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1、第一章 斜拉索施工1.1. 工程概况九江长江公路大桥斜拉索为空间双塔双索面扇形结构，南塔两侧各布置28对斜拉索，北塔两侧各布置26对斜拉索，具体如图2.11所示。 图1.11 斜拉索总体制图全桥共设216根斜拉索,采用镀锌低松弛高强度平行钢丝束，双层PE（内层黑色、外层-）防护。斜拉索分为PES7-109、PES7-121、PES7-139、PES7-151、PES7-187、PES7-199、PES7-211，PES7-223、PES7-241、PES7-253、PES7-265共12种规格，如表2.11所示。表1.11 斜拉索规格型号及数量表序号斜拉索规格斜拉索编号直径（mm）根数2PES
2、7-10943PES7-121144PES7-139225PES7-151126PES7-163167PES7-187 32PES7-19924PES7-21120PES7-22318PES7-24138PES7-25312PES7-2654合计216斜拉索最小长度（NZ1）127.201m，重5.050t。最大长度（NZ28）442.287m，重36.135t，成桥恒载索力最大值5196.2KN。全桥斜拉索钢丝总重为3483.832t。采用PESM7冷铸锚固体系，斜拉索两端均采用张拉端锚具，均要求在塔端进行张拉。斜拉索在主梁端砼采用砼锚固块锚固,钢箱梁段采用钢锚箱锚固,SB28SB1、SZ1
3、SZ3索梁端直接锚固在混凝土结构上，SZ4SZ28、NZ26NZ1、NB1NB26索锚固在钢锚箱上。平行钢丝束截面为缺角六边形排列，经左旋轻度扭绞而成。斜拉索构造如Error! Reference source not found.图2.12所示。图1.12斜拉索构造示意图1.2. 斜拉索施工综述1.2.1. 施工方案选择斜拉索施工主要包括运输、上桥、展索、挂设、张拉、索力检测、调整及减振装置安装等工序，采用桥面放索工艺。索盘水运至现场后，采用塔吊或梁面吊索桁车吊装至钢箱梁顶面的放索机上，运至梁端，采用5t卷扬机、25t汽车吊、塔吊、塔顶吊机配合展索。挂索可分为“先下后上”或“先上后下”两种方
4、法。“先下后上”要求塔内布设大吨位起重设备，但受塔内空间限制，布置大吨位起重设备非常困难，另外高空作业量大，出现问题不易处理，安全性差，工效低。“先上后下”挂索方法，利用塔吊配以卷扬机将上锚头牵入塔内锚孔，旋紧螺帽，梁面上利用卷扬机、滑车组、千斤顶等将下锚头牵入设计位置锚固。根据斜拉索的长度、重量、张拉力的大小以及张拉施工空间等实际情况，本桥斜拉索均采用先塔端挂索、后梁端挂索，塔上张拉的方案。根据索力大小，选用650t张拉千斤顶。斜拉索索力调整均在塔内进行，按设计与监控单位要求施工。1.2.2. 施工工艺流程由于斜拉索梁端索力不同，挂索方案也有所差别：1) NZ1NZ5、NB1NB5索进入塔端
5、索管，安装撑脚、千斤顶、张拉杆，梁端通过卷扬机牵引索夹，将斜拉索牵入梁锚箱锚固。2) NZ6NZ28、NB6NB26索均采用1.7m长张拉杆，牵引斜拉索锚头进入塔端锚垫板旋紧螺母后，然后在梁端锚箱垫板处安装撑脚、千斤顶，接长5m张拉杆，卷扬机拖曳索夹至索管附近、通过汽车吊调整斜拉索轴线与索管轴线一致，将张拉杆及锚头拉入索管内，直至张拉杆端头穿出千斤顶，安装拉杆螺母，解除卷扬机与斜拉索的索夹连接后，通过千斤顶将斜拉索锚头牵引出垫板设计位置，旋紧锚头螺母，完成梁端挂索。施工工艺流程如图2.21图2.22所示。图1.21 NZ1NZ5、NB1NB5斜拉索施工工艺流程图1.22 NZ6NZ28、NB6
