悬索桥各结构施工之主塔、锚碇、鞍座、导索、猫道设计安装
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2022年10月08日 11:19:13
来自于桥梁工程
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悬索桥施工: 悬索桥简介 主塔施工布置 锚碇施工布置 鞍座安装 导索安装 猫道设计安装 主缆拖拉系统设计安装 主缆架设 索夹吊索安装

悬索桥施工:

悬索桥简介

主塔施工布置

锚碇施工布置

鞍座安装

导索安装

猫道设计安装

主缆拖拉系统设计安装

主缆架设

索夹吊索安装

加劲梁安装

主缆缠丝防护

测量控制

自锚式悬索桥施工

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一、悬索桥简介



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总体施工顺序:

悬索桥总体施工顺序为:

施工准备工作→ 安装起重门架→ 安装鞍座下格栅 → 吊装主鞍、散索鞍 → 导索过江 → 安装猫道 → 安装主缆牵引系统 → 架设主缆 → 调整主缆线型及锚跨拉力 → 挤紧 → 安装索夹 → 转换猫道→ 安装吊索 → 吊装钢箱梁并分段调整索鞍位置 → 钢箱梁焊接 → 桥面系施工 → 缆索系统缠丝防护 → 安装主缆缆套、鞍盖及检修道 → 拆除猫道。


悬索桥安装流程:


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二、主塔施工布置


主塔施工布置


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三、锚碇施工布置


锚碇施工布置


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四、鞍座安装


鞍座安装


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汕头海湾大桥索鞍安装:

索鞍(括鞍体、底座、散索鞍附件、检修道斜梯等)

用塔顶桁式吊机安装底板和前后二半鞍体。底板用定位架精确安装固定,浇筑混凝土,鞍体与底板采用扣件连接。


活动面为数控车床车制,并涂四氟粉脂和减磨剂润滑。

主索鞍体与散索鞍调整至空缆位置临时固定,其后随主缆加载过程按设计要求逐步调整、再固定。


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阳逻桥索鞍安装:

索鞍鞍体为铸焊结合的混合结构,鞍槽用铸钢铸造,内设索股竖向隔板,鞍体下设不锈钢板-聚四氟乙烯板滑动副。


底座由钢板焊成,塔顶设底座格栅及反力架。边跨背索锚固于鞍顶锚架上。

塔顶底座格栅及反力架轮廓尺寸10.41×3.82×2.9m,重约33t 。


北索鞍尺寸8.233×3.82×3.542m,重量162t,南主索鞍尺寸7.423×3.82 ×2.82m,重量132t,鞍体分成两半吊装,用高强度螺栓拼接,鞍体起重量53t。

散索鞍尺寸4.48×3.74×5.543m,鞍体重量122.5t,重量83t;

底板尺寸5.84×2.1×0.2m,重量5t;

底座尺寸5.2×1.5×0.5m,重量23t。


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五、导索安装


导索安装


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过江牵引索跨过高达215m的南塔顶,由牵引船从南岸沿江底铺设到北岸,再跨过北塔顶,然后两岸锚碇后方的卷扬机同时拽拉,将横躺在江底45m深的钢索呈马鞍形绷出水面,至距江面65m的高空中。25t智能化卷扬机,电脑控制卷扬机,可以自动测重测长,几个小时之后,长2900m、近18t重的牵引索将通过它绞紧、收缩。


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六、猫道设计安装



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猫道是在主缆之下、平行于主缆的线形临时施工便道,是主缆系统乃至悬索桥整个上部结构的施工平台。施工人员在猫道上完成诸如索股牵引、调股、整形入鞍、挤紧、索夹及吊索安装、箱梁吊装及工地连接、主缆缠丝、防护涂装等重要任务。


上下游各一条,断面通常呈U型,狭长且有一些摇晃,故称“猫道”,英文为Catway 。它是悬索桥施工中极其重要的临时设施,大桥竣工后将被拆除。


设计原则

猫道构造包括承重索、猫道索锚固系统、扶手索、门架支承索、防风索、猫道面层、栏杆、防振系统及横向天桥、照明系统等。分离式猫道需在绳端设置长度调整装置;连续式猫道除在绳端设调节装置外,还需在塔顶设转索鞍及变位刚架、下拉装置等结构。


根据荷载和边界条件计算出猫道承重索的有应力长度和伸长量,得到索的无应力长度,根据在相同温度条件下索的无应力长度不变的原理,计算出空缆及施工状态下索的线形及受力情况。


