平行钢丝斜拉索施工工艺

第三篇平行钢丝斜拉索施工第一章总则1.0.1编制依据1．《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）;2．《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）;3．《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365-2001）；4．已建斜拉桥平行钢丝索挂设施工经验。

1.0.2适用范围本工艺针对采用牵索挂篮悬浇混凝土主梁的平行钢丝索挂索施工而编制，对其它形式桥梁的平行钢丝索挂索施工可参考使用。

1.0.3斜拉索分类及组成平行钢丝索由专业缆索生产厂家制成成品斜拉索，经卷盘后运至施工现场挂设、张拉。

成品斜拉索一般由索体及其两端的冷铸锚（主要包括锚杯、锚圈、连接筒和盖板）组成，索体由紧密排列并经左旋扭绞的钢丝束、束外缠绕细钢丝或纤维增强聚脂带、外挤聚乙烯护套形成。

根据钢丝的不同直径和根数分为不同规格型号的斜拉索，冷铸锚应与拉索型号相匹配。

斜拉索具体规格型号见《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》（GB/T18365-2001）附录。

1.0.4斜拉索验收1．验收标准成品斜拉索应组织验收，验收依据设计图纸、《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》(GB／T18365-2001)、《公路斜拉桥设计规范》（JTJ207-96）等相应规范或标准。

2．验收项目1）技术资料每根斜拉索的质量保证书，以及各项例行检查结果。

例行检查内容包括：（1）钢丝的质量保证单或合格证及索厂的抽检结果。

（2）聚乙烯护套料的质保单或合格证。

（3）冷铸锚的检验报告或合格证（包括零部件探伤报告）。

（4）每根索冷铸填料试件在常温下的抗压强度合格报告。

（5）斜拉索在设计温度，零应力下的直线长度，其误差在规范允许值范围内。

（6）斜拉索的超张拉值符合规范要求，且冷铸锚分丝板内缩值应≤6mm㎜。

（7）每种规格型号的斜拉索均应有一根在超张拉后作弹性模量试验，且其值≥1.9×105 MPa。

（8）包装完好，标示牌上字迹清楚，填写内容齐全。

2）斜拉索的外观检验（1）外观面良好，不应有深于1mm的划痕。

（2）两端冷铸锚外表不得有损伤，螺纹不得有任何碰伤，锚圈和锚杯能自由旋合。

第二章斜拉索挂设2.1 挂索方案2.1.1挂索方案的选择斜拉索是斜拉桥上部结构连接塔、梁的构件，它将主梁上的荷载传给主塔，与塔、梁的连接受它们的结构特点影响，挂索方法一般服从于全桥上部结构施工的总体方案和步骤安排。

除塔、梁同步作业的情况外，斜拉桥主梁的安装大多是在主塔完成后进行的，斜拉索的安装一般是与主梁施工同步进行，挂索方法主要受主梁施工方案的影响。

不同结构形式的主梁有各自不同的施工方法，对挂索施工有不同的要求。

因此，挂索只能根据主梁施工的总体要求来选择其施工方案。

斜拉索锚固于塔、梁上。

为满足斜拉索的锚固和安装要求，塔、梁锚点处需提供一定的安装及操作净空。

但有时因结构构造的原因，施工净空受到限制或一端根本无法提供施工操作条件时，则挂索方法就需根据实际情况进行调整，选择合适的挂索设备来满足施工要求，并解决结构尺寸条件的限制，取得尽可能高的使用效率。

常用的挂索施工方案一般有三种：1．先装梁端，再牵引安装塔端这种挂索方法常用于主梁为预制安装或梁端没有操作条件、而塔端有操作净空的斜拉桥。

因施工方法简捷明了，挂索设计也相对较简单。

一般情况下，为获得较高的施工效率，塔端需安装大吨位的电动卷扬机、滑车组和张拉设备等。

同时，为提供施工方便，塔上还需安装临时牵引锚固件、转向滑车、脚手架等一系列施工辅助件。

施工作业大多在塔上进行，高空作业较多。

挂设原则是：先利用塔上起吊设备将缆索锚头提升到距塔上索道管一定高度，再将梁端缆索锚头安装到位，最后塔端锚头利用软、硬牵引装置牵引到位。

工艺流程：安装固定放索系统及转向滑车→放索→塔端安装张拉杆与起吊夹具→塔上起吊设备提升塔端锚头至一定高度→继续放索，梁端利用卷扬机牵引梁端锚头到位→利用接长杆将斜拉索与牵索挂篮联结→塔端利用牵引杆牵引塔侧锚头到位→张拉牵索索力→浇注主梁混凝土、张拉预应力→进行体系转换→分级、对称张拉至设计索力锚固。

