斜拉橋施工技術(shù)之斜拉索圖文并茂

1斜拉橋施工技術(shù)之斜拉索斜拉索系一種柔性拉桿，是斜拉橋的重要組成部分。斜拉橋梁體重量和橋面荷載主要由拉索傳至塔、墩，再傳至地基基礎(chǔ)。當今國內(nèi)外各類斜拉橋所用的斜拉索主要采用經(jīng)多種防腐處理制作的高強平行鋼絲和平行鋼絞線兩種拉索。2平行鋼絲拉索概述

平行鋼絲拉索是經(jīng)涂脂處理后按正六邊形或缺角六邊形平行并攏定形捆扎并輕度扭絞成束后，加纏高強度聚脂包帶和熱擠高密度聚乙烯塑料(簡稱HDPE)護套或染色PE護套，再于兩端安裝鋼套管和錨具。1968年5月在美國新港懸索橋上第一次應(yīng)用平行鋼絲索，從此大跨徑橋梁建設(shè)所需的高強材料實現(xiàn)了一大飛躍。1986年我國在廣東九江大橋2×160m跨的獨塔斜拉橋上，采用了由當時的湖南路橋總公司與重慶交通科研所在工地共同研制出的我國第一根熱擠PE防護扭絞型平行鋼絲拉索(又簡稱PWS索)，這為我國在這一領(lǐng)域的開拓和發(fā)展奠定了可貴的基礎(chǔ)。歷經(jīng)近20年的發(fā)展，我國拉索的設(shè)計和生產(chǎn)進入了國際先進行列。已建南京長江二橋拉索最長為337m，重27000kg由241φ7mm高強鋼絲組成；在建的江蘇蘇通長江大橋，主跨1088m，最長索約582m，索徑170mm，索重達65000kg。3平行鋼絲拉索結(jié)構(gòu)平行鋼絲拉索的結(jié)構(gòu)體系可分為三個主要部分。①錨固部分：又分為張拉端錨固與固定端錨固兩種形式，其中張拉端錨固由錨筒、錨圈、錨墊板、防護罩等組件組成；固定端錨固由錨餅、錨墊板、防護罩組成。②過渡部分：由鋼導管、錨筒過渡延伸鋼管、減振器、防水罩等組成；③中間部分：由高強鋼絲、玻璃絲帶、PE防護、纏包帶等組成。近年來拉索制作技術(shù)已發(fā)展到內(nèi)層與外層兩層PE防護套一次熱擠成型，無須再用外層纏包帶。單根圓鋼絲直徑常用5mm、7mm兩種，鋼絲抗拉標準強度Rb不少于1570MPa；錨具一般采用冷鑄鐓頭錨，以1~2mm的淬硬鋼球、環(huán)氧樹脂鐵砂、礦粉、固化劑、增韌劑等材料冷鑄而成。拉索制作好后，卷盤運至建橋工地，放索、牽引、安裝、張拉，通過索力調(diào)整完成拉索的張掛受力。拉索制作有工廠制作與施工現(xiàn)場制作兩種形式。目前一般采用工廠制作形式，因為工廠制作，拉索質(zhì)量容易得到控制。放索有水面放索、橋面放索、橋側(cè)放索三種施工方法。拉索的掛設(shè)方法有吊點法、硬牽引法、軟牽引法、承重導索法四種。拉索的張拉有一端張拉一端錨固與兩端張拉兩種。4平行鋼絲拉索結(jié)構(gòu)平行鋼絲拉索成品索斷面圖

平行鋼絲拉索冷鑄鐓頭錨構(gòu)造圖5鋼絞線拉索概述鋼絞線拉索是現(xiàn)代斜拉橋拉索中日漸常用的一種。1978年法國建造的勃洛東納橋，主跨為(143.5+320+143.5)m，首次采用60φj15.2mm鋼絞線拉索，應(yīng)用至今已有26年。在近20年中，鋼絞線拉索在歐美、日本等國家得到了廣泛的應(yīng)用。我國1980年在廣西紅水河修建的主跨96m的鐵路橋，首次采用了10φ5.2mm鋼絞線作拉索，錨具采用的是銷式組合錨具。