各工况下猫道承重索的安全系数应不小于3.0。

猫道必须有足够的强度和抗风稳定性,架设前必须做抗风试验。


设计猫道中心线与主缆中心线在竖向保持一致,在主缆成型后,将猫道挂到主缆上,松开承重索两端锚固,适应主缆大变位,保持平衡。猫道不能对塔、锚碇和主缆产生附加力的影响。


猫道设计应遵循构造简洁、施工方便、安全可靠、经济合理的原则。猫道面的线形应平行于主缆空载线形,并保持一定的间距;尽量减轻自重、减少受风面积;具有操作安全可靠,并能满足索股牵引、主缆挤紧等机械作业所需的工作面和净空以及强度和刚度的要求;猫道的架设还应考虑通航要求。同时要求安装和拆卸方便快捷,选材经济且有利于防火。


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构造细节

猫道系统由承重索(包括索端锚头及长度调节装置)、面层、栏杆和扶手、横向天桥、抗风系统等组成。


承重索是猫道的主要受力构件,采用捻制不旋转的钢丝绳来制作。


根据施工要求和国外的设计施工经验,一般按猫道成形后承重索的中心线低于主缆架设中心线1.5m左右设置。该距离的选用,除应充分考虑主缆架设时施工人员的操作方便外,更重要的是必须考虑索股的牵引、主缆的箍紧及涂装时使用特殊机械(挤紧机、缠丝机)的操作空间要求。



猫道面层的布置不仅应具有便于安全作业的结构构造,还应在选材时考虑满足猫道整体具有足够的刚度。


猫道宽度是取4.0m。面网采用二层,底层为5mm的粗眼钢丝网,顶层面网采用2mm细眼钢丝网,防止物件坠落,2m~4m设一道型钢与猫道承重索固定,之间设3根方木加强面网刚度。



猫道每隔4m设置栏杆立柱,在全长范围每侧栏杆上用钢丝绳设一根扶手索和一至二根防护索,扶手索主要作为工人行走的扶手,防护索主要用于固定侧面防护网,以策安全。侧面防护网采用高1~1.2m的粗眼钢丝网。


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横向天桥

猫道的总体刚度和稳定性与承重索的跨度和猫道的质量有关。

猫道横向天桥可以满足上下游之间的猫道联系,方便施工人员和设备及材料的转移,并提高猫道自身的整体稳定性,增强其抗风能力。

为降低恒载质量,横向天桥采用钢管或方钢的桁架结构,并应进行结构强度验算。横向天桥的面层及栏杆防护可与猫道面层布置相同。

横向天桥以150m一道为宜。


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抗风索

猫道的抗风系统:主缆施工属高空作业,而且是在处于强风地带的大江大海上,所以风的影响变得尤为突出。猫道为了具有抗风稳定性、足够的刚度,需要在猫道下方设抗风缆系统。


由于通航原因不能设置抗风缆的,可增加横向天桥的密度来增强猫道的稳定性和刚度。明石桥、润扬桥、阳逻桥、泰州桥没有设抗风索。


猫道虽是施工过程的临时结构,但在使用过程中也有可能遭受强风和台风的袭击。为了保证猫道使用过程中的安全性,验证所设猫道的抗风能力,应做风洞试验和抗风稳定性分析和计算。


汕头海湾大桥中跨一侧设了2根边跨1根Ф25钢丝绳抗风索。


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安装承重索

准备工作→架设导索→架设支承索及拽拉牵引索→架设猫道承重索及线形调整→安装猫道面层及横向通道→安装门架支承索、扶手索→安装栏杆网、猫道门架及抗风缆→安装照明系统,形成猫道。


钢丝绳做承重索时,须进行预张拉以消除非弹性变形。预张拉荷载不小于各索破断荷载的50%,持荷时间不小于60min,预张拉2次。


架设时原则上应对称施工,边跨与中跨、上下游平衡作业,减少对塔的变位影响,控制裸塔塔顶变位及扭转在设计容许范围内。


猫道索由牵引索拽拉过江,为防止垂度太大,影响通航,其后用滑钩吊挂于牵引索上,其后端也要打梢反拉,防止掉入江里。



安装猫道网

猫道面层在塔顶两侧铺设后,分别向跨中和锚碇方向下滑铺设,上下游两幅猫道要对称平衡施工,铺设过程应防止面层下滑失控现象。


面网长30m,卷盘吊到塔顶沿承重索拖拉铺放,整体性好。

现在都用钢板网,有利于吊索安装,不用开洞;但整体性欠佳,安装拆除有安全风险。


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某双塔单跨悬索桥结构设计施工图纸

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知识点:悬索桥各结构施工


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