大跨径混凝土斜拉桥

2024-10-11

大跨径混凝土斜拉桥（共3篇）

大跨径混凝土斜拉桥篇1

0 引言

斜拉桥的基本结构是由塔、梁、索三部分而组成的, 这三个基本结构都能起到承重的作用, 并且三者相互协调组成一个整体。斜拉桥利用从桥的塔顶处引出斜拉锁, 将其当做中心的支撑点, 这样能够降低梁跨在运行过程中所受到的弯矩作用力, 并且能够减轻桥梁的自身重量, 从而达到斜拉桥自身的跨越能力的优点。

1 中小跨径斜拉桥的特点与设计

1.1 斜拉桥的特点

不论是钢结构还是钢筋混凝土结构, 都是由主梁承受预压应力, 斜拉索接受水平分力, 斜拉索的竖向分力提供支撑主梁自重和活载的承载力, 即主梁为压弯构件, 其抗弯、抗剪能力就大于纯弯构件。同时斜拉索初张拉力大小可调, 消除永久荷载产生的弯矩, 减小主梁的梁高, 减轻自重。

另外, 中小跨径的混凝土斜拉桥施工工艺简易, 取材方便, 主要通过现浇索塔与主梁、张紧斜拉索、拧紧螺帽与挖除土牛 (或拆除支架) 等环节, 在很大程度上也降低了材料成本也施工成本。

1.2 斜拉桥的设计

结构体系。斜拉桥结构均是由上部的梁、塔、索与下部的墩台、基础构成, 设计过程中应根据具体工程的情况选择上下部分的结合方式, 一般有塔梁固结体系、支承体系和刚构体系。

索塔。首先, 索塔主塔造型上常采用单柱式、A字形、和倒Y形等 (如图1) , 在横向形式上, 常用柱式、门式、A字形、倒Y形、菱形等, 实际工程中应根据地形、气候风向、跨度等等情况进行选取。如柱式索塔虽然设计和施工都相对简单, 但是其能承受的横向水平力的能力较差, 因此在沿海、山区等抗风要求较高的地区不宜采用;而如A形和倒Y形主塔的结构横向刚度都较大, 对于抗风、抗震等要求较高, 环境恶劣的地区可发挥较高的作用, 当然其设计就相对复杂。不管采用任何塔索形式, 在其结构设计中都应对荷载和受力情况充分计算, 如自重、横载、活载、弯矩、剪力等, 在塔柱受很大轴向压力的情况下, 应考虑顺、横桥向双向弯矩的影响, 在角点进行相应各类工况下的应力叠加。

主梁。其主要有钢梁、混凝土梁、混合梁等三种, 其中混凝土主梁在中小跨境斜拉桥设计中常被采用, 其具有刚度大、抗风性好、易养护、造价低等优势。在混凝土梁设计过程中, 根据工程实际要求, 选择以下断面形式。板式断面:构造简单、建筑高度小、抗风性能也好适用于双索面密索体系的窄桥;分离式双箱断面:施工方便, 适用于异型斜拉桥;半封闭双室梯形或三角形箱形断面:抗风性能好, 适用于双索面稀索体系和单索面斜拉桥;闭合式箱形断面:抗弯和抗扭刚度大, 适用于单索面斜拉桥。

拉索。拉索一般分为柔性和刚性索, 跨径很小的斜拉桥可以设计采用强度较高的拉索, 这种拉索造价低, 方便养护更换。跨径大的现一般采用钢丝索和钢绞线索。在拉索的设计布置时, 常采用的有辐射形、竖琴形、扇形和星形 (如图2) , 横桥布置分单面索、双面索和三面索。

2 中小跨径斜拉桥设计中应注意的问题

2.1 横向力

计算时可利用车辆荷载进行, 但应符合《公路桥涵涉及通用规范》 (JTGD60-2004) 的具体规定和相关要求。锚固点之间的间距可以以车道板之间的横向跨度作为标准, 承载能力的极限值可以按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTGD62-2004) 中的有关公式来进行计算。

2.2 设计参数

分为局部参数与整体参数。局部参数能够对每个构件的细微尺寸做出详细的规定, 从而可以进行局部的分析和将斜拉桥进行优化。整体参数可以呈现出斜拉桥的总体特点。局部参数主要包括以下几个方面:斜拉索面形式、斜拉索距、斜拉索倾角、桥塔、斜拉索截面部件的细微尺寸。整体的参数主要有以下几个方面:斜拉桥高度、斜拉桥边跨长度、斜拉桥主梁无索区长度、斜拉桥主梁高度与宽度。相对于独塔斜拉桥而言, 最主要的支承方式要应该将墩固结作为重点, 这样能够增加边跨的刚度。独塔的布置形式中, 其中边塔与主塔之比在1—0.6之间, 然而双塔的数值在0.4—0.5之间。

