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公路桥梁施工系列手册斜拉桥2014年版

度斜拉桥施工控制实例

33中跨合龙后索力误差

第七章斜拉桥施工监椅

结果表明，成桥状态索塔线形偏差绝对值在4~20mmGB／T51379-2019 岩棉工厂设计标准及条文说明，且索塔线形较为匀顺

第一节斜拉索病害产生的

斜拉索的主要病害有：斜拉索PE护套开裂、斜拉索 锚头锈蚀、斜拉索钢丝锈蚀或断裂

二、斜拉索病害产生的原因

斜拉索病害产生的原因是多方面的，归结起来主要有 3个方面：斜拉索防护体系不过关、施工导致的拉索防护 体系缺陷、斜拉索检查养护不当。 1，斜拉索防护体系不过关 防护体系不过关主要体现的是当时技术、工艺、设计 水平不足导致的拉索防护体系的不足。 1）拉索钢丝防护体系缺陷 我国斜拉索防护体系主要有：玻纤丝布树脂防护、套 管压浆防护、聚乙烯热挤压包裹防护。 玻纤丝布树脂防护体系在我国上海港斜拉桥和广 西红水河铁路斜拉桥采用过，这种防护体系最大的缺点 是：环氧树脂脆性大，耐候性差，甚至在桥梁竣工之前就可 能出现裂缝，目前已不再采用。 套管压浆防护体系在我国20世纪80年代修建的斜 拉桥中采用较多，前面提到的已换索的80年代的斜拉桥 基本上都采用套管压浆防护。这种工艺的缺点是：压浆工 艺复杂，需要一套大型设备，施工质量难保证，防护的耐久 性难以保证；另外增大了索道自重和刚度对拉索产生附加 应力，目前套管压浆防护体系也已不再采用。 20世纪90年代以后，我国的斜拉桥基本上采用聚乙 烯热挤压包裹防护。这种防护体系密封性好，基本不增加 结构自重，但仍然受聚乙烯护套（PE）的质量、耐老化性能 影响，耐久性仍然难以长期保证。 自前斜拉索防护采用多级的综合防护体系，平行钢丝 索常用的有：镀锌钢丝+黑色PE+彩色PE三级防护体 系，环氧土层钢丝+黑色PE+彩色PE三级防护体系，镀 锌钢丝+防腐油脂+黑色PE+彩色PE四级防护体系：平

舌产生的原因及维修方法

行钢绞线索常用的防护体系有：环氧土层+内层小PE+外护PE套管三级防护体系，防腐 油脂+内层小PE+外护PE套管三级防护体系。这些防护体系的防腐能力已明显增加， 但在恶劣的工业环境的腐蚀下，仍然很难保证斜拉索的使用寿命达到设计年限。 2）拉索锚头防护体系不足 锚头是斜拉索受力最关键的部位，在20世纪修建的斜拉桥中对拉索锚头防护明显存 在不足，或多或少存在套管内积水、锚头锚垫板锈蚀的现象，这是导致现代斜拉桥拉索寿 命变短，提前更换的一个重要原因。 锚头防护体系存在的不足主要有： ①无泄水槽：早期的斜拉索梁端锚头处均未设置泄水槽，使索套管内积水无法排出 长期腐蚀锚头。 ②索套管内未填充阻水材料，使索塔管形成了一个积水容器，长期积水。 ③锚头外未设置油脂箱防护措施。 2.斜拉索施工导致的拉索防护体系缺陷 施工不当导致斜拉索防护体系损伤是导致斜拉索寿命缩短一个重要原因。由于斜拉 素安装施工单位施工技术管理能力参差不齐，早期施工对斜拉索防护体系的保护意识不 够，导致很多斜拉索在安装施工时已造成护套破损，有些虽经修复，但已难以达到最初的 防护程度。 3.斜拉索检查养护不当 长期以来，绝大多数斜拉桥对拉索的养护几乎没有，索套管内是否积水、锚头是否锈 蚀、PE护套是否存在破损开裂等常规性病害由于缺乏日常性的检查，均难以发现，斜拉索 得不到及时的养护，导致斜拉索病害快速发展，致使斜拉索寿命大大缩短。 4.其他原因造成斜拉索损伤 （1）斜拉索振动的影响。 （2）斜拉索安装前存放周期过长。 （3）斜拉索松弛：由于钢丝松弛，斜拉索无法维持原有的长度和应力

