项目7 斜拉桥悬索桥施工 单元1. 斜拉桥施工 单元2. 悬索桥施工

斜拉索由两端的锚具、中间的拉索传力件及防护材料三部分组成，称为拉索组装件。的材料有钢丝绳、粗钢筋、高强钢丝、钢绞线等。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 1)斜拉索的制造与安装 (1)索的组成与防护 斜拉索由两端的锚具、中间的拉索传力件及防护材料三部分组成，称为拉索组装件。的材料有钢丝绳、粗钢筋、高强钢丝、钢绞线等。 拉索技术研究围绕三个方面的目标展开： a.是如何使拉索与锚具的组装件能在斜拉桥整个使用年限内经受得起高幅度的应力变化，亦即锚具应具备优良的抗疲劳性能。 b.保证拉索组装件具备绝对可靠的、永久性的防护。 c.在保证拉桥组装件可靠、耐久的前提下，力争施工方便，造价低廉。兹按拉索技术的发展阶段分述于下。

斜拉索施工基本工序：设置锚固部件、架设斜拉索、张拉斜拉索、防护、架设斜拉索 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 斜拉索施工基本工序：设置锚固部件、架设斜拉索、张拉斜拉索、防护、架设斜拉索 斜拉索的基本类型

早期的斜拉桥曾采用钢丝绳做斜拉索，两端用铅锌合金的热铸锚具。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 钢丝绳 早期的斜拉桥曾采用钢丝绳做斜拉索，两端用铅锌合金的热铸锚具。 钢丝绳弹性模量小，且热铸锚具的疲劳性能较差，合金熔液温度达400℃以上，使锚具附近的钢丝退火，整条索的强度不能充分利用，所以后期的斜拉桥已很少采用。 粗钢筋 冷拉粗钢筋或热处理钢筋作为斜拉索材料原则上是可以的。 它具有较高的弹性模量和稍低于高强钢丝的强度；表面积较小，所以防锈较易解决；张拉也很方便，可以单根张拉，也可以组成强大的拉索一次张拉。 但限于当前的钢铁工艺，粗钢筋强度仅达到高强钢丝的50％左右，故此种斜拉索材料用且多，成本较高。

拉索造价则因厂房的扩建、预张拉台座的增长、大型设备的投入和施工难度的增大而大幅度提高。 这些问题有待人们继续努力去寻求更好的解决办法。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 平行钢丝索(PWS) 通常采用的高强钢丝直径为5mm或7mm。这种钢丝的优点是强度高(1570～1860MPa)，弹性模量高(2.0×105MPa)，可以做成较长的索而无需中间接头，吨位可大可小，配用冷铸锚可以有较好的耐疲劳性能；缺点是对防锈的要求较高。我国近20年来制作平行钢丝束的工艺不断改进、发展，在斜拉桥中较广泛采用。 平行钢绞线 尽管工厂化生产的平行钢丝热挤PE索套防护的拉索，其可靠性、耐久性都得到了充分的保证，但随着斜拉桥建造跨度和索力的不断增大，挂索越来越长PE重越来越大(如杨浦大桥的已长达324m，重33t，钱江三桥则因索力已逾千吨，索重大增). 拉索造价则因厂房的扩建、预张拉台座的增长、大型设备的投入和施工难度的增大而大幅度提高。 这些问题有待人们继续努力去寻求更好的解决办法。

索与塔、梁连接结构的功能是将斜拉索力可靠地传递给桥塔及主梁。其结构形式根据斜拉索布置、根数、桥塔及主梁的结构等情况确定。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 拉索的防护有二个方案：其一是在单报绞线上逐根外包PE护套，然后挂线、张拉，成索后或再外包环氧织物，或不再外包都有成例。其二是PE管压注水泥浆。 (2)索与塔梁的联结 索与塔、梁连接结构的功能是将斜拉索力可靠地传递给桥塔及主梁。其结构形式根据斜拉索布置、根数、桥塔及主梁的结构等情况确定。

拉索在桥塔上的联结有两种方式，一是直接锚固，另一是通过塔顶索鞍而延伸到桥塔另一侧主梁上锚固。两种联结方式的比较如下表所示。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 拉索在桥塔上的联结有两种方式，一是直接锚固，另一是通过塔顶索鞍而延伸到桥塔另一侧主梁上锚固。两种联结方式的比较如下表所示。