采用自錨體系夾片式群錨作為鋼絞線錨具的新型拉索，在我國應(yīng)用還不到10年，最早是在湖南的瀏陽河大橋上使用，因其材料強度高(抗拉強度大于1860MPa)、牽掛索容易、張拉機具噸位小而有一定優(yōu)越性。鋼絞線拉索的錨具，早期采用的是銷式組合錨、弗氏錨、楔型錨等。隨著錨具的不斷開發(fā)、研制、創(chuàng)新，國外有Fressgent和VSL公司先后研制了自錨夾片式群錨體系；國內(nèi)有HVM、OVM、VSL等廠家生產(chǎn)的自錨夾片式群錨，均廣泛地應(yīng)用于鋼絞線拉索的錨固上。這種錨具退錨方便、錨固效果好、操作簡便。但鋼絞線斜拉索的錨具、夾片、鋼絞線三者的工作性能以及拉索在低應(yīng)力狀態(tài)或高應(yīng)力幅與振動疲勞作用下易出現(xiàn)夾片松動導致滑絲現(xiàn)象，值得引起計者與施工者密切注意。一般而言鋼絞線拉索的制作方法是在工廠先進行單股鋼絞線下料、熱擠PE護套，再卷盤運至工地組裝，最后進行整索防護。也有在工廠內(nèi)將單股鋼絞線束外涂防銹油脂或鍍鋅或噴鋁后，運至建橋工地，現(xiàn)場下料、穿束、形成鋼絞線拉索，再現(xiàn)場進行拉索的防護。因單股鋼絞線重量輕，束徑小，柔軟性好，安裝、放索均方便，故常采用橋面進索施工方法。即先安裝HDPE套管與兩端錨具，然后逐股單根牽掛、單根張拉，最后整索張拉調(diào)整索力。6鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)鋼絞線拉索的結(jié)構(gòu)體系由兩端的錨固段，隱埋在塔、梁內(nèi)部的過渡段和外露部分的中間段三部分組成。錨固段分張拉端與固定端，由錨環(huán)、錨圈、錨墊板、防水裝置，保護裝置等組件組成；過渡段組成與平行鋼絲拉索相同；中間段由鋼絞線、內(nèi)防護、外防護組成。鋼絞線由7根直徑5mm或7mm的圓形鋼絲絞制成單股鋼束，各單股鋼束平行排列，形成鋼絞線索。單根鋼絲標準抗拉強度Rb>1860MPa。國外的鋼絞線，如美國、日本，目前已發(fā)展到Rb>2000MPa。鋼絞線拉索的防護有兩種形式：一種是有粘結(jié)剛性防護，即將整根拉索穿人一根外套管中，外套管與鋼絞線之間壓注水泥漿液，因其防護效果欠佳，且換索不便，目前已很少使用，另一種是無粘結(jié)柔性防護，又有3層、4層防護之分，是將每一根鋼絞線束外涂防銹油脂或鍍鋅或噴鋁后擠裹PE護套，再將若干根帶有護套的鋼絞線束組裝成一根拉索，在拉索外再套一層HDPE(熱擠高密度聚乙烯塑料)套管形成無粘結(jié)柔性拉索。這種防護形式的拉索目前應(yīng)用較普遍。7鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)8鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)9鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)10平行鋼絲拉索與鋼絞線拉索的比較