科拉索病害及成因汇总表

科拉索更换总体施工方票

2.斜拉索更换关键设备的设计及安装 斜拉索拆除及安装均为大吨位起重、张拉，绝大部分属高空作业。因此，设备、设施选 择和设置是否合理，是否安全可靠，能否保证施工效率，是顺利实施换索工程的首要保证 和必要前提。 1）塔顶起吊设备的设计 塔顶吊为塔顶主提升设备，与桥面上的卷扬机共同构成旧索拆除下放、新索安装的主 要提升设备。施工人员应根据现场情况、索重、索长及提升空间来考虑塔顶起吊设备的 设计。 2）牵引、张拉系统设备的选择、设计与加工 放索机；放索小车；索夹；张拉干斤顶；张拉丝杆及其配套设备；钢绞线；变径螺母；撑 脚等与新桥斜拉索安装类似。 3）桥面卷扬系统的设计 为确保旧索拆除及新索安装的安全性、便利、准确，作为主要的起重设备的卷扬机 应配置儿种类型的卷扬机，主要有：塔顶牵引卷扬机、塔顶起吊卷扬机和桥面牵引卷扬 机。根据现场情况、索重、索长、牵引力的大小、桥面空间等因素来确定桥面卷扬机 系统。 4）施工平台的设计 旧桥加固维修与新建桥梁不同，是在原桥的基础上进行的，应该根据现场的实际情 况、安全操作空间、经济、合理、便于施工等方面来设计塔外施工平台及桥下施工平台。

2.新索梁端安装牵引 斜拉索梁端锚头附近一定距离安装索夹设置吊点，牵引绳通过安装在主梁上导向滑 车连接索夹，导向绳从套筒中伸出连接梁端锚头。启动卷扬机，至梁端锚头固定。为了防 止斜拉索安装过程中PE护套划伤，斜拉索牵引的同时，通过汽车吊等角度调整设备调整 斜拉索的角度，使其与索道管角度保持一致，平顺下滑。

四、换索施工的重点和难点

1.斜拉索更换施工顺序的确定 斜拉索更换施工顺序的确定，关系到桥梁结构的安全及施工的连续性。不同的桥梁 有不同的斜拉索更换施工顺序。如果斜拉索没有发生严重的断丝现象，建议从短索向长 素依次更换，这样可以提高工序的衔接性，加快工程进度。 2.换索牵引力计算与分析

斜拉索更换及运营状态下的调索

按照悬链线方程两点受力平衡有：

立索长度L，及弹性伸长△L，表示如下

图中式中：H一拉索水平力； V一设定长度内的拉索总重； T一拉索轴向拉力。 斜拉索的放松是换索工作的关键，为了保证塔梁的受力均衡，放索时一般要求成对、 对称同步进行，而且松张拉杆时必须准备好配套的千斤顶牵引设备。换索前对全桥索力、 线形进行通测，准确测定每一根斜拉索索力，利用全站仪对全桥主梁线形、塔肢变形等进 行测量。换索同时对拆除索及周边索要进行实时监控，观测索的应力变化。 3.旧索锚具的处理 斜拉索锚具的防腐处理一直以来是研究的方向，对斜拉索锚具的防腐处理有不同的 方法。如填充混凝土、填充油脂、涂抹沥青等，有的甚至不进行防腐保护。 斜拉索更换中，旧索的放松是至关重要的一个步骤。只有通过放松斜拉索才能将索 力缓慢转换，才能安全可靠地拆除旧索。这样就需要对旧索的铺具在松索前进行处理：先 将旧索锚头上的混凝土或者黄油清除干净，然后对旧索锚头进行除锈清洗处理。先使用 钢丝球将浮锈清理干净，在准备换索的前5天涂抹除锈剂，最好能在换索前用打磨机将锚 头螺牙打磨1~2次，将旧锚具清洗一遍。 4.旧锚垫板、索道孔的处理 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。 旧锚垫板、索道孔的处理按照要求使用钢丝刷、粗砂纸或小型电动钢丝刷，除去旧漆 膜和底材锈蚀，直至露出干净的钢材，结构或构件表面不得存有旧漆膜、锈、油污及杂质； 除锈后涂抹油漆进行防护。 5.旧索索力的测试 拆除旧索时应详细记录该索螺母松动时的初始索力吨位，并且与其他方法测试的索 力相比较，找到旧索的索力。 6.其他施工中需要注意的事项 （1）拆除旧索和更换新索时应仔细检查塔上、梁内原挂索张拉时的预理件是否可以 利用，必须满足受力安全，同时塔内的人梯及平台若与挂索、张拉相碰触，影响施工时可先 拆除，待全部换索完毕后再恢复。 （2）旧索卸力及新索张拉时应均匀缓慢分级张拉，对称索张拉时应同步。