右图表示一种典型的鞍座构造。鞍座设在每一对索的连接处，为了阻止由于中孔和边孔的索力不相等而产生的滑动，使用螺栓对盖在其上的压板施加夹紧力。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 右图表示一种典型的鞍座构造。鞍座设在每一对索的连接处，为了阻止由于中孔和边孔的索力不相等而产生的滑动，使用螺栓对盖在其上的压板施加夹紧力。

这种联结方式兼有直接锚固和通过鞍座的优点：索塔主要承受压力，塔壁不受侧向力；中孔与边孔的索分别架设，分别张拉，便于保养、检查及更换。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 上海徐浦大桥斜拉索与塔的连接兼取以上两种方式。徐浦大桥的斜拉索共30对，双索面，240根。下面的10对是直接锚在砼桥塔上，为此，塔壁需有相当大的厚度(100cm)，且需设置横向预应力。上面的20对是锚固在鞍座上而不是连续通过鞍座。 这种联结方式兼有直接锚固和通过鞍座的优点：索塔主要承受压力，塔壁不受侧向力；中孔与边孔的索分别架设，分别张拉，便于保养、检查及更换。 拉索的钢梁上的锚固大多数是通过锚箱来实现。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 下图表示拉索锚固在钢桁梁上弦杆的锚箱构造。在箱形截面上弦杆腹板之间设置一对锚梁，锚梁下部有支承板，锚头即顶在支承板上。由于箱形截面上弦杆内工作面狭窄，这种构造的斜拉索张拉一般都在塔内。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 加拿大安纳西斯桥主梁是钢与钢筋砼板的结合梁，拉索联结在钢梁的上冀缘，如图所示。这种构造容易使钢筋砼板产生裂经，上海南浦大桥有鉴于此，也改用锚箱联结。

拉索在砼梁上的锚固可以通过预埋套管穿过梁身锚于梁底或特制的锚块上，也可以通过套筒锚借锚固螺栓锚在箱梁内部，如图所示。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 拉索在砼梁上的锚固可以通过预埋套管穿过梁身锚于梁底或特制的锚块上，也可以通过套筒锚借锚固螺栓锚在箱梁内部，如图所示。

斜拉索的引架作业是将斜拉索引架到桥塔锚固点和主梁锚固点之间的位置上，其作业方法一般有如下四种： a.在工作索道上引架。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 (3)索的安装 斜拉索安装大致分为两步业和张拉作业。 斜拉索的引架作业是将斜拉索引架到桥塔锚固点和主梁锚固点之间的位置上，其作业方法一般有如下四种： a.在工作索道上引架。 此法是先在斜拉索的位置下安装一条工作索道，斜拉索沿着工作索道引架就位。国外早期的斜拉桥较多采用此法，如1959年建成的前联邦德国科隆塞弗林桥，1962年建成的委内端拉马拉开波湖桥，1969年建成的前联邦德国来图河上克尼桥等。这个方法已很少采用。

我国1981年建成的广西红水河铁路斜拉桥就是采用这种方法。如图所示。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 b.由临时钢索及滑轮吊索引架。 此法是在待引架的斜拉索之上先安装一根临时钢索，称为导向索，斜拉索拉在沿导向索滑动并与牵引索相连接的滑动吊钩上，用绞车引架就位，如1978年建成的美国帕斯科一肯尼威克桥就是采用这个方法。 c.利用吊装天线引梁 我国1981年建成的广西红水河铁路斜拉桥就是采用这种方法。如图所示。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 d.利用卷扬机或吊机直接引架。 这个方法最为简捷，也特别适合于密索体系悬臂施工，当索塔很高时，吊机没有那么高，则可以在浇筑桥塔时，先在塔顶预埋扣件，挂上滑轮组，利用桥面上的卷扬机和牵引绳通过转向滑轮和塔顶滑轮将斜拉索起吊，一端塞进箱梁，一端塞进桥塔。 e.单根钢绞线安装。 我国80年代以后建造的斜拉桥大都采用这个方法。1995年建成的澳大利亚悉尼格莱贝岛桥跨度140m＋345m＋140m，按照弗雷西奈专利的预应力法即所谓“等拉力法”，用轻型的张拉设备每次提升一根钢绞线(7Ф5)，其承载力225kN。