6、NB26 斜拉索施工工艺流程1.3. 斜拉索施工方案1.3.1. 施工准备1.3.1.1. 成品索的检验斜拉索出厂前按设计及相关规范要求对斜拉索有关性能进行检验。斜拉索到达现场后，查验并索取每根成品索的质量保证书（含本批交货的数量、质量及各种检验结果）。1.3.1.2. 索套管的处理斜拉索锚头外径与索套管的内径相差很小，挂索时极易产生位置偏差，从而造成锚头外丝扣和斜拉索PE保护套的损伤，因此斜拉索挂设前应对塔、梁端的索套管进行全面的检查，对索套管内的焊渣、毛刺等进行打平磨光。1.3.1.3. 钢梁锚固端风嘴的局部处理为满足长索梁端牵引、张拉施工要求，钢箱梁部分风嘴需待斜拉索安装完成后，再拼装焊
7、接。1) SZ5SZ28、NZ1NZ26斜拉索对应的箱梁前端6m长风嘴（即拉索锚固区）先不安装。2) A22斜拉索对应的合龙段AH2梁段前端2.25m与A23梁风嘴先不安装，中跨合龙段JH风嘴先不安装。3) NZ3斜拉索对应的NZ4梁段东侧风嘴先不安装（吊索桁车安装位置）。4) 所有未安装的风嘴均待该节段斜拉索施工完成后安装。1.3.1.4. 梁端滑轮组固定装置SZ5SZ28、NZ1NZ26斜拉索按照先塔顶、后梁端顺序进行挂设，梁端采用卷扬机与滑轮组拖曳，配合千斤顶及张拉杆牵引斜拉索锚头通过锚垫板锚固。为了固定定滑轮，在锚垫板正上方设置吊耳，在对应的M3、M2、M1型锚箱处均需设置，在钢箱梁加
8、工厂与钢箱梁同步制作完成，单个吊耳按60t牵引力控制计算，钢板材质取Q345D，厚度24mm。吊耳总体布置如图2.31所示。图1.31 固定定滑轮吊耳总体布置图1.3.2. 斜拉索挂索计算斜拉索安装前应根据索长、索重、斜度等因素计算其安装过程中锚头距索管口不同距离时的牵引力，以综合选择安装方案和设备。斜拉索挂索索力按下式计算：式中：斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离；斜拉索锚板中心几何间距；斜拉索长度；斜拉索垂度修正值，其中，斜拉索单位长度重量；斜拉索水平投影长度；斜拉索挂索牵引力；斜拉索伸长量修正值，其中：A斜拉索横截面积；斜拉索弹性模量。在斜拉索挂索各阶段牵引力的作用下，计算的L（m）值如E
9、rror! Reference source not found.所示。表中数据表示斜拉索锚头端部距离锚垫板顶的距离(m)，牵引力单位：KN。1.3.3. 主要施工设备配置1.3.3.1. 吊索、展索设备每个索塔吊索、展索设备主要包括：1台QTZ315A塔吊、1台梁面吊索桁车、1台放索机、塔顶2台10t卷扬机、1台5t卷扬机；桥面布置两台10t牵引卷扬机、一台5t放索卷扬机以及放索小车与转向滑轮等。1.3.3.1.1. 塔吊斜拉索施工阶段，可以利用QTZ315A塔吊，最大吊重16t，其23m工作幅度内可吊装12.6t。NZ1NZ3、SZ1SZ3索采用塔吊吊装上桥。吊装前需要根据斜拉索索盘的实际
10、包装情况设置相应的吊具。1.3.3.1.2. 卷扬机1) 塔顶挂索提升卷扬机塔顶卷扬机主要用于斜拉索塔上挂索施工，根据牵引力需要，选用2台10t快速卷扬机和1台5t卷扬机。10t卷扬机用于重量超过10t长索的起重吊装，由于塔顶距离钢箱梁顶面约202m高，NZ26索长442.287m，重36.2t，故将索提升至塔顶索管口长度占总长的46%，提升力需36.20.46=16.6t。钢丝绳需走2线，卷筒容绳量要求不小于500m。5t卷扬机钢丝绳在塔顶人洞经转向滑轮转向后下放，经过待安装斜拉索的索管口穿出塔外至桥面，用于斜拉索塔端锚头的牵引导向。索塔封顶混凝土浇筑前注意施工平台预埋件的埋设。图1.32