4.旧锚垫板、索道孔的处理

寸相比较，找到旧索的索力。 6.其他施工中需要注意的事项 （1）拆除旧索和更换新索时应仔细检查塔上、梁内原挂索张拉时的预埋件是否可以 用，必须满足受力安全，同时塔内的人梯及平台若与挂索、张拉相碰触，影响施工时可先 除，待全部换索完毕后再恢复。 （2）旧索卸力及新索张拉时应均匀缓慢分级张拉，对称索张拉时应同步。 （3）挂索及张拉时要采取有效措施，防止拉索外层PE护套在施工过程中损坏，如果 坏应及时修补。

每对索更换后应及时做好临时减振措施，并将拉索索道管外进行封闭，防止雨水 #人管内。

第三节运营状态下的调案

实践表明，混凝土收缩、徐变和斜拉索的非线性影响，至今尚无精确预计方法， 桥主梁线形（高程）难以确切设定。为此，宜在营运状态下采用调索解决。塔柱 考虑塔上的调索操作

（1）合龙后主梁挠度f接近或大于L/1000。 （2）斜拉索振动过大，特别是在某种风速下，风振十分明显。 3）复测索力达不到设计索力，误差超过5%。 （4）塔柱出现倾斜塔顶水平位移大于L/2000

（1)复测所有的斜拉索索力，比较塔柱两侧总索力ZT的水平投影ZH和垂直投 影V的大小以及与通车前索力的差别。 （2）复测主梁桥面高程值，与合龙后和桥面系完成的高程相比较，绘出通军后的挠 度图。 （3）将上述检测结果进行计算分析，提出自塔柱向外依次增加不同索力后梁内力应 力和上挠度值，经比较后初步确定“调索”方案。 （4）在塔柱上安装吊升千斤顶的设施，如果不是空心塔和H形带水平隔板的塔，视情 况要封闭交通，搭设高塔柱调索脚手架。 （5）召集有经验的起重工，预应力张拉工进行培训，熟悉千斤顶的吊升、安装、张拉索 力测定等各项操作，检查各项安全施工的措施

（1）首先分别单独将个别索力不够的斜拉索调至接近原设计值。此项工作即可积累 调索经验，又能试验调索效果，张紧索后可明显减小风振。 （2）自塔柱旁第一对索开始，依次向外将每对斜拉索增加相同的索力（设计索力的 5%~10%）。在L/4跨前，梁的挠度变化极小，张紧索力主要用于改变梁在塔根部的转 角日，储蓄能量。 （3）从L/4至跨中，随着索力的增加，主梁的挠度逐渐变化明显，每天调整后的索力 测值，及时输入计算机，并复查与理论计算的差异。 （4）如上抬量大于计算值，可以适当减少下一步调索量；反之，可适当增加调索量。 （5）调索一般先按每索增加（或减少）相同索力进行，然后根据实测索力和挠度结果 通过计算再对个别索另行调整，

四、调索注意事项及效果

（1）调索要求“均匀、对称、分次、循环”施工、纵向对称可防止塔柱偏移，横向对称可 防止梁扭转。如果梁面横向有四对斜拉索时，当索力不大可以允许一索不对称施工。对 单索面索力超过20010kN级时，则要求尽量对称施工。 （2）调索时如不中断交通亦应禁止重车通行，并注意防止高空掉物伤人。 （3）调索一般采用如下三种控制目标： ①索力控制； ②挠度控制； ③索力与挠度双控。 调索后主梁高程恢复到理想状态，尽量使桥面线形流畅，将索力、主梁应力、索塔应力 均控制在安全的工作范围内

根据检测资料，淇澳大桥斜拉索目前主要存在斜拉索PE护套开裂、风致振动强烈、 斜拉索钢丝锈蚀及锚具锈蚀问题，需对全桥进行斜拉索更换。新换斜拉索外护套采用双 层热挤PE，在PE外表面设置螺旋线，抑制风雨振，同时提高拉索钢丝抗拉强度至1700 级；并改善斜拉索减振系统，将梁侧内置式橡胶减振器全部更换为外置式黏性剪切阻尼 器，塔端设置内置式高阻尼减振器，以抑止拉索振幅过大，延长拉索的使用寿命。

一、斜拉索更换总体方案选择

1.总体施工方案的确定 斜拉索的更换主要包括旧索拆除和新索张挂施工。根据张拉端的不同，换索施工可

L.总体施工方案的确定

4拉索更换总体施工方家

2.换索顺序确定 淇澳大桥斜拉索呈单索面布置，每个锚固点2根斜拉索。为了最大限度地确保结构 安全，我们充分利用了单索面桥结构上的优势，每个锚固点一次更换1根索，保留一根斜 拉索受力。由短索向长索依次边、中跨对称换索，1~14号索南北两塔同步换索，15~24 号索南北两塔交替换索