这是最常用也是最方便的方法，下面在第五节实例中将对此有较详细的叙述。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 斜拉索的张拉作业大致有以下三种 ： a．用千斤顶将塔顶鞍座顶起 每一对索都支承在各自的鞍座上，鞍座先就位在低于其最终的位置，当斜拉索引架就位后，将鞍座顶到其预定的高程，使斜拉索张拉达到其承载力。前面提到的前联邦德国莱图河上的克尼桥和麦克萨来图河桥都是采用这个方法。 b.在支架上将主梁前端向上顶起 斜拉索引架时处于不受力状态，比受力状态时要短，为此，于主梁与斜拉索的连接点上将梁顶起。例如前面提到的塞弗林桥一对索的连接点要顶起40cm。斜拉索引架完成后放下千斤顶使斜拉索受力。 c.千斤顶直接张拉 这是最常用也是最方便的方法，下面在第五节实例中将对此有较详细的叙述。

索塔承受相当大的轴向力，还可能有弯矩，因此对索塔的尺寸和轴线位置的准确性应有一定的要求。 允许偏差值应考虑以下两个原则： 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 2)塔的施工 索塔的材料可用金属、钢筋砼或预应力砼。索塔的构造远比一般桥墩复杂，塔柱可以是倾斜的，塔柱之间可能有横梁，塔内须设置前后交叉的管道以备斜拉索穿过锚固，塔顶有塔冠并须设置航空标志灯及避雷器，沿塔壁须设置检修攀登步梯，塔内还可能建设观光电梯。因此塔的施工必须根据设计、构造要求统筹兼顾。 索塔承受相当大的轴向力，还可能有弯矩，因此对索塔的尺寸和轴线位置的准确性应有一定的要求。 允许偏差值应考虑以下两个原则： ①偏差值对结构物受力的影响甚微； ②施工中经过努力可以达到的精度。

参考国外资料，沿塔高每米高度允许偏差0.5mm，即倾角正切值tga=1/2000。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 参考国外资料，沿塔高每米高度允许偏差0.5mm，即倾角正切值tga=1/2000。 我国斜拉桥塔施工精度现在尚无统一规定，上海柳港桥允许倾斜度为1／200，徐浦大桥允许偏差值如表所示。

钢索塔施工一般为预制吊装，砼索塔施工大体上可分为搭架现浇、预制吊装、滑升模板浇筑等几种方法，兹分述于下： (1)搭架现浇 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 钢索塔施工一般为预制吊装，砼索塔施工大体上可分为搭架现浇、预制吊装、滑升模板浇筑等几种方法，兹分述于下： (1)搭架现浇 此法工艺成熟，无须专用施工设备，能适应较复杂的断面形式，对锚固区的预留孔道和预埋件的处理也较方便，但是比较费工、费料、速度慢。 (2)预制吊装 此法要求有较强的比重能力和专用的起重设备，当桥塔不是太高时，可以加快施工进度，减轻高空作业的难度和劳动强度。 国外的钢斜拉桥桥塔基本上都是采用预制吊装方法施工。

所谓滑模是指模板沿着所浇筑的砼由千斤顶(螺旋式或液压式)带动而向上滑升，它要求所浇筑的砼强度必须达到模板滑升所必需的强度。 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 (3)滑模施工 此法的最大优点是施工进度快，适用于高塔的施工。塔柱无论是竖直的或是倾斜的都可以用这个方法，但对斜拉索锚固区预留孔道和预埋件的处理要困难些。在各个工程中有称为爬模，或称为提模，其构造大同小异。 所谓滑模是指模板沿着所浇筑的砼由千斤顶(螺旋式或液压式)带动而向上滑升，它要求所浇筑的砼强度必须达到模板滑升所必需的强度。 提模则是拆模后把模板挂在支架上，模板随着支架的提升而上升。支架的提升是在塔的四周设置若干组滑车组，其上端与塔柱内预埋件连接，下端与支架的底框连接，支架随拉动手拉葫芦而徐徐上升。

2)主梁施工 主梁施工的常用方法 (1)在支架上施工 斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 2)主梁施工 主梁施工的常用方法 (1)在支架上施工 当所跨越的河流通航要求不高或岸跨无通航要求，且容许设置临时支墩时，可以直接在脚手架上拼装或浇筑，也可以在临时支墩上设置便梁，在便梁上拼装或浇筑。如果有条件的话，此法总是最便宜、最简单的。 我国天津永和桥也是在临时支架上安装的一个典型。永和桥是预应力砼斜拉桥，中跨260m，1987年建成。由于主梁较弱，为避免超应力，不在已架设挂索的主梁上运送预制梁段.预制梁段经由河中满铺的便桥运送至安装部位。运送到位的预制梁块下设四个临时支点，并立即穿进纵向预应力钢筋、胶拼、挂斜拉索。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 支架法