永久荷载。包括着桥梁的自身重量和其他荷载与拉索的预应力, 通过相关数据得出, 中小跨径斜拉桥的跨径增大时, 永久载荷所产生的弯矩几乎没有明显的变化, 其中的增加幅度也是有限的, 而斜拉索的最大设计的拉力随着跨径的增加而逐渐增大。

斜拉结构刚度。在《公路斜拉桥设计细则》 (JTG/TD65-01-2007) 中的相关规定当中:混凝土的大梁主跨度要求不能够大于L/500。钢绞线之中的强度与螺纹粗钢筋对比具有很高的强度, 所以斜拉索的刚度的增加能够有效地减小主梁产生的竖向挠度。

3 结语

斜拉桥的基本结构是由塔、梁、索这三种结构体系构成, 斜拉桥的特点能够通过斜拉锁充当梁跨的弹性支撑, 这样能够提高斜拉桥横跨能力。其中中小跨境型斜拉桥受力合理, 结构稳定, 因此可在城市交通建设中广泛应用。

摘要：随着我国科学技术水平的发展, 我国公路建设和桥梁建设的水平在逐年的提高, 构造结构也是变得多样化。当前形势下, 在城市之中建造桥梁, 一般将中小跨径混凝土斜拉桥作为优选之一。这种斜拉桥同一般的桥梁相比较, 其跨越能力更强, 同时造型美观。对此本文就对中小跨径的混凝土斜拉桥的设计展开探讨。

关键词：混凝土斜拉桥,中小跨径,特点,设计

参考文献

[1]魏一红, 胡士德.对斜拉桥总体设计参数的讨论[J].结构工程师, 2003 (03) .

[2]王伯惠.斜拉桥结构发展和中国经验[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[3]杨心蕊.斜拉桥设计方案探析[J].交通标准化, 2013 (05) .

[4]司萍.中小跨径混凝土斜拉桥的设计研究[D].长安大学, 2013 (09) .

大跨径混凝土斜拉桥篇2

忠县长江大桥是沪蓉国道主干线支线分水岭 (鄂渝界) 至忠县高速公路的特大型桥梁之一, 是一座双塔双索面的斜拉桥, 主桥跨度460m, 桥面宽26.5m, 桥面横坡为2%, 桥面纵坡为0.3%。主梁为整体开口梁板式断面, 梁高 (中心线处) 2.965m, 标准截面梁顶宽26.5m, 梁底宽27m, 底部离墩身顶76.45m, 挂篮起吊高度约100m。主梁采用纵、横双向预应力体系, 断面为∏型断面, 标准节段长8m, 肋板宽为1.8m。

该斜拉桥主梁浇筑采用前支点挂篮[1], 为满足不同节段主梁的结构形式及受力要求, 挂篮平面尺寸大 (27m×17m) , 质量重 (达104t) 。施工主梁前先进行0#块满堂脚手架现浇施工, 然后在0#块上安置吊架, 利用前支点挂篮承载平台作为1#块施工平台, 完成1#块施工, 依次按计划分节段正常推进悬浇后续主梁。

2 挂篮结构组成及特点

斜拉桥的前支点悬浇挂篮, 借用工程的本身结构, 斜拉索作为提吊挂篮的前支点, 由已浇梁段和斜拉索共同承担待浇梁段的混凝土重力和挂篮自身重力[2]。挂篮主要组成结构如下。

2.1 挂篮吊装系统

吊装实施前预先在方驳上拼装挂篮, 对挂篮进行试压, 运抵墩位后定位拼装船驳, 两幅挂篮通过吊装系统对称起吊。起吊系统采用2组双排单层加强型贝雷桁架作为主纵梁, 中部和端部各采用1组双排单层普通型贝雷桁架进行平连, 增强桁架稳定型。纵梁前端采用从上塔柱A3、B3索索导管各穿两束5Φs15.24钢绞线作为前支点抬主梁。通过放置在吊架上的8台10t卷扬机对称起吊挂篮, 起吊前需对挂篮进行试吊, 确认各系统安全可靠、无异常情况后, 起吊至设计高程再通过10t手拉葫芦平移挂篮, 让其尾部搁置在预先设置好的钢牛腿上。最后固定挂篮, 挂拉A2、B2号斜拉索。