11、塔顶吊装系统布置图2) 梁上卷扬机梁上卷扬机主要包括2台用于斜拉索梁端挂索的10t卷扬机，1台5t放索卷扬机，其中放索卷扬机布置于索塔下方附近，钢丝绳通过转向滑轮引导至需要挂索的索管口附近。挂索卷扬机随着钢箱梁及斜拉索的施工进度逐步前移。1.3.3.1.3. 梁面吊索桁车NZ3斜拉索施工完成后拼装梁面吊索桁车，采用梁面吊索桁车将428#索整体提升上桥面。桁车布置于梁面东侧NZ2与NZ3斜拉索之间，布置位置如图2.33所示，对应的NZ4梁段风嘴后安装。图1.33 吊索桁车结构布置示意图桁吊顺桥向跨度6.0m，横桥向跨度19.5m，高12m，悬出梁侧7m。桁吊主承重梁、直立柱及前斜立柱均采用HW4
12、00400型钢，其它斜腿采用HN400200型钢。起吊横梁采用4根HN400200的工字钢，平联及斜撑采用20a槽钢。起吊卷扬机选用JM8卷扬机，采用40t滑车组，走5线。在主承重梁顶设置轨道及4台15t单轨平车（自带刹车系统），通过平车带动卷扬机行走实现索盘的平移。吊索桁车总体结构如图2.34所示。图1.34 吊索桁车结构布置图图1.35 吊索桁车施工图1.3.3.1.4. 放索盘放索盘为桥面放索装置，本桥采用卧式放索机，由斜拉索生产厂家提供。具体结构形式如图2.36所示。图1.36 卧式放索盘结构图1.3.3.1.5. 放索小车为方便斜拉索在桥面的移动及展开，避免斜拉索与桥面的直接接触，防
13、止斜拉索PE防护层损伤，斜拉索在桥面移动时采用放索小车，放索小车结构如图2.37所示。图1.37 放索小车结构图图1.38 放索小车施工图1.3.3.1.6. 锚头小车为防止斜拉索锚头损伤，斜拉索在桥面移动时设置锚头小车，结构如图2.39所示。图1.39 锚头小车结构图1.3.3.1.7. 索夹索夹是斜拉索塔、梁端挂设的着力点，为挂索设施与斜拉索的连接工具，表面设置吊耳。索夹采用厚壁钢管与钢板焊接而成，在钢管同斜拉索接触处加垫5mm厚氯丁橡胶板，可以有效避免在施工过程中，斜拉索PE防护层受损伤。根据斜拉索型号，塔端起吊索夹与梁端拖曳索夹各设计三种规格尺寸。索夹结构如图2.310图2.311所示
14、。图1.310 塔端索夹结构构造图图1.311 梁端索夹结构构造图1.3.3.1.8. 汽车吊1#斜拉索安装完成并进行第一次张拉后，将一台25t汽车吊起吊上桥，用于斜拉索梁端安装时的角度调整和后安装风嘴的桥面转运、吊装等。1.3.3.2. 斜拉索张拉设备斜拉索牵引一般分为硬牵引张拉杆及软牵引钢绞线两种，现对两种牵引比较如下：牵引方式硬牵引软牵引特点构造简单、操作方便、可换性强、成本低、施工节奏快；张拉杆可承受大吨位拉力，牵引设备和张拉设备可通用构造复杂、操作工序多、牵引速度慢、循环施工周期长、相对成本高；软牵引钢绞线易出现受力不均现象，施工风险较大适用范围适应范围较小，最大牵引水平距离一般不超
15、过5m，在短中索牵引张拉中应用广泛适用范围大，安全性能较好，最大牵引水平距离一般超过10m，在长、重索施工中应用广泛推荐方式本桥最长索442.287m，重36.135t，根据斜拉索挂索计算结果可知，当梁端牵引力为500KN时，斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离均小于4m；当梁端牵引力为600KN时，斜拉索锚头距离锚垫板端部中心距离均小于3m，故推荐使用5m长硬牵引张拉杆即可满足施工需要。硬牵引张拉系统由穿心千斤顶、油泵、压力传感器、张拉杆及螺母、变径连接头及撑脚等组成，硬牵引及张拉系统组成形式如图2.312所示。图1.312 硬牵引张拉系统组成示意图1) 张拉千斤顶及压力传感器张拉千斤顶根据斜拉索的张拉控制力进行选择，为减小施工过程中的误差、确保千斤顶的使用安全，将斜拉索的张拉控制力控制在