2．先装塔端，再牵引安装梁端这种挂索方法适用于主梁采用支架法或挂篮悬浇法施工且塔端没有足够的操作净空的情况。

因主要的施工作业是在梁面或梁端施工平台上完成，故作业条件相对较好，而塔端也只需布置较简易的辅助设备。

大部分牵引、张拉及相应的辅助设备安装在宽松的梁面或作业平台上，施工的安全性大大提高了。

此外，因低吨位的牵引在梁端进行，可适当放宽对卷扬机的能力要求。

挂设原则是：先挂塔端，利用塔上起吊设备使缆索锚头在塔端锚固板上戴上螺母，再挂缆索梁端，梁端缆索锚头上按要求安装好张拉杆及牵引杆，通过牵引杆分步牵引缆索安装到位。

工艺流程：安装固定放索系统及转向滑车→放索→安装张拉杆与起吊夹具→塔上起吊设备提升塔端锚头至相应索道管口→塔端利用卷扬机牵引塔端锚头到位锚固→梁端利用牵引杆牵引梁端锚头到位→利用接长杆将斜拉索与牵索挂篮联结→张拉牵索索力→浇注主梁混凝土、张拉预应力→进行体系转换→分级、对称张拉至设计索力锚固。

3．先接长安装一端，待牵引安装另一端到位后再将先接长的一端牵引到位这种方法适用于塔梁两端都具有施工操作条件的情况。

因两端都可操作，故挂索设计条件相应宽松，从而有条件按照最优化的施工顺序和操作步骤选配施工设备和连接件，使施工对设备能力的要求降到较低的程度，从而提高经济效益。

由此可见，挂索施工方法的选择，不仅要根据塔、梁、索的结构特点和上部结构总体施工方案来选择，还需从工期要求、安全要求和整体经济效益等多方面进行分析和比选。

2.1.2缆索牵引方法的选择斜拉索挂设指在现场进行放索、牵引、安装的全过程，具有所需起吊设备大，牵引力大和牵引距离长，机械设备多等特点。

因此，要根据设计要求和施工条件选择牵引方法。

通常采用的牵引方法一般有卷扬机牵引法、辅助设施牵引法、软牵引法、硬牵引法等。

1．卷扬机牵引法斜拉索所需牵力较小时，可直接采用卷扬机牵引，分为塔端和梁端牵引两种：塔端采取索塔施工时的提升吊机，用特制的扁担梁捆扎拉索起吊。

拉索前端由索塔索道管内伸出的塔顶大吨位的卷扬机钢丝绳作牵引索引入索塔索道管内。

梁端采取在梁上放置转向滑轮，牵引绳从索管道中伸出，用吊机将索吊起后，随锚头逐渐地由大吨位的卷扬机牵入索道管，缓慢放下吊钩，向索道管口平移，直至将锚头穿入索道管内。

2．辅助设施牵引法在索塔上部安装一根斜向悬索，作为导索。

当斜拉索上桥后，前端拴上牵引索，在导索上每隔一段距离设置一个吊点，吊起拉索，使拉索沿导索运动，将牵引索从预穿索道管中引出即可。

因吊点较多，易保持拉索大致呈直线状态，两端无需用大吨位千斤顶牵引。

3．软牵引法采用钢绞线做牵引杆接长拉索，用小吨位穿心式千斤顶将其牵引至张拉锚固面。

4．硬牵引法根据需要硬牵引的长度确定张拉杆长度，若需张拉杆太长时可加刚性张拉接长杆。

接长杆可采用多根50cm左右长度的短拉杆连接而成，与主拉杆连接后，使其总长度满足牵引长度，利用千斤顶多次运动，逐渐将张拉端拉出锚固面，并逐根拆掉多余的短拉杆，安装锚固螺母。

5．分步牵引法根据斜拉索在安装过程中索力递增的特点，而分别采用不同的工具，将拉索安装到位。

首先用大吨位的卷扬机将索一端拉至锚固面，然后用穿心式拉索张拉千斤顶将索另一端先软牵引再硬牵引至张拉锚固面。

该牵引法在大多数斜拉桥中采用，方便可靠。

2.2 挂索设计斜拉桥挂索设计的内容包括：根据设计和施工条件，结合现有设备能力，选择合理的挂索方法和施工步骤，按施工步骤计算选定各阶段性索力控制点和相应的牵引长度值，再据此设计各临时性的牵引及张拉连接件、施工辅助件以及针对整个施工过程的设备安排和总体布置等。

2.2.1各阶段性索力控制点的确定主梁安装阶段线型及索力的控制是斜拉桥主梁施工监控的主要内容，缆索初始安装状态的索力以及后期索力的调整是根据主梁施工监控的要求确定的。