挂篮承重平台重104t, 四点等重布置, 本桥吊装具有特殊性, 吊架长度长, 吊装高度及重量大, 对实施要求很高。如图1所示。

2.2 挂篮提升系统

起吊承重梁平台系统完善后, 需要进行挂篮提升系统设置。提升系统主要由卷扬机、行走轨道、牵引系统构成。

挂篮提升采用4台10t卷扬机, 每台卷扬机配备φ31钢丝绳。卷扬机底座焊设横梁, 通过钢丝绳捆绑50t四轮滑车组上滑车形成上吊点, 下吊点焊设于挂篮平台顶口的相应位置, 滑车组下滑车与之相连, 四轮滑车走8线, 形成起吊系统。

挂篮在提升过程中, 为了保证4个吊点的均衡受力, 需要保证挂篮处于大致水平状态, 挂篮整体重量大, 在起吊过程中如果产生较大倾斜, 4个吊点的受力将会不均衡分布, 单个吊点出现过大的集中力是十分不利的。

在挂篮提升过程中保持水平是关键, 在测量人员无法在挂篮上直接量测的情况下, 通过在吊点附近设置4根100m测绳, 在挂篮提升时, 由专人负责查看测绳读数并相互比对。当出现较大偏差时, 及时进行调整。通过调节卷扬机的转速, 以达到4个吊点的基本同步。

2.3 支架系统

为节省工期, 充分利用现有挂篮结构上的可靠条件, 能够在完成1#块主梁节段施工后, 在不调整挂篮位置及高程的情况下, 紧凑的过渡至挂篮正常悬浇状态。完全避免了另外设置浇筑支架、平台实施1#块时的工序二次转换, 从而节省大量时间、人力和物力。

1#块采用挂篮平台及满堂脚手支架浇注施工, 在挂篮吊装到位后, 安装主纵梁和中横梁斜撑钢管, 并安装横向限位钢管支撑, 前端挂拉2号斜拉索, 尾部固结于钢牛腿上, 共同形成1#块的承重系统, 同时在挂篮后端每根主纵梁及中横梁上用精扎螺纹钢将边、中跨的挂篮对锁, 然后根据监控数据, 在主肋及横梁位置进行底模施工, 相继完成1#块主梁混凝土浇筑。

3 前支点挂篮悬浇施工技术

3.1 主梁施工工艺流程 (如图2所示)

3.2 挂篮施工具体步骤

3.2.1 施工测量控制

根据挂篮的结构特点, 提升挂篮时, 以主梁底板模板抵紧已浇混凝土, 并实现混凝土顺接为止, 用以保证下阶段模板与已浇梁段混凝土顺接, 挂篮前端根据监控指令, 由测量放点精确定位挂篮前端标高和挂篮的轴线位置, 保证挂篮的轴线和桥轴线一致。

3.2.2 挂篮施工作业步骤

步骤一:挂篮锚固如图3所示。主梁标准节段混凝土悬浇节段, 即钢筋绑扎, 混凝土浇筑, 混凝土强度等待, 预应力张拉时的状态。当混凝土强度达到90%设计强度, 龄期4~5d后, 进行预应力钢束张拉。

步骤二:体系转换如图4所示。预应力张拉完, 通过索力转化, 将斜拉索的力由挂篮转移到主梁上, 从而实现主梁受力, 为挂篮下降做准备。

步骤三:挂篮下降如图5所示。

当索力转换完, 要进行测量, 监控。如果索力, 标高满足设计要求, 就可以进行下道工序, 如果索力, 标高不满足设计要求, 则需要重复调整索力, 标高, 重新进行测量, 监控, 直到合格为止。

步骤四:挂篮前移如图6所示。利用挂篮牵引机构, 采用YCQ60千斤顶牵引挂篮前移到位。

步骤五:挂篮就位如图7所示。挂篮前移到位后, 提升挂篮, 安装锚杆组和斜拉索, 按照监控指令, 定位挂篮。

3.2.3 挂篮行走平面位置纠偏技术

本工程挂篮采用3cm后钢板作为行走轨道, 挂腿在轨道上相对滑动达到前移的目的。挂篮行走时通常在轨道钢板上涂抹黄油, 增加润滑, 有效减小挂篮行走过程中的滑动摩擦力。

