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72米斜拉橋所需的主要設備

斜拉橋的施工壹般可分為基礎、墩、梁、索四部分,其中基礎施工與其他類型橋梁無異,墩、梁的施工也可在本書其他章節中找到。只有索的施工,包括索的制造、架設和張拉,有其特殊性。

但作為壹個整體,斜拉橋的塔、梁、索的施工必須相互配合,服從工程設計意圖。因此,本章敘述只排除基礎施工,涉及塔、梁的施工,但以梁、索及各種有代表性的斜拉橋的施工為本章主線。

現代第壹座斜拉橋是1955年瑞典斯特倫的斯特倫—松德橋。為疏索輻射斜拉橋,中跨185.5752m,邊孔74.676m,鋼塔采用梁式吊車安裝,邊跨鋼梁在腳手架上拼裝,中跨采用懸臂法拼裝。拉索也由吊車安裝在橫梁上。隨著鋼梁逐節懸臂推進,先連接下端,然後吊車退到橋塔上端安裝,由千斤頂張拉。

從1955到1957,世界上大約有60座斜拉橋,幾乎都是鋼斜拉橋。直到1962才建成第壹座混凝土斜拉橋,即委內端拉的馬拉開波湖大橋。自1975四川雲陽第壹座湯西河大橋建成以來,斜拉橋總數已達50余座,其中大部分為混凝土斜拉橋。表11-1、11-2分別介紹了近年來國內外修建的著名斜拉橋的施工概況。

壹、塔樓施工

索塔可以由金屬、鋼筋混凝土或預應力混凝土制成。索塔的結構遠比普通橋墩復雜。塔柱可以是傾斜的,塔柱之間可以有橫梁。塔內應設置來回穿越的管道,以便斜拉索穿過錨具。塔頂應設置塔冠、航空標誌燈和避雷器,沿塔壁設置維修爬梯,塔內可設置觀光電梯。因此,塔的建造必須根據設計和結構要求進行平衡。

索塔承受相當大的軸向力,並可能產生彎矩,因此要求索塔的尺寸和軸向位置準確。

允許偏差值應考慮以下兩個原則:①偏差值對結構受力影響不大;(2)施工中通過努力可以達到的精度。參考國外資料,沿塔高每米允許偏差為0.5mm,即傾角正切值tga=1/2000。目前,我國對斜拉橋索塔的施工精度還沒有統壹的規定。上海柳崗大橋允許傾斜度為1/200,徐浦大橋允許偏差見表11-3。

鋼索塔的施工壹般采用預制吊裝,混凝土索塔的施工壹般可分為現澆架設、預制吊裝、滑模澆築等幾種方法,具體如下:

1,現澆架設

這種方法技術成熟,不需要特殊的施工設備,能適應較復雜的斷面形式,便於處理錨固區的預留孔道和預埋件,但費工、費料、速度慢。對於跨度在200m左右的斜拉橋,橋塔高度(橋面以上)壹般在40m左右,采用腳手架現澆較為合適。廣西紅水河大橋、上海柳崗大橋和濟南黃河大橋的橋塔都采用了這種方法。對於跨度較大的斜拉橋,塔柱可以分為若幹節,每節的尺寸和傾角都不壹樣,每節采用的方法也往往不同。下節段更適合現澆架設,如南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋、武漢長江大橋等,跨度超過400m,塔高超過150m,下塔柱均采用傳統腳手架翻模工藝,缺點是工期長。

2.預制吊裝

這種方法需要強大的比重能力和特殊的起重設備。當橋塔不太高時,可以加快施工進度,降低高空作業的難度和勞動強度。東營黃河大橋橋塔高69.7米,高出橋面56.4米。采用鋼箱混凝土制作吊裝。

國外鋼斜拉橋橋塔基本采用預制吊裝法施工。

國內混凝土斜拉橋的預制吊裝方法不多。只有1981修建的四川省金川縣曾大橋,塔高24.5m,地面預制。它由絞車和滑輪組從地面吊起,提升力由錨定在對面山壁上的鋼絲繩和滑輪提供。

