柳江大橋斜拉橋設(shè)計

柳江大橋斜拉橋設(shè)計

1斜拉索梁內(nèi)柳州三江橋是一座斜拉橋，有兩座塔樓、兩座混凝土砌塊。主橋橫跨柳江,跨徑組合為100m+160m+100m,塔、梁和墩固結(jié)。主梁采用分離式雙主箱斷面,為三向預(yù)應(yīng)力箱形截面,直腹板,梁底設(shè)置二次拋物線,梁頂寬41m。該超寬截面型式的部分斜拉橋為國內(nèi)首創(chuàng)。索塔結(jié)構(gòu)高度22.8m,順橋向?qū)?.5m,橫橋向?qū)?m。斜拉索采用扇形布置,梁上索距為4m,塔上索距為0.9m。斜拉索采用OVM250平行鋼絞線拉索體系、22φ15.24mm環(huán)氧涂層高強(qiáng)鋼絞線,強(qiáng)度為1860MPa。拉索采用多層防腐措施。每根環(huán)氧涂層高強(qiáng)鋼絞線外熱擠PE護(hù)套。整索外套加整圓式高密度聚乙烯HDPE套管。為便于更換斜拉索,塔內(nèi)斜拉索轉(zhuǎn)向鞍座采用分絲管結(jié)構(gòu)型式。分絲管埋設(shè)于索塔內(nèi),在索鞍的斜拉索出口處設(shè)抗滑錨裝置,內(nèi)灌環(huán)氧砂漿。斜拉索錨具采用可換式群錨體系,拉索張拉力按330×102斜拉索系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)斜拉索體系由錨固段、過渡段、自由段、抗滑錨固段及塔柱內(nèi)索鞍段等構(gòu)成。斜拉索構(gòu)造示意如圖1所示。2.1鋼絞線的控制件錨固段由錨板、夾片、錨固螺母、密封裝置、防松裝置及保護(hù)罩組成。在錨固段錨具中,夾片、錨板、錨固螺母是加工中主要控制件,也是結(jié)構(gòu)的主要受力件。應(yīng)對其幾何尺寸、表面處理、超聲波探傷、磁粉探傷、硬度及材質(zhì)等進(jìn)行檢測。密封裝置由隔板、O形密封圈、內(nèi)外密封板、密封圈構(gòu)成。為便于斜拉索更換,在密封裝置內(nèi)注無黏結(jié)筋防腐油脂對剝除PE護(hù)套的鋼絞線段起防護(hù)作用。防松裝置由鎖緊螺母和壓板構(gòu)成,在鋼絞線單根張拉結(jié)束后安裝。保護(hù)罩安裝在錨具后端,內(nèi)注防腐油脂。2.2管及墊板管及墊板的安裝過渡段由預(yù)埋管、墊板及減振器組成。預(yù)埋管及墊板在體系中起支承作用,墊板正下方最低處應(yīng)設(shè)有排水槽,以便施工過程中臨時排水。減振器對索體的橫向振動起減振作用。2.3壓力和流量自由段由帶HDPE護(hù)套的環(huán)氧涂層鋼絞線、索箍、HDPE外套管、梁端防水罩、塔端連接裝置及梁端防護(hù)鋼管構(gòu)成。環(huán)氧涂層鋼絞線為拉索的受力單元。索箍是在緊索完成后安裝的。HDPE套管規(guī)格為φ180mm×9mm整體圓管,其連接方式采用專用HDPE焊機(jī)對焊。梁端防水罩起HDPE套管與預(yù)埋管間的過渡及防水作用。塔端連接裝置為塔端熱脹冷縮過程中提供空間和起密封防護(hù)作用。2.4環(huán)氧砂漿灌注抗滑錨固段由錨固筒、減振器及環(huán)氧砂漿體組成。錨固筒安裝在塔外預(yù)埋的分絲管鋼墊板上,主要對減振器起支承作用,并內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿以防止鋼絞線滑動。環(huán)氧砂漿灌注應(yīng)在全橋合龍及斜拉索張拉完畢后進(jìn)行。環(huán)氧砂漿由環(huán)氧樹脂、復(fù)合固化劑和填料組成,按一定比例混合攪拌即可使用。2.5塔柱內(nèi)的索鞍段塔柱內(nèi)索鞍段即分絲管段。分絲管由22根φ28mm×3mm鋼管焊接成整體,埋設(shè)于混凝土塔內(nèi)。鋼絞線通過分絲管穿過塔身。3斜線綜合施工方案3.1通過鋼絞線逐根安裝拉索、張拉、拉索在箱梁11號塊預(yù)應(yīng)力施工完畢,索鞍與梁上預(yù)埋管、錨墊板施工完成,而且掛籃主桁前移就位后,即可進(jìn)行斜拉索安裝。施工方案比選后,采用先安裝HDPE套管后裝PE護(hù)套鋼絞線的施工方法。