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 （2）顶推法 当桥下不允许设置过多临时支架，如跨越道路、铁路的高架桥，考虑用顶推法。钢斜拉桥首次采用顶推法架设的是前联邦德国杜塞尔多夫市内的一座公路高架桥，尤利西大街桥，1963年建成，中跨98.7m，安装过程如图所示。 （3）转体施工 转体施工在斜拉桥施工中采用不多，比利时1988年建成的跨越默兹河的邦纳安桥，独塔，其左岸3×42m和右岸168m主跨共294m的梁体均在平行于河流的岸边制造，在安装和调整后，将整个桥塔－缆索－梁体以塔轴为中心转体700就位，并与右岸就地浇筑的一孔42m桥跨相接。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 （4）悬臂法 国外早期建造的钢斜拉桥，大多数是用悬臂拼装而成。我国东营黄河桥是我国目前唯一的一座钢斜拉桥，中跨288m，1987年建成，岸侧跨度136.5m，在支架上拼装，河侧悬臂拼装，栓焊结构。上海南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥主跨都是钢与钢筋混凝上板结合梁桥，它们也全都是悬臂拼装。 砼斜拉桥的悬臂法施工是将主梁在预制场分段预制，由于主梁预制砼龄期较长，收缩、徐变变形小，且梁段的断面尺寸和砼质量容易得到保证，我国上海柳港桥(1982)、安康汉水桥(1979)、郧阳汉江桥(1994)等都是采用悬臂法。

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 悬臂法 自由悬臂法架设斜拉桥

斜拉桥与悬索桥施工 单元1.斜拉桥施工 长江二桥南汉主桥

悬索桥的结构组成：主缆、桥塔、吊索、加劲梁、锚碇 斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 悬索桥的结构组成：主缆、桥塔、吊索、加劲梁、锚碇 主缆架设方法—空中纺线法（AS）、预制平行丝股法（pps） 加劲梁架设—预制拼装

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 1）桥塔的施工 大跨度悬索桥的索塔在50年代以前几乎都是采用钢塔，其主要优点是：施工速度快、质量容易保证、抗震性能好。直到l959年，法国建成主跨608m的其坦卡维尔悬索桥，开始采用砼塔。我国新近建造的几座大跨度悬索桥(汕头海湾大桥、虎门大桥、西陵大桥、江阴大桥)全都是采用砼塔。塔的施工与斜拉桥塔基本上相同。

施工方法—浮式吊机施工、塔式吊机施工、爬升式吊机施工 斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 （1）钢桥塔的施工 施工方法—浮式吊机施工、塔式吊机施工、爬升式吊机施工 爬升式吊机施工法的施工顺序

施工方法—滑模法、爬模法、翻转模板法、提升支架法 、普通支架法。 斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 （2）混凝土桥塔的施工 施工方法—滑模法、爬模法、翻转模板法、提升支架法 、普通支架法。 塔吊的布置形式如右图所示。

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 鄂黄长江大桥

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 2）悬索桥锚碇的施工 锚碇是主缆锚固装置的总称，由砼锚块(含钢筋)及支架、锚杆、鞍座(散索鞍)等组成。主缆由空中成束的形式进入锚碇，要经过一系列转向、展开、锚固的构件。 锚块的形式可分为重力式和隧道式。若锚碇处有坚实岩层靠近地表，修建隧道锚(或称岩洞式锚)有可能比较经济。美国华盛顿桥新择西岸锚碇是隧道式，其砼用量22200m3，较之于纽约岸锚碇所用砼及花岗岩镶面工程量107000m3，仅为其21％。但隧道锚有传力机理不明确的缺点，美国金门大桥原设计两端部都用隧道锚，但考虑到隧道锚块砼将力传给周围基岩机理不明确，总工程师乃改变决定，全部采用重力式锚碇。

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 重力式锚总体结构示意图

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 海沧大桥锚碇构造

有坚实基岩层靠近地表也可以采用重力式锚，让锚块嵌入基岩，使位于锚块前的基岩凭借承压来抵抗主缆的水平力。 斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 有坚实基岩层靠近地表也可以采用重力式锚，让锚块嵌入基岩，使位于锚块前的基岩凭借承压来抵抗主缆的水平力。 如我国1995年建成的汕头海湾大桥，就是利用两岸山体岩层，设计为重力前锚式锚块(巨大的主缆拉力通过锚杆、后锚梁、锚块砼，均匀传递给基岩。

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 鹅公岩大桥的锚碇

斜拉桥与悬索桥施工 单元2.悬索桥施工 西陵大桥束股在锚碇中的分布