3.滑模施工

這種方法最大的優點是施工進度快,適合高塔的施工。這種方法無論塔柱是豎直還是傾斜都可以使用,但斜拉索錨固區的預留孔洞和預埋件處理起來比較困難。在各種工程中,稱之為爬模或升模,結構類似。所謂滑模,就是模板在千斤頂(螺旋或液壓式)的驅動下,沿著已澆築的混凝土向上滑動,這就要求已澆築的混凝土的強度必須達到模板向上滑動所必須的強度。提升模板就是拆模後將模板掛在支架上,模板會隨著支架的升高而升高。支架的提升是在塔身周圍設置幾組滑車,滑車上端與塔柱內的預埋件連接,下端與支架底架連接,拉動手拉葫蘆,支架緩慢上升。

遼寧省長興島斜拉橋橋塔高43m。為了適應塔身的施工,專門制作了升降支架,既可用於液壓千斤頂升降的滑模,也可用於分段澆築的模板升降。索塔下段117m斜腿段采用普通腳手架模板澆築,豎向上段塔柱采用滑模或升模澆築。第壹次施工的2號索塔采用滑模施工,但由於冬季不適合滑模而停止施工。施工結束後,1號塔采用升模法和混凝土蒸汽養護,解決了-20℃的冬季施工難題,因此2號塔後改為升模施工。

兩塔之間的梁由支架的下操作平臺現澆,下操作平臺的下側用工字鋼支撐在澆築好的梁上。

南浦大橋橋塔高150m,下塔柱坡度1: 5271842,凈高29m。采用傳統腳手架翻模工藝,工期較長,平均每天0.56m。中塔柱坡度1: 85,高度55.0m,研制成功國內首臺斜爬模。這種斜爬模原理與提升模板相同,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

壹般來說,混凝土斜拉橋上部結構施工可采用任何合適的混凝土梁橋施工方法,如支架拼裝或現澆、懸臂拼裝或澆築、頂推法和幹轉體法。

由於斜拉橋主梁尺寸較小,各節段之間有張拉的地方,可以通過索塔架設輔助索,因此更有利於各種無支架施工方法的使用。其中,懸臂施工法被廣泛應用於混凝土斜拉橋的施工中。主梁無論是T型、連續梁還是懸臂梁都可以。采用哪種方法是設計者首先要研究和決定的問題。決策中要考慮的問題主要是已經跨越的障礙物、斜拉橋本身的結構和構造等。,如下所述:

1,支架上施工

當穿越河流的通航要求不高或岸跨無通航要求,允許設置臨時墩時,可直接在腳手架上拼裝或澆築,也可在臨時墩上設置臨時梁,臨時梁可在其上拼裝或澆築。如果條件允許,這種方法總是最便宜最簡單的。

如貝爾格萊德-薩瓦河復線鐵路橋為鋼斜拉橋,建於1977,中跨254m,橋寬16.5m由於薩瓦河無通航要求,全橋跨安裝在施工腳手架上,因此主梁、塔柱和斜拉索的安裝可分別進行。主梁和塔柱安裝完成後,用支架上的千斤頂頂起主梁,然後安裝斜拉索。通過釋放千斤頂降低主梁來拉緊安裝到位的斜拉索,因此斜拉索的安裝不需要大噸位的千斤頂。

中國天津的永和橋也是安裝在臨時支座上的典型。永和大橋是壹座中跨260m的預應力混凝土斜拉橋,於1987竣工。由於主梁較弱,為避免應力過大,預制梁段不在有懸索的主梁上運輸。預制梁段通過鋪設在河中的臨時橋梁運輸到安裝現場。交付到位的預制梁塊下有四個臨時支點,立即插入縱向預應力鋼筋,膠合在壹起,用斜拉索吊起。安裝順序以塔柱為中心,兩側同時對稱進行。每節包括4個5.8m長的預制梁節,8根斜拉索,時間約為7-15天。