平行鋼絲拉索與平行鋼絞線拉索，在加工制作、運輸、安裝、受力性能、防護性能、維護更換等方面各有優(yōu)缺點，現(xiàn)比較如下。1．拉索的制作平行鋼絲拉索全部在工廠制作完成，目前國內(nèi)已有專業(yè)化的制索工廠，具有成熟的生產(chǎn)工藝，質(zhì)量控制易得到保證；其受力均勻、軸向剛度較大、材料利用率較高。鋼絞線拉索的各個零部件均在工廠制作完成，而大部分的組裝、防護工程須在建橋工地完成，受力均勻性較差，要求材料強度相對較高。國際上用群錨與夾片錨固拉索的新型鋼絞線拉索在橋梁上使用的年限較短，因而使用經(jīng)驗尚不夠成熟。2．拉索的運輸、安裝平行鋼絲拉索：運輸需要大直徑卷索盤，受公路凈空、凈寬的限制，需大型起吊設(shè)備進行裝、卸作業(yè)，安裝和張拉需要重型千斤頂，張拉端結(jié)構(gòu)內(nèi)需較大空間，牽掛索時牽引力大，需特殊設(shè)計牽引裝置。鋼絞線拉索：運輸時其索盤直徑相對較小，裝卸作業(yè)起吊、運輸及安裝較容易，掛索時牽引力小，張拉空間相對要求較小，因此鋼絞線拉索的大型設(shè)備投入少。3．拉索的防護性能平行鋼絲拉索索體部分與兩端錨固部分均在工廠整體進行加工，施工時間短，整體防護性好，其防護性能明顯優(yōu)于鋼絞線拉索。鋼絞線拉索的防護層數(shù)較多，且鋼絞線拉索的防護施工時間長，防護施工的環(huán)境條件較差，防護的整體性也較差。鋼絞線拉索的錨頭與錨下過渡段結(jié)合部位是防護薄弱環(huán)節(jié)。鋼套管內(nèi)壓注漿液在拉索的振動與變幅荷載作用下易碎裂、滲水，引起拉索銹蝕，也應(yīng)引起重視并妥善解決。4．拉索的張掛鋼絞線索能化整為零，吊裝重量較鋼線索輕，但施工工藝復雜，許多工廠化作業(yè)需在現(xiàn)場完成，質(zhì)量不易控制，而且工期要長。

11平行鋼絲拉索與鋼絞線拉索的比較5．拉索的受力性能平行鋼絲拉索的材料強度較低，Rb≥1570MPa，但受力均勻性較好；鋼絞線拉索的材料強度較高，Rb≥1860MPa，當為鍍鋅鋼絲時，Rb≥1760MPa，但受力均勻性稍差。在應(yīng)力上限為0.45Rb，疲勞次數(shù)為2×106次的相同條件下，兩類拉索的疲勞應(yīng)力幅均可達到200MPa。平行鋼絲拉索抗撓曲性能稍弱于鋼絞線拉索。在相同設(shè)計荷載條件下，平行鋼絲拉索的外徑較小，直徑比鋼絞線拉索小30％~40％，受力面積顯著減少。6．拉索的更換兩種形式的拉索在拆卸過程中方法是一致的，只在安裝時有所不同。平行鋼絲拉索的更換為整索卸載、退錨、更換，是安裝過程的逆過程，施工安全可靠，與鋼絞線拉索相比，相對要簡便得多。鋼絞線拉索安裝過程為單根束牽引張拉，由若干根單股鋼絞線束組裝形成。在組裝成索后用水泥漿將若干根單股束澆灌形成整體，或在錨頭處用環(huán)氧砂漿將單股束粘結(jié)成整體。換索時，若按安裝時的逆過程施工，對于壓注了水泥漿的整索首先要將其分解為互相獨立的若干根單股束，在高空斜向空間索上施工，無疑是很困難的；當然，無粘結(jié)柔性鋼絞線拉索不存在這個困難。若采取整束卸載、退錨，則拉索錨具外露鋼絞線應(yīng)有足夠的長度，保證拉索卸載時的回縮量。因千斤頂油缸的長度有限，要分多次進行才能完成。其次，拉索營運幾十年后，鋼絞線、夾片、錨環(huán)三者之間易產(chǎn)生金屬互融現(xiàn)象，要使幾十副夾片均能同步退出、頂進是有困難的。近年來，已對鋼絞線拉索的錨具作了改進，在夾片錨環(huán)處表面車螺牙，用鐓頭錨張拉桿與錨環(huán)擰合連接。與平行鋼絲拉索換索方法相同，但鋼套管孔徑要大，削弱了結(jié)構(gòu)的受力性能。