斜拉索穿過主塔索鞍內(nèi)管,兩端分別錨固于箱梁中腹板處。HDPE套管在拉索根部先熔接成完整的長度,將1根鋼絞線穿過HDPE套管,用卷揚(yáng)機(jī)通過鋼絞線把HDPE套管安裝固定在組裝座內(nèi),再將其余PE護(hù)套鋼絞線逐根穿過HDPE套管進(jìn)行組裝、張拉、調(diào)索等工序。拉索采用鋼絞線逐根安裝的方法,索體材料和錨具可分別在拉索相應(yīng)處直接安裝。綱絞線成盤包裝運(yùn)到現(xiàn)場,即可放盤和下料組合成拉索。下好料的鋼絞線即可逐根提升就位。第一根鋼絞線穿過索鞍到達(dá)另一側(cè)梁體錨固端后,穿入第一個錨具孔。在第一根鋼絞線上安裝測力傳感器和臨時錨具,并用一輕型千斤頂張拉至計算值并錨固。鋼絞線錨固力直接顯示在與測力傳感器相連的顯示器上。第二根鋼絞線以同樣方式安裝在錨具的相應(yīng)孔位,并用一輕型千斤頂張拉。當(dāng)?shù)诙摻g線受拉時,第一根鋼絞線上的力顯示輕微下降;當(dāng)兩根鋼絞線的張拉力相等時,停止張拉。安裝第三根鋼絞線并張拉到其應(yīng)力值與第一根顯示值相等時,這三根鋼絞線張拉力相等。重復(fù)此操作直至拉索最后一根鋼絞線張拉完畢,記錄最后讀數(shù)。將第一根鋼絞線從傳感器上取出,安裝上夾具,張拉至最后一根鋼絞線并讀取數(shù)值。3.2斜拉索索力誤差及控制以張拉索力時油壓表讀數(shù)和電測法測量的數(shù)據(jù)來控制張拉索力,用頻率法作為索力的復(fù)核手段。三門江大橋索力控制標(biāo)準(zhǔn):(1)每根斜拉索各股鋼絞線離散誤差小于±3%;(2)1對斜拉索上、下兩根間的索力差值小于整體索力的1%;(3)每根斜拉索的張拉完成后,整索索力誤差小于±2%;(4)成橋后實測索力與設(shè)計成橋索力間的誤差小于±5%。對張拉索力的控制包括伸長量控制和油壓表控制。張拉完畢后,由監(jiān)控單位進(jìn)行索力復(fù)測,以保證索力達(dá)到設(shè)計要求。4施工技術(shù)和要點(diǎn)4.1張拉端錨具及抗滑錨安裝定位斜拉索施工工藝流程:主要機(jī)具材料及人員進(jìn)場準(zhǔn)備→施工平臺搭設(shè)、下料及運(yùn)輸、HDPE管焊接→預(yù)埋件及分絲管檢查→張拉端錨具及抗滑錨安裝定位→梁端調(diào)整護(hù)筒及單根張拉支座安裝→拉索自由段(HDPE管)組裝及吊裝到位→單根拉索張拉、錨固→錨固筒內(nèi)鋼絞線段剝皮、清洗→梁端緊索、減振器及索夾安裝→張拉端錨具防松裝置安裝→整體張拉至設(shè)計索力→塔端錨固筒、減振器及連接裝置安裝→邊、中跨合龍→塔端錨固筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿→全橋無黏結(jié)筋專用防護(hù)灌注→結(jié)束。4.2施工要點(diǎn)和注意事項4.2.1hdpe管剝除及保鮮1)下料時應(yīng)記錄鋼絞線索盤出廠編號、質(zhì)量保證書編號及單個索盤無黏結(jié)鋼絞線重量。2)下料長度。根據(jù)計算確定出無應(yīng)力狀態(tài)下環(huán)氧全涂裝無黏結(jié)鋼絞線下料長度。HDPE管剝除長度為2810mm。3)剝皮及清洗。剝皮指將鋼絞線兩端的PE護(hù)套剝除一定長度作為工作和錨固長度。應(yīng)注意不能損傷環(huán)氧涂層和鋼絞線層。鋼絞線端頭打散后用清洗劑清洗干凈,并進(jìn)行防污保護(hù)。塔端鋼絞線的PE護(hù)層剝除應(yīng)在穿索并單根張拉結(jié)束后進(jìn)行。4)切絲及鐓頭。兩端的鋼絞線清洗完后,在端頭約12cm長度范圍內(nèi)平齊切掉外圈6絲,保留中心絲,然后將鋼絞線絞合復(fù)原,再用LD10鐓頭器鐓成半圓形鐓頭,以供拉索掛設(shè)牽引用。4.2.2hdpe套管焊接HDPE套管焊接時,應(yīng)對段管編號、段管長度、焊接頭預(yù)熱溫度、預(yù)熱壓力、加熱時間、切換時間、焊接壓力、冷卻時間和焊接時間等進(jìn)行記錄。