因此，斜拉索安装阶段的主要索力控制点应由主梁的安装计算给出，并据此确定施工张拉设备的能力。

此外，在缆索初装阶段尚需根据牵引设备的作业能力，确定合理的牵引阶段控制点。

常规的索力控制点为:1．卷扬机牵引拉力（根据卷扬机型号确定，约5～10t）；2．软牵引至拉索两端带帽索力（软牵引索力由索长公式计算确定，经验值30～50t）；3．牵索挂篮施工预抛索力（牵索索力根据牵索挂篮特性由设计确定，经验值100～150t）；4．牵索挂篮体系转换索力（转换索力根据牵索挂篮特性由设计确定，经验值300～350t）；5．斜拉索永久索力（永久索力由设计确定）。

2.2.2挂索计算成品索索长是指在设计温度时无应力状态下缆索锚头端部至锚头端部之间的长度。

如下图所示，L即为成品索索长。

由《公路斜拉桥设计规范》（JTJ027-96）5.4.3可知拉索在设计温度时的无应力下料长度计算公式为：张拉端锚固端图2.2.2（1）d L L L L L L L D MD ML fe 3201++∆+∆+∆+∆-= （式2.2.2.1）式中：L 1——拉索下料长度；L 0——每根拉索的长度基数，是该拉索在安装完成后上下两个锚固面的空间距离；△Le ——设计索力作用下拉索弹性伸长修正；△Lf ——设计索力作用下拉索垂度修正；△L ML ——张拉端锚具位置修正，最终位置可设定螺母定位于锚杯的前1/3处；△L MD ——锚固端锚具位置修正，最终位置可设定螺母定位于锚杯的1/2处；L D ——锚固板厚度；3d ——拉索两端所需的钢丝镦头长度，d 为钢丝直径。

由上式分析可知，除弹性伸长和垂度两因素是受斜拉索索力影响而变化外，其余各因素均不随索力的变化而影响索的长度，并由此可推算出成品索索长计算公式为：2/3/20MD ML q f e H H L L L L L +++∆+∆-= （式2.2.2.2）式中：L ——成索长度；L q ——一个锚固螺母的长度；H ML ——张拉端锚杯长度；H MD ——固定端锚杯长度。

综上所述，设计单位已给出的成索索长是在设计温度下，已扣除了设计索力时弹性变形及计入设计状态垂度等因素的影响的索长，而在施工过程中，挂索牵引力和临时锚固锚索力都小于设计索力，此时斜拉索的弹性伸长相对较小而垂度影响相对较大，为满足施工需要，结合挂篮预抛及体系转换索力，合理配置张拉杆和挂索设备，对斜拉索在不同的牵引力下进行列表计算。

列表计算过程及结果举例如下：表2.2.22 3 4C27 313 120.46 0.100 27.197 0.190 0.510 0.700 220.363 113.263 248.092 0.053 0.127 0.317 284.662 249.336 248.030 247.798 -1.541 -0.161 0.260 C23 265 101.98 0.085 29.680 0.180 0.490 0.670 188.060 107.181 216.838 0.055 0.131 0.327 233.206 217.153 216.579 216.478 -0.596 0.054 0.352 C18 241 92.75 0.077 34.017 0.180 0.480 0.645 147.679 99.675 178.597 0.049 0.118 0.296 184.646 178.433 178.215 178.176 -0.116 0.171 0.387 C13 199 76.58 0.064 40.615 0.155 0.455 0.600 107.338 92.049 141.850 0.047 0.114 0.285 143.199 141.474 141.414 141.404 0.118 0.245 0.426 C11 199 76.58 0.064 44.263 0.155 0.455 0.600 91.199 88.883 127.845 0.043 0.103 0.257 128.271 127.385 127.354 127.349 0.198 0.289 0.448 C8 187 71.97 0.060 51.390 0.155 0.455 0.590 67.013 83.915 107.920 0.038 0.092 0.231 107.671 107.401 107.391 107.390 0.258 0.321 0.461 C1 187 71.97 0.060 80.435 0.155 0.455 0.590 10.682 63.391 64.887 0.023 0.055 0.139 64.285 64.285 64.285 64.285 0.325 0.358 0.441表中：n ——索的钢丝数；A ——索的截面积；q ——索的单位自重，沿曲线均布；α——索与水平面夹角；E ——索的弹性模量为1.95×105MPa ；l ——索塔、梁锚垫板横向坐标差（两锚固点之间的水平投影）；h ——索塔、梁锚垫板纵向坐标差（两锚固点之间的垂直投影）；ΔL ——索的弹性变形，按虎克定理计算；)*/()*(A E L N L =∆ （式2.2.2.3）N ——索力，其中N 1为卷扬机牵引拉力， N 2为软牵引至拉索两端带帽索力，N 3为牵索挂篮施工预抛索力，N 4为牵索挂篮体系转换索力，（表中取N 1=10t ，N 2=50t ，N 3=120t ，N 4=300t 计算索的弹性变形ΔL ）；S ——柔索长度，计算时假定塔、梁锚垫板处为两固定铰支点，由分析及实用计算得知：当索力较小时，缆索垂度较大，需采用悬链线公式计算；当索力较大时，缆索垂度较小，也可采用抛物线计算公式。