由于挂篮体积庞大、重量重, 校位工作困难。常规情况下平面位置的校正, 是在挂篮行走到位后根据偏位情况, 利用千斤顶反向顶推挂腿实现。而顶推挂腿主要存在以下不利因素:

1) 频繁的集中受力对挂腿结构非常不利, 操作不当容易导致挂腿变形, 削弱挂腿结构受力性能;

2) 挂腿在顶推时, 由于是横桥向滑移, 在刚性变形的影响下起摩擦力相对顺桥向会更大, 常常出现非平顺的滑移而突然的弹动, 这对于挂腿仅压住主梁边20~30cm的挂篮而言是非常危险的, 控制不好会导致挂篮坠入江中。

在总结及分析后, 通过在挂篮前移过程中进行纠偏, 较好地解决了挂篮横桥向偏位的问题。如果在挂篮出现偏位现象时, 及时调两侧千斤顶的行程和牵引先后, 如挂篮向长江上游侧偏位, 可以在千斤顶牵引时让上游侧先动, 并保持上游比下游多行走3~5cm, 经过千斤顶的几次循环后, 挂篮会逐渐回到行走前横桥向位置。

参考文献

[1]毛照华.响礁门大桥挂篮悬浇施工技术[J].公路, 2003, 11 (5) :20-22.

[2]刘士林, 王似舜.斜拉桥设计[M].北京:人民交通出版社, 2006.

大跨径混凝土斜拉桥篇3

随着我国经济的迅猛发展,高速公路建设不断向中西部扩展。在我国中西部地区公路建设中,大跨度斜拉桥具有高墩、大跨径特点适合中西部地区沟深坡陡的地形地貌条件,被广泛应用到中西部公路工程建设中,在我省(山西)公路建设中的应用也越来越多。

索塔是斜拉桥结构中的关键组成部分,其中的拉索锚固段是非常重要的受力结构,该段的作用在于安全、均匀的将一根斜拉索的局部集中力传递到塔柱。在索塔上采用钢锚梁锚固结构,其安装质量对桥梁结构安全极其重要,是确保桥梁正常安全运行的关键。

1概述

在大跨度斜拉桥建设中,索塔拉索锚固方式主要有三种类型,分别是环向预应力锚固、钢锚箱锚固和钢锚梁锚固。其中的钢锚梁锚固在湖南赤石特大桥、连盐高速灌河特大桥、上海南浦大桥等桥梁建设中得到了应用,取得了良好的效果。

在钢锚梁锚固构造中,钢横梁是独立构件,其作用在于保证两侧拉索大部分水平分力的平衡,支撑在塔柱内侧的牛腿上。通过横梁下支撑的摩阻力和水平限位装置将不平衡水平分力传递至塔壁,塔柱内侧牛腿承担拉索的竖直分力。

在钢锚梁锚固方式下,塔壁的拉应力小,各构件间受力明确,受力合理。在舟山金塘大桥建设中,索塔上塔柱锚固区采用的“钢锚梁+钢牛腿”全钢结构组合方式,各构件间受力明确,安装速度快、定位精确,为国内外首创。

2钢锚梁施工

在斜拉桥施工中,工程造价高昂,施工周期长,确保优质高效完成施工尤为重要。在钢锚梁安装中,首节钢锚梁(基准节段)的精确调位及钢锚梁测量控制是施工中的关键,是确定安装精度及质量的重要环节。

本文以某大桥锚梁的安装为例介绍其安装工艺。在本例中,钢锚梁分批次进行安装施工,首节钢锚梁进行精确调位并固定后浇筑混凝土完成,再依次连续吊装后续批次钢锚梁,异步进行混凝土浇筑,依次循环直至完工。安装过程中的累积偏差分批次调整,通过对已装钢锚梁位置的监测,合理确定下批次钢锚梁的倾斜度及调整量。

钢锚梁(如图1所示)分为首节钢锚梁和其他节段的安装,钢牛腿由座板、托架、塔壁预埋的钢板等组成,如图2所示,是该锚固方式中最重要的支撑结构。

2.1施工准备

施工准备主要包括:选择的吊装时段内风速应不高于10 m/s,无雨雾天气,且温差变化较小;对机具进行检查,特别是吊具的制动系统调整等;工作平台的安装及检查等。

钢锚梁为厂内加工成型后运至施工现场。在运输途中,采取有效措施将构件变形降至最低,见图3。经验收后进入施工现场,进行外观及尺寸、平整度、油漆涂刷等校核,节段间的匹配复查等,必须进行各构件的预拼调整,见图4。