HDPE套管焊接前,將管材旋轉(zhuǎn)于夾緊裝置內(nèi)并夾緊,在壓力作用下用平行機(jī)動旋刀削平兩個管材的被焊端面。在焊接過程中,焊接壓力須保持至焊縫完全滿足冷卻且硬化后才能撤去。4.2.3氣孔定位、安裝的控制1)安裝前,將錨具的錨板和密封筒的壓蓋拆下,清潔錨孔、密封筒和錨筒內(nèi)壁,將錨板按注漿孔在下、排氣孔在上定位好,并與錨板孔對正后焊牢,要求焊縫用鋅粉漆重新防護(hù)。2)中、邊跨錨具組裝件的錨板上明顯成排的中排孔的中心線必須嚴(yán)格控制在同一垂直平面內(nèi)。3)錨板的中心線與承壓板(錨墊板)的中心線力求保持一致,兩者偏差不超過5mm。4)中、邊跨錨板及塔上分絲管錨孔也須相互對齊,以免鋼絞線打絞。4.2.4調(diào)整護(hù)塊上擋塊的安裝在距梁下預(yù)埋管口約50cm的預(yù)埋管內(nèi)壁位置上,均布焊3個擋塊,并將調(diào)整護(hù)管放進(jìn)預(yù)埋管內(nèi)的擋塊上。將張拉支座吊裝到錨固端錨具端部,再用螺桿將張拉支座與錨板連接穩(wěn)固。4.2.5護(hù)鋼管、塔端連接裝置及塔端安裝HDPE套管吊裝前,先將按給定長度焊好的套管運(yùn)至中央分隔帶上,然后將梁端整圓式防水罩、梁端防護(hù)鋼管、塔端連接裝置、塔端錨固筒組裝并固定好。安裝時,在套管兩端頭附近裝上專用抱箍。專用抱箍墊上一塊3~5mm厚橡膠板以增加摩擦。再用塔吊或1t卷揚(yáng)機(jī)的循環(huán)牽引繩將套管一端吊至塔上管口附近并用葫蘆掛好。按上述方法將兩側(cè)的HDPE管吊至塔端后,通過張拉錨具最上一排的2根鋼絞線將其托住。4.2.6前端錨具連接掛設(shè)工藝流程為:鋼絞線準(zhǔn)備→兩端錨具牽引繩穿至預(yù)埋管口→前端鋼絞線穿過后端HDPE套管→前端鋼絞線穿過分絲管→前端鋼絞線穿過前端HDPE套管→前端鋼絞線與前端牽引繩連接→前端鋼絞線穿過前端錨具直至滿足工作長度需要→后端鋼絞線與后端牽引繩連接→后端鋼絞線穿過后端錨具直至滿足工作長度需要。如此循環(huán)22次。4.2.7張拉及張拉鋼絞線逐根掛設(shè)后即用YLSDl60-150千斤頂進(jìn)行張拉。單根張拉時,應(yīng)對張拉油壓、張拉力、傳感器讀數(shù)、初值油壓、測量初值、測量終值及回縮值等進(jìn)行記錄。4.2.8減振器及調(diào)整護(hù)管路的安裝1)緊索時,在管口索夾旁相應(yīng)的位置裝上一套緊索器將索收緊,再將預(yù)先裁好的長1m鋼絞線填入索體相應(yīng)位置周圍空隙中,使之成型至設(shè)計斷面。2)將組裝好的減振器推入調(diào)整護(hù)管內(nèi),直至減振器端面與調(diào)整護(hù)管端口持平,再收緊螺栓;按內(nèi)縮外漲原理,使其內(nèi)外分別與索體和調(diào)整護(hù)管壁緊緊相貼。3)在成型的索體相應(yīng)位置裝上索夾并收緊螺栓,使索與索夾間緊密。4.2.9預(yù)留余絞線,預(yù)留合理長度安裝前,應(yīng)先用手提砂輪機(jī)切除錨頭兩端的多余絞線,并預(yù)留一定長度。要求鋼絞線端頭平整、光滑。裝上防松裝置,擰緊鎖緊螺母,防止夾片松動。4.2.1錨索抗拉力記錄采用YCW500型千斤頂進(jìn)行整體張拉時,應(yīng)對調(diào)索工況、設(shè)計調(diào)整索力、設(shè)計張拉油壓、初動力、實際張拉油壓、實際調(diào)整索力、調(diào)索前后錨板外露長度、回縮值等參數(shù)進(jìn)行記錄。4.2.1減振器、索帽及連接裝置安裝將錨固筒推向分絲管,直至靠近鋼墊板,并用螺桿將其與鋼墊板連接、扭緊。錨固筒安裝完成后,即可依次進(jìn)行減振器、索箍及連接裝置安裝。在安裝過程中要注意減振器處索體之間的密封,以保證錨固筒內(nèi)灌環(huán)氧砂漿時不漏漿。4.2.1灌注油脂及環(huán)氧砂漿防護(hù)根據(jù)設(shè)計要求,錨具外露鋼絞線的保護(hù)罩和梁端錨具密封筒內(nèi)灌注無黏結(jié)筋專用防護(hù)油脂;塔端錨固筒內(nèi)裝環(huán)氧砂漿防護(hù)。灌注防護(hù)油脂及環(huán)氧砂漿時,為保證其密