的安全措施，防止上、下层作业的落物事故。
三、横梁的施工要点
一般横梁采用支架法就地浇筑混凝土，但在高空中进行大跨度、大断面、高等级预应力混凝土的施工，难度较大。
桥梁施工时应考虑模板支撑系统，防止支撑系统的连接间隙变形、弹性变形、支撑不均匀沉降变形；混凝土横梁和塔柱与钢支撑不同的线膨胀系数的影响；日照温差对钢和混凝土的不同时间差效应等产生的不均匀变形的影响，以及相应的变形调节措施。
每次浇筑混凝土的供应量应保证在最先浇筑的混凝土初凝前完成全部浇筑，并应采取有效措施防止早起养护期间及每次浇筑过程中由于支架的变形引起混凝土横梁开裂。
第三节 斜拉桥施工
成型拉索包括由钢丝(或钢绞线)组成的钢索和两端的锚具两部分，而不同种类和构造的钢索两端需配装合适的锚具后才成为可以承受拉力的拉索。
配装热铸锚、冷铸锚、镦头锚这三种锚具的拉索可以事先将锚具装固到钢索两端预制成拉索，这些拉索可以在专门的预制厂制作，然后盘运到桥梁工地，或在桥梁工地现场制作，拖拉到桥位进行挂索和张拉，这些拉索有单股钢铰缆、封闭式钢缆、半平行钢绞线索、半平行钢丝索即平行钢丝股索等。这类拉索可称作预制索或成品索。
配装夹片群锚的拉索，张拉时直接张拉钢索，待张拉结束后锚具才发挥作用，因此配装夹片群锚的平行钢筋索及平行钢绞线索必须在桥梁现场架设过程中制作，故可称为现制索。
一、 拉索的制作
1、 制索工艺流程
制索工艺流程一般为：钢筋除锈→调直→应力下料→防护油漆→穿锚→墩头→浇锚→烘锚，拉索防护→超张拉→标定。
若采用高密度聚乙烯管作拉索防护时，应在钢丝成索后即穿聚乙烯管，然后再穿锚。应力下料时，同索钢丝索须在同一温度下下料，以防止温差过大影响钢丝长度的精度。
2、 索长计算
计算索长是为得出制作钢索的下料长度。首先求出每一根拉索的长度基数，然后对这一基数进行若干修正，即可得到钢丝的下料长度L，根据国家标准《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T 18365—2001），拉索在设计温度时无应力下料长度，对于冷铸锚可用下式计算：
式中：L——钢丝下料长度；
——每根拉索的长度基数，是该拉索上下两个索孔出口处在拉索张拉完成后锚固面的空间距离；