2.2首节钢锚梁安装

首节钢锚梁作为基准节段,需重点预控壁板高程、平面位置及壁板间的相对高差,安装流程如图5所示。

在安装支架前,对塔柱纵横向轴线及高程标定。安装后的支架顶面应尽量调平,通过在支架顶端设置可旋螺栓调整高程。

使用吊具采用软吊带将首节钢锚梁缓慢吊升,安排的专人观测到梁体底部与调整螺栓顶高差大致相当时,发出到达预定位置指令,再配合吊具操作手将钢锚梁缓慢落放至调整螺栓上即完成初步定位。

通过调整螺栓对梁体顶面高程进行调节。在施工中,为确保安装精度,保证梁体顶面高程及壁板四角相对高差满足设计要求,应通过反复多次的螺栓调节方可实现。

按设计要求将钢锚梁与劲性骨架的相应部位焊接固定即安装完成。

首节钢锚梁安装完毕后,随即进入混凝土浇筑作业环节。浇筑完毕的混凝土强度经测量,确保其达到设计要求后,方可将钢支架卸除,进入后续安装。

2.3索导管安装定位

索导筒采用无缝钢管,塔柱施工时预埋。索导管定位支架沿索导管上下端口坐标控制点,在前期完成安装的劲性骨架上进行焊接设置。

索导管安装在钢锚梁安装定位后进行,只需复测钢套筒下端口控制点的安装精度即可。在满足平顺度要求的前提下,通过钢锚梁壁板连接螺栓的松紧对下端口位置进行微调实现精度要求。

2.4其他节段钢锚梁安装

采取单节吊装方式将其他节段钢锚梁吊装到位,起吊方式与首节钢锚梁相同。

接高安装的钢锚梁节段按如下标准安装:当单节段混凝土需要安装2个连续节段时,则需不少于3节的钢锚梁连续预拼,其中底部的2个节段分别起吊整体安装,余下1节用于下一循环预拼的底节。当混凝土只需安装一节钢锚梁时,则两节预拼一次,只起吊底部一节用于塔柱上安装即可。首节钢锚梁壁板靠塔柱内腔侧设置对接牛腿装置,以利接高钢锚梁的顺利就位。

对接牛腿间均采取螺栓和销钉连接,以避免焊接壁板产生变形。同时为确保壁板的安装精度,对接牛腿均在制作厂家进行机加工。

在钢锚梁接高安装中,应采取有效措施避免落放时出现磕碰,避免梁体变形和防锈层损坏。在落放过程中,安排专人观测确定待安锚梁与已安锚梁的相应位置及高度基本对正后,应配合吊具操作手缓慢放松塔吊,将待安锚梁的全部重量逐渐转移至已安锚梁的壁板上,通过对接牛腿位置的微调提高安装精度。

在安装过程中,应对接高锚梁的顶口平面位置、高程及四角相对高差进行复测,满足设计要求后,将牛腿部位的对接螺栓紧固,则接高钢锚梁的安装完成,进入混凝土浇筑作业环节。

依次反复循环进行节段安装和混凝土浇筑,直至达到设计要求。

2.5安装精度控制

安装精度是施工质量控制的关键,本文仅对倾斜度控制进行介绍。在钢锚梁制作及安装过程中,一定偏差的倾斜度是难免的,但不断接高的累积偏差会逐渐加大,须将累计偏差控制在设计要求内,则做好倾斜度测量和纠偏就尤为重要。

在施工中,采用钢垫片进行纠偏最为常见。在一批锚梁安装定位前,应对其实际倾斜度进行测量后,合理确定调整值,将垫片加工后随下批钢锚梁安装,以保证垫片厚度与减小后钢锚梁高度之和同原设计钢锚梁高度相同。

3安装控制要点

在运输过程中,构件间、构件与汽车之间须相互固定,避免因位移碰撞造成损伤。

钢锚梁堆放应严格管理,严禁露天,防止雨淋、油污和腐蚀。

起重人员要严格遵守安全操作规程,吊运杆件时要“轻、稳、准”,严禁碰撞和拖拽。

钢锚梁的吊装及定位是索塔施工的技术重点。在吊装过程中,为确保钢横梁下放中的稳定,吊点应对称设置。