7．拉索的造價比較對于索長短于300m、索重輕于15000ks的拉索來說，兩種型號拉索的總體費用相差不大。對于超過上述長度與重量的拉索來說，受加工場地、運輸、吊裝的影響，平行鋼絲拉索的總體費用要超過鋼絞線拉索。綜上所述，兩種拉索各有優(yōu)缺點。20世紀七、八十年代，國際上普遍采用平行鋼絲拉索。從90年代開始，鋼絞線拉索的應(yīng)用發(fā)展迅速，特別是歐美一些國家，受平行鋼絲拉索加工制作及進口平行鋼絲拉索的限制而大量應(yīng)用鋼絞線拉索。平行鋼絞線拉索的防護措施與錨固體系在不斷更新，我國在20世紀90年代后期也得到了一定發(fā)展。12平行鋼絲斜拉索的安裝

放索及索的移動

1．放索為便于運輸及運輸過程中索的保護，斜拉索起運前通常采用類似電纜盤的鋼結(jié)構(gòu)盤將拉索卷盤，然后運輸。對于短索，也有采取自身成盤，捆扎后運輸?shù)那闆r。根據(jù)拉索的不同卷盤方式，現(xiàn)場放索時，常用的有立式轉(zhuǎn)盤放索、水平轉(zhuǎn)盤放索兩種方式。(1)立式轉(zhuǎn)盤放索。鋼結(jié)構(gòu)索盤放索時設(shè)置一個立式支架，在索盤軸孔內(nèi)穿上圓軸，徐徐轉(zhuǎn)動索盤將索放出。(2)水平轉(zhuǎn)盤放索。對于自身成盤的索，則設(shè)置一水平轉(zhuǎn)盤，將索盤放在轉(zhuǎn)盤上，邊轉(zhuǎn)動邊將索放出。在放索過程中，由于索盤自身的彈性和牽引產(chǎn)生的偏心力，會使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生加速度，導致散盤，危及施工人員的安全，所以，一般情況下要對轉(zhuǎn)盤設(shè)剎車裝置，或者以鋼絲繩作尾索，用卷揚機控制放索。2．索在橋面上的移動在放索和掛索過程中，要對斜拉索進行拖移，由于索自身彎曲，或者與橋面直接接觸，在移動中就可能損壞拉索的防護層或損傷索股。為避免這些情況的發(fā)生，一般采取下述方法對索在移動時進行保護。(1)如果索盤是水上由駁船運來，對于短索一般直接將索盤吊到橋面上，利用放索支架放索，對于長索一般直接在船上設(shè)置放索支架放索。采用前者時要在梁上放置吊裝設(shè)備，采用后者則需在梁端設(shè)置轉(zhuǎn)向裝置以利于索的移動。對于現(xiàn)澆梁，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)在施工掛籃上，若是拼裝結(jié)構(gòu)則設(shè)在主梁上，要求轉(zhuǎn)向裝置的半徑不小于索盤半徑，與梁體保持一定間隔。(2)滾筒法。在橋面設(shè)置一條滾筒帶，當索放出后，沿滾筒運動。制作滾筒時，要根據(jù)斜拉索的布置及剛?cè)岢潭龋x擇適宜的滾軸半徑，以免滾軸彎折，摩阻增加。平滾之間要保持合理的間距，防止拉索與橋面接觸。滾筒可與橋面固結(jié)，也可與斜拉索套筒固結(jié)，具體方法依施工現(xiàn)場情況而定。