换及运营状态下的调索

1~7号索牵引力、牵引距离关系表

8~24号索牵引力、牵引距离关系表

根据以上牵引力与牵引距离关系，经综合分析比较选择如下换索牵引方式： (1)7号索塔端锚头下放0.4m后，剩余索力仅6.3t。因此，塔端松索采取先用张拉 杆硬牵引下放拉索0.2~0.4m，再用卷扬机穿滑车组直接将索放松至自然下垂状态。 （2)8~24号索梁端松出2m后，剩余索力仅16t。因此，梁端松索采取先用张拉杆硬 牵引放松拉索2m的距离，再用卷扬机穿滑车组直接将索放松至自然下垂状态。 斜拉索的放松是换索工作的关键，为了保证塔梁的受力均衡，放索时一般要求成对、 对称同步进行，而且松张拉杆时必须准备好配套的千斤顶、油泵、张拉杆、连接件。换索前 对全桥索力、线形进行通测，准确测定每一根拉索索力，利用全站仪对全桥主梁线形、塔肢 变形等进行测量。换索同时对拆除索及周边索要进行实时监控.观测索的应力变化。

三、换索施工关键设备设计与安装

DB4407／T 72-2021 标准编制说明编写规范.pdf85%。张拉拟采用500t、650t的千斤顶。

斜拉索桥面展开的自的一是安装而要，二是舒展索体散去扭力，使索在安装时处手无 应力自然状态，使斜拉索安装工程安全顺利进行。 （1）斜拉索工厂加工、成盘，用运输车辆运至索塔旁，由25t吊车直接将斜拉索吊至 卧式放索盘上。 （2）汽车吊吊放锚头至桥面托索小车。 （3）在塔端锚头处连接卷扬机钢丝绳，启动卷扬机，牵引梁端锚头至索塔处，桥面展 开斜拉索。 （4）塔端安装索夹、提升吊具，塔顶吊提升塔端拉索，使之在桥面上完全展开。

斜拉索更换及运营状态下的调索

（2）汽车吊提升梁端锚头至一定高度，同时卷扬机继续牵引张拉杆端头进入索套管， 临时锚固张拉杆端头。 （3）斜拉索梁端硬牵引锚固张拉杆端头完成，利用25t汽车吊调整斜拉索角度，并保 护斜拉索免受损伤。 （4）斜拉索梁端张拉杆端头安装接长杆，利用25t汽车吊调整斜拉索角度，并保护斜 拉索免受损伤。 （5）斜拉索梁端牵引接长张拉杆，将锚头拉出锚垫板，用锚头螺母将锚头紧紧锚固， 完成梁端硬牵引。

的斜拉索须对称同步张拉，同步张拉的不同步索力值不超过设计监控规定值，按规定值分 级至油压表最小刻度。 拉索张拉步骤如下： （1）梁端锚垫板处安装张拉设施。 （2）启动油泵分级同步张拉，锚固螺母跟进锚固。 （3）伸长量及油表读数双控制。 （4）伸长量及油表读数校核，满足要求后，千斤顶持荷5min，拧紧锚固螺母，拆除张拉 设施完成斜拉索张拉。

（1）拆除旧索和更换新索时应仔细检查塔上、梁内原挂索张拉时的预理件是否可以 利用，必须满足受力安全，同时塔内的人梯及平台若与挂索、张拉相碰触，影响施工时可先 拆除，待全部换索完毕后再恢复。 （2）换索及张拉的千斤顶必须满足张拉及换索的吨位要求，同时必须进行标定，与相 应的油压表配套使用。 （3）拆除旧索时应详细记录该索螺母松动时的初始索力吨位。 （4）新索张拉时应均匀缓慢分级张拉，对称索张拉时应同步。 （5）每对索更换后应及时将拉索索道管外进行封闭白水水库工程水力机械设备采购及安装招标文件（II标）（商务条款），防止雨水及杂物进人管内。 （6）在换索时考虑到大桥结构的总体受力情况，采用限制交通的措施，允许通行10 以内的车辆，严格禁止大型载重车辆通行。 （7）控制桥面超载，在换索施工过程中，桥面只允许放置待换的新索，旧索应及时清 圭，以避免过大的施工荷载。 （8）挂索及张拉时要采取有效措施，防止拉索外层PE护套在施工过程中损坏，如果 损坏应及时修补。 （9）待全部拉索更换完毕，根据桥梁线形及内力要求进行必要的调索。调索完毕测 量各索索力、桥梁线形等。进行减振器、防护罩的安装，同时完善桥面防水层的施工工作