72米斜拉桥所需的主要设备

斜拉桥的施工一般可分为基础、墩、梁、索四部分,其中基础施工与其他类型桥梁无异,墩、梁的施工也可在本书其他章节中找到。只有索的施工,包括索的制造、架设和张拉,有其特殊性。

但作为一个整体,斜拉桥的塔、梁、索的施工必须相互配合,服从工程设计意图。因此,本章叙述只排除基础施工,涉及塔、梁的施工,但以梁、索及各种有代表性的斜拉桥的施工为本章主线。

现代第一座斜拉桥是1955年瑞典斯特伦的斯特伦—松德桥。为疏索辐射斜拉桥,中跨185.5752m,边孔74.676m,钢塔采用梁式吊车安装,边跨钢梁在脚手架上拼装,中跨采用悬臂法拼装。拉索也由吊车安装在横梁上。随着钢梁逐节悬臂推进,先连接下端,然后吊车退到桥塔上端安装,由千斤顶张拉。

从1955到1957,世界上大约有60座斜拉桥,几乎都是钢斜拉桥。直到1962才建成第一座混凝土斜拉桥,即委内端拉的马拉开波湖大桥。自1975四川云阳第一座汤西河大桥建成以来,斜拉桥总数已达50余座,其中大部分为混凝土斜拉桥。表11-1、11-2分别介绍了近年来国内外修建的著名斜拉桥的施工概况。

一、塔楼施工

索塔可以由金属、钢筋混凝土或预应力混凝土制成。索塔的结构远比普通桥墩复杂。塔柱可以是倾斜的,塔柱之间可以有横梁。塔内应设置来回穿越的管道,以便斜拉索穿过锚具。塔顶应设置塔冠、航空标志灯和避雷器,沿塔壁设置维修爬梯,塔内可设置观光电梯。因此,塔的建造必须根据设计和结构要求进行平衡。

索塔承受相当大的轴向力,并可能产生弯矩,因此要求索塔的尺寸和轴向位置准确。

允许偏差值应考虑以下两个原则:①偏差值对结构受力影响不大;(2)施工中通过努力可以达到的精度。参考国外资料,沿塔高每米允许偏差为0.5mm,即倾角正切值tga=1/2000。目前,我国对斜拉桥索塔的施工精度还没有统一的规定。上海柳岗大桥允许倾斜度为1/200,徐浦大桥允许偏差见表11-3。

钢索塔的施工一般采用预制吊装,混凝土索塔的施工一般可分为现浇架设、预制吊装、滑模浇筑等几种方法,具体如下:

1,现浇架设

这种方法技术成熟,不需要特殊的施工设备,能适应较复杂的断面形式,便于处理锚固区的预留孔道和预埋件,但费工、费料、速度慢。对于跨度在200m左右的斜拉桥,桥塔高度(桥面以上)一般在40m左右,采用脚手架现浇较为合适。广西红水河大桥、上海柳岗大桥和济南黄河大桥的桥塔都采用了这种方法。对于跨度较大的斜拉桥,塔柱可以分为若干节,每节的尺寸和倾角都不一样,每节采用的方法也往往不同。下节段更适合现浇架设,如南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥、武汉长江大桥等,跨度超过400m,塔高超过150m,下塔柱均采用传统脚手架翻模工艺,缺点是工期长。

2.预制吊装

这种方法需要强大的比重能力和特殊的起重设备。当桥塔不太高时,可以加快施工进度,降低高空作业的难度和劳动强度。东营黄河大桥桥塔高69.7米,高出桥面56.4米。采用钢箱混凝土制作吊装。

国外钢斜拉桥桥塔基本采用预制吊装法施工。

国内混凝土斜拉桥的预制吊装方法不多。只有1981修建的四川省金川县曾大桥,塔高24.5m,地面预制。它由绞车和滑轮组从地面吊起,提升力由锚定在对面山壁上的钢丝绳和滑轮提供。

3.滑模施工

这种方法最大的优点是施工进度快,适合高塔的施工。这种方法无论塔柱是竖直还是倾斜都可以使用,但斜拉索锚固区的预留孔洞和预埋件处理起来比较困难。在各种工程中,称之为爬模或升模,结构类似。所谓滑模,就是模板在千斤顶(螺旋或液压式)的驱动下,沿着已浇筑的混凝土向上滑动,这就要求已浇筑的混凝土的强度必须达到模板向上滑动所必须的强度。提升模板就是拆模后将模板挂在支架上,模板会随着支架的升高而升高。支架的提升是在塔身周围设置几组滑车,滑车上端与塔柱内的预埋件连接,下端与支架底架连接,拉动手拉葫芦,支架缓慢上升。

辽宁省长兴岛斜拉桥桥塔高43m。为了适应塔身的施工,专门制作了升降支架,既可用于液压千斤顶升降的滑模,也可用于分段浇筑的模板升降。索塔下段117m斜腿段采用普通脚手架模板浇筑,竖向上段塔柱采用滑模或升模浇筑。第一次施工的2号索塔采用滑模施工,但由于冬季不适合滑模而停止施工。施工结束后,1号塔采用升模法和混凝土蒸汽养护,解决了-20℃的冬季施工难题,因此2号塔后改为升模施工。

两塔之间的梁由支架的下操作平台现浇,下操作平台的下侧用工字钢支撑在浇筑好的梁上。

南浦大桥桥塔高150m,下塔柱坡度1: 5271842,净高29m。采用传统脚手架翻模工艺,工期较长,平均每天0.56m。中塔柱坡度1: 85,高度55.0m,研制成功国内首台斜爬模。这种斜爬模原理与提升模板相同,施工速度提高到每天1.14m。上部塔柱也采用爬模施工。