(3)移動平車法。當斜拉索上橋后，每隔一段距離墊一個平車，由平車載索移動。梁體頂面凹凸不平時會導致平車運動不便，所以平車的輪子不宜太小。與滾筒法一樣，平車也要保持合理的間距，避免拉索與橋面接觸。(4)導索法。在索塔上部安裝一根斜向工作懸索，當斜拉索上橋后，前端連接牽引索，每隔一段距離放置一個吊點，使拉索沿著導索運動，這種方法能省去大型牽索設(shè)備，可安裝成卷的斜拉索。(5)墊層法。對于一些索徑小、自重輕的斜拉索，可在梁面放索線上鋪設(shè)麻袋、草包、地毯等柔軟的墊層，就地拖移。13平行鋼絲斜拉索的安裝斜拉索的塔部安裝一般情況下，可根據(jù)斜拉索張拉方式確定拉索的安裝順序，拉索張拉端位于塔部時可先安裝梁部拉索錨固端，后安裝塔部拉索錨固端；反之，先安裝塔部，后安裝梁部。塔端拉索錨固端安裝的方法一般有吊點法、吊機安裝法、腳手架法、鋼管法等。塔部拉索張拉段安裝的方法一般有分步牽引法、桁架床法等。對于兩端皆為張拉端的斜拉索，可選擇其中適宜的方法。腳手架法、鋼管法和桁架床法都要在懸掛斜拉索的位置搭設(shè)支架，安裝復雜、速度慢，只適應(yīng)低塔稀索。現(xiàn)代斜拉橋多為大跨、高塔、密索體系，以吊點法、吊機安裝法及分步牽引法為主。安裝斜拉索前應(yīng)計算出克服索自重所需的拖曳力，以便選擇卷揚機、吊機及滑輪組配置方式。塔部安裝張拉端時，先要計算出各施工階段的索力，然后選擇適當?shù)臓恳ぞ吆桶惭b方法進行拉索安裝。由理論分析可知，當矢跨比小于0．15時，可以用拋物線代替懸鏈線來計算曲線長度。14平行鋼絲斜拉索的張拉15斜拉索的臨時減震16平行鋼絲斜拉索施工平行鋼絲斜拉索的施工過程請看一段演示動畫17鋼鉸線拉索現(xiàn)場施工

斜拉索索體結(jié)構(gòu)（斜拉索錨具總圖掃描）18鋼鉸線拉索現(xiàn)場施工張拉端錨具張拉千斤頂19鋼鉸線拉索現(xiàn)場施工逐根鋼絞線掛索外套HPE護管安裝20鋼鉸線拉索現(xiàn)場施工前支點式掛籃固定端斜拉索索力轉(zhuǎn)換21鋼鉸訊線拉折索現(xiàn)像場施懇工斜拉索遠調(diào)索,梁段炕標高份調(diào)整22鋼鉸線韻拉索現(xiàn)金場施工斜拉達索施快工準莖備1、斜拉豎索產(chǎn)品役生產(chǎn)2、斜哭拉索院鋼絞籍線備茄料3、斜拉售索施工醒平臺斜拉索仗施工工譯藝1、斜拉藝索施工地工藝流澆程2、錨具畜安裝工絮藝3、PE管焊檔接安敗裝工暑藝4、轉(zhuǎn)換身裝置安爆裝工藝5、單根必掛索工盟藝6、單根請張拉工鋸藝7、夾片鉛防松工透藝措施8、減振紡工藝措鋒施9、整體電張拉工草藝10、索力錘轉(zhuǎn)換工面藝11、調(diào)索蕉工藝1斜拉旺索施裁工工步藝流壺程圖工廠恩備料鑄、下注料、線運輸料盤運蹤蝶輸工作平覽臺設(shè)計招、搭設(shè)起重桐設(shè)備族安裝鋼絞破線卸吹盤、日排列上、夸下錨縫具檢畏查、貢安裝張拉冬設(shè)備爺安裝牽引休設(shè)施油安裝PE圓管賓安裝單根受掛索單根掛張拉緊索膝、索廢箍、趙減振礦器\防松朝裝置喇安裝整體現(xiàn)張拉索力厚轉(zhuǎn)換循環(huán)追調(diào)索索體外掙防護錨具緩防護N次2.錨具倒安裝爆工藝石圖3.H尤DPE圓管安禍裝圖示26HDP犯E護管嫂吊裝運示意挑圖4、索力嗓轉(zhuǎn)換裝串置裝配起圖示5.糟1、單圍根掛魔索工擺藝流珍程鋼絞線索盤放線架置于塔柱與下端錨固定點之間穿上端及下端錨具牽引索張拉端通過循環(huán)索牽引到塔外平臺與上端牽引索聯(lián)接下端鋼絞線與固定端牽引索聯(lián)接將鋼絞線牽引出下端錨具一定長度，安裝夾片錨固上端塔內(nèi)牽引索繼續(xù)牽引鋼絞線穿出張拉端錨具到滿足工作長度安裝臨時夾片、錨固、拆下牽引索，下放，牽引另一根預緊張拉5.