2.增量發射法

當橋下不允許有太多的臨時支撐時,比如跨越公路、鐵路的架空銹蝕,可以考慮頂推法。鋼斜拉橋最早采用頂推法架設,是前聯邦德國杜塞爾多夫市區的壹座公路高架橋,被稱為玉裏西街橋。本橋完成於1963,中跨98.7米,安裝過程如圖11—1所示。

西橋臺後,先拼裝東半跨,臨時支點壹至六。在頂進過程中,斜拉橋的自重通過鋼箱內的橫隔梁傳遞到縱向箱梁上,所以拉索只是部分張拉。在塔頂鞍座上安裝頂托機,以消除最外側頂推段的懸臂撓度。當橋梁最外緣被推到永久ⅷ墩時,支座被千斤頂頂起約10cm,永久ⅷ墩上的支座壓力被消除。當橋梁進壹步推進時,八號墩承受的壓力會增加;當最外緣超過臨時墩ⅳ約7.3m時,支座壓力達到允許值。此時,將八號墩的支座恢復到原來的位置,繼續推進至最終位置,拆除四號和十號臨時墩..

第聶伯河鋼斜拉橋建於前蘇聯1976,為獨塔體系,河跨300m·m,經過多種架設方法的比較,發現頂進縱向位移法最為有利。300米跨度內安裝三個滑動支座,間距75米,13個月內完成梁體拼裝和滑移全部工作。

建成於1993的無錫石城河斜拉管橋系統,在臨時墩上拖拉41.8m水管就位。另外,重慶石門大橋引橋(1989完成)為5×690m預應力混凝土連續梁,南海九江大橋連續箱梁橋(1988完成)也采用頂推法架設。

3.擺動結構

轉體施工在斜拉橋施工中應用不多。比利時於1988年建成的橫跨默茲河的邦納恩大橋和獨塔,位於與默茲河平行的河岸上,左岸主跨為3×42m,右岸主跨為168m。安裝調整後,整個橋塔索梁以塔軸線為中心原地旋轉700°。

四川省金川縣劉達大橋是我國第壹座轉體施工斜拉橋,於1981。該橋為獨塔,跨徑布置為41m+70m+70m,橋面寬度為5.5m,墩、塔、梁固結。主梁為鋼筋混凝土三室箱梁。橋址附近河灘幹燥,墩身較短,適合水平旋轉施工。首先在河灘上架設低支架澆築梁體,在地面預制索塔。懸掛塔架,用橫梁加固並安裝斜拉索,然後將轉體結構平衡到位。旋轉裝置為混凝土球鉸和鋼輥,短跨配有配重。

唐河大裏關鐵路斜拉橋,建於1997,位於秦皇島站緩解線上,京秦線下,斜交。是壹座槽形梁剛性索斜拉橋,帶油塔,主跨50m,邊跨42m(圖11-2)。施工時,首先在支架上沿交叉線方向建造壹座斜拉橋,包括塔、梁和剛性索。混凝土達到設計強度後,張拉梁、索中的預應力筋,然後整個斜拉橋圍繞轉盤旋轉。旋轉時,側孔後端沿圓形軌道運動,主孔前端懸空。為了防止前線的懸掛在外主纜懸掛點處的主梁上緣產生過大的拉應力,在旋轉時增加臨時振動來懸掛前墻。轉體就位後,拆除臨時纜繩,用混凝土封住轉盤,然後鋪設道碴線和人行道。

4.懸臂組件

國外早期建造的鋼斜拉橋大多采用懸臂拼裝。中國東營黃河大橋是目前中國唯壹的鋼斜拉橋,中跨288m,岸跨1987。它裝配在支架上,懸臂裝配在河邊,用螺栓焊接。南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋主跨均為帶上板的鋼與鋼筋混凝土組合梁,均為懸臂拼裝。

混凝土斜拉橋懸臂拼裝施工是在預制場分段預制主梁,預制場由以下部分組成