二、主梁施工

一般来说,混凝土斜拉桥上部结构施工可采用任何合适的混凝土梁桥施工方法,如支架拼装或现浇、悬臂拼装或浇筑、顶推法和干转体法。

由于斜拉桥主梁尺寸较小,各节段之间有张拉的地方,可以通过索塔架设辅助索,因此更有利于各种无支架施工方法的使用。其中,悬臂施工法被广泛应用于混凝土斜拉桥的施工中。主梁无论是T型、连续梁还是悬臂梁都可以。采用哪种方法是设计者首先要研究和决定的问题。决策中要考虑的问题主要是已经跨越的障碍物、斜拉桥本身的结构和构造等。,如下所述:

1,支架上施工

当穿越河流的通航要求不高或岸跨无通航要求,允许设置临时墩时,可直接在脚手架上拼装或浇筑,也可在临时墩上设置临时梁,临时梁可在其上拼装或浇筑。如果条件允许,这种方法总是最便宜最简单的。

如贝尔格莱德-萨瓦河复线铁路桥为钢斜拉桥,建于1977,中跨254m,桥宽16.5m由于萨瓦河无通航要求,全桥跨安装在施工脚手架上,因此主梁、塔柱和斜拉索的安装可分别进行。主梁和塔柱安装完成后,用支架上的千斤顶顶起主梁,然后安装斜拉索。通过释放千斤顶降低主梁来拉紧安装到位的斜拉索,因此斜拉索的安装不需要大吨位的千斤顶。

中国天津的永和桥也是安装在临时支座上的典型。永和大桥是一座中跨260m的预应力混凝土斜拉桥,于1987竣工。由于主梁较弱,为避免应力过大,预制梁段不在有悬索的主梁上运输。预制梁段通过铺设在河中的临时桥梁运输到安装现场。交付到位的预制梁块下有四个临时支点,立即插入纵向预应力钢筋,胶合在一起,用斜拉索吊起。安装顺序以塔柱为中心,两侧同时对称进行。每节包括4个5.8m长的预制梁节,8根斜拉索,时间约为7-15天。

2.增量发射法

当桥下不允许有太多的临时支撑时,比如跨越公路、铁路的架空锈蚀,可以考虑顶推法。钢斜拉桥最早采用顶推法架设,是前联邦德国杜塞尔多夫市区的一座公路高架桥,被称为玉里西街桥。本桥完成于1963,中跨98.7米,安装过程如图11—1所示。

西桥台后,先拼装东半跨,临时支点一至六。在顶进过程中,斜拉桥的自重通过钢箱内的横隔梁传递到纵向箱梁上,所以拉索只是部分张拉。在塔顶鞍座上安装顶托机,以消除最外侧顶推段的悬臂挠度。当桥梁最外缘被推到永久ⅷ墩时,支座被千斤顶顶起约10cm,永久ⅷ墩上的支座压力被消除。当桥梁进一步推进时,八号墩承受的压力会增加;当最外缘超过临时墩ⅳ约7.3m时,支座压力达到允许值。此时,将八号墩的支座恢复到原来的位置,继续推进至最终位置,拆除四号和十号临时墩..

第聂伯河钢斜拉桥建于前苏联1976,为独塔体系,河跨300m·m,经过多种架设方法的比较,发现顶进纵向位移法最为有利。300米跨度内安装三个滑动支座,间距75米,13个月内完成梁体拼装和滑移全部工作。

建成于1993的无锡石城河斜拉管桥系统,在临时墩上拖拉41.8m水管就位。另外,重庆石门大桥引桥(1989完成)为5×690m预应力混凝土连续梁,南海九江大桥连续箱梁桥(1988完成)也采用顶推法架设。

3.摆动结构

转体施工在斜拉桥施工中应用不多。比利时于1988年建成的横跨默兹河的邦纳恩大桥和独塔,位于与默兹河平行的河岸上,左岸主跨为3×42m,右岸主跨为168m。安装调整后,整个桥塔索梁以塔轴线为中心原地旋转700°。

四川省金川县刘达大桥是我国第一座转体施工斜拉桥,于1981。该桥为独塔,跨径布置为41m+70m+70m,桥面宽度为5.5m,墩、塔、梁固结。主梁为钢筋混凝土三室箱梁。桥址附近河滩干燥,墩身较短,适合水平旋转施工。首先在河滩上架设低支架浇筑梁体,在地面预制索塔。悬挂塔架,用横梁加固并安装斜拉索,然后将转体结构平衡到位。旋转装置为混凝土球铰和钢辊,短跨配有配重。

唐河大里关铁路斜拉桥,建于1997,位于秦皇岛站缓解线上,京秦线下,斜交。是一座槽形梁刚性索斜拉桥,带油塔,主跨50m,边跨42m(图11-2)。施工时,首先在支架上沿交叉线方向建造一座斜拉桥,包括塔、梁和刚性索。混凝土达到设计强度后,张拉梁、索中的预应力筋,然后整个斜拉桥围绕转盘旋转。旋转时,侧孔后端沿圆形轨道运动,主孔前端悬空。为了防止前线的悬挂在外主缆悬挂点处的主梁上缘产生过大的拉应力,在旋转时增加临时振动来悬挂前墙。转体就位后,拆除临时缆绳,用混凝土封住转盘,然后铺设道碴线和人行道。

4.悬臂组件

国外早期建造的钢斜拉桥大多采用悬臂拼装。中国东营黄河大桥是目前中国唯一的钢斜拉桥,中跨288m,岸跨1987。它装配在支架上,悬臂装配在河边,用螺栓焊接。南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥主跨均为带上板的钢与钢筋混凝土组合梁,均为悬臂拼装。

混凝土斜拉桥悬臂拼装施工是在预制场分段预制主梁,预制场由以下部分组成