拿2、單虜根掛叼索示乘意圖30斜拉排索掛霜索示暈意圖6、單異根張?zhí)m拉示株意圖32鋼絞線腳拉索單梅根張拉賢示意圖7、夾美片防漏松工設(shè)藝措鞠施圖植示8、斜握拉索域減振彎工藝積措施鼠圖示9、整席體張故拉示壇意圖36鋼絞線購拉索整雙體張拉沙示意圖10、索力晚轉(zhuǎn)換工掠藝圖示11、斜拉縣索調(diào)索在梁鄭段拼紫裝過榴程中米或成域橋后拐，如驗需調(diào)墊整橋指面標悄高，酒則需容進行貼整體罩調(diào)索11典.1短.調(diào)索工宣況：由惰監(jiān)控指趴令通知王而定。11.漂2.調(diào)索次日數(shù)：由別監(jiān)控指情令通知民而定。11保.3伴.調(diào)索順批序：由耽監(jiān)控指憐令通知滑而定蒼。11.燈4.調(diào)索控俊制索力識：由監(jiān)鮮控指令仙通知而賤定。11劉.5丹.調(diào)索方庫式：一澇般在上話端利用究整體張末拉設(shè)備詞進行，條如調(diào)整量太大搞，可考鴉慮采用轎單根鋼置絞線調(diào)柴索方式搬。11.環(huán)6.調(diào)索謎工藝會：整觸體調(diào)武索工撓藝、內(nèi)過程絡(luò)、控腔制方覽法與房誠整體能張拉工藝一伐致。1、索體衰防腐索體材花料采用非帶PE環(huán)氧涂返層鋼絞屬線，PE層與稀鋼絞讀線間殘涂專留用油盼脂，皆如果消在下醋料、沉掛索咳使用跪過程葵中發(fā)次現(xiàn)PE有破請損之溪處，煩立即亮用焊接槍修驢補，怠謹防叔鋼絞智線銹償蝕。索體螺外用HDP尸E圓管防光護，成掌橋調(diào)索購結(jié)束，育并將減駝?wù)衿鞴藤彾ê?，旱固定已拾預先套央在管外婚的防水倡罩，與末兩端預杰埋管聯(lián)壓接，可淋有效防犁止水份賺進入PE管內(nèi)憂，并讓隔絕約了紫去外線免照射獄，進狂而起助到保勉護索呈體的盆作用偶。斜拉弄索防平護1、索夢體防縮慧護2、斜拉亭索錨具熊內(nèi)注漿3、斜呀拉索離錨具毒外防星護下端防忽水罩示詞意圖2、斜拉呀索錨具腫內(nèi)注漿錨頭內(nèi)摧鋼絞線嗎由于掛喬索、張咳拉需要枯，兩端PE需剝枕除，樓剝除舉段鋼緒絞線劇必須優(yōu)進行絕有效講防護妹，方期法是尊在錨收具內(nèi)熱灌注其防腐賀油脂階或水臺泥漿舌（待漂設(shè)計陷確定越）。洽注油熱或注偉漿設(shè)蹈備采蜘用OVM活塞普式注童漿泵雨，待扣整體立張拉姨后，點用該脈泵把配油脂假壓進礦錨具站內(nèi)。擠（如頁注油獵不會推影響敢今后臣調(diào)索晚，如供注漿修則需悔在成偏橋調(diào)然索后穗進行旁。）漿體治材料慚由設(shè)釣計認汁可后庫，按性設(shè)計閑的配苗合比謀在攪百拌機思內(nèi)充版分攪反拌，扣利用口灌漿誦泵通栽過錨絡(luò)具注群漿孔準進行歷注漿壁，當遷錨具柴排氣蹄孔出藝漿，洞則證斃明漿膠已灌碰滿，午即停吊止注尿漿，扔封好惰灌漿粒孔和混排氣烏孔。3、斜拉氣索錨具滿外防護錨頭縫端面畢、夾綠片、截外露拆鋼絞妹線的芽防腐①一方睜面為疑了整捕體防詠腐，瓶一方楊面為流了方倆便螺勝母旋槐動，脹在錨弄具安睛裝時凱預先爐在支唉承筒憲外螺弦牙上慶涂上耀防腐妹油脂津。②整體張捉拉后，究支承筒曉外露部顯分、錨救