悬索结构和膜结构施工技术交底[详细]

二、加劲梁
加劲梁由均匀间隔的分布吊索悬挂在主缆的索夹 上，其主要功能是提供桥面系和防止桥面发生过大的 挠曲和扭曲变形。 悬索桥加劲梁主要有两种形式：钢桁架和扁平钢箱梁
三、吊索
吊索也称吊杆，是主要传力杆件，通过吊索将桥 面荷载传给悬索。吊索有直吊索和斜吊索两种，如图 66 ，其上端通过索夹与悬索相连，下端与加劲梁连接。
六.悬挂薄壳与薄膜结构
①预应力悬挂薄壳
②悬挂薄膜结构（钢悬膜结构 、涂层织物悬挂薄膜 ）
3.1.3 悬索结构的特点
① 受力合理，经济性好，悬索结构依靠高强度钢索 的轴向拉伸来抵抗外荷载作用，最充分地利用了 钢材的强度，因而可以较经济地跨越很大的跨度。
② 施工方便。
③ 建筑造型多样、美观。
④ 悬索结构的边缘构件或支承结构受力较大，一般 需要强大的截面，耗费较多的材料，而且其刚度 对悬索结构的受力影响较大，因此边缘构件或支 承结构的设计极为重要。
3.5 悬索桥的施工
3.5.1 悬索的施工 一、悬索的制作
悬索由缆索制成。缆索在运输、丈量、切割和安装中应注 意避免扭转、松散。钢缆索安装时应做破断试验，要检查 破断所在部位，总破断力是否达到设计要求，钢索应不致 从锚头中拔出。① 下料 ；② 切割。
二、锚头的制作 锚头制作是将钢索端部钢丝散开并理直做成锚头套筒相似 的锥形，以便插入套筒后浇铸合金时能均匀分布。
★索拱体系包括平面索拱体系和鞍形索拱体系两 种。
★吊挂式混合结构应用悬索桥的结构原理， 用一系列吊杆把刚性的屋面构件连接在悬索，由 悬索承担大部分刚性屋盖构件荷载，不仅节省了 结构所占空间，而且总体受力较为合理。
★斜拉式混合结构应用斜拉桥的结构原理，
由塔柱顶部挂下斜拉索直接与刚性的屋盖构件相 连，大部分刚性屋盖构件荷载经斜拉索传递到塔 柱，最终传至基础。
减小梁的高跨比。 大跨度桥梁上部结构轻型化问题。
大跨度桥梁的动力稳定性问题
跨海工程常年受台风、海浪频繁袭击； 海峡地震带，多支地震力激励； 多车、快车、重车等行车动力作用； 研究特大跨桥梁气动特性，改善气动弹性稳
定性。 跨海结构振动控制，抗震、减震、抑震。 避免车激共振，增大特大跨桥梁刚度。
⑤ 悬索结构设计计算理论相对复杂。
3.2 悬索结构的构造
3.2.1 钢索 一、钢索的分类
用于悬挂结构的钢索有如下数种：
圆钢、型钢、钢绞线、钢丝绳及钢丝束等。
二、钢索的制作 钢索制作一般须经下料、编束、预张拉力
及防护等几个程序。
3.2.2 锚具
一、螺杆式锚具
二、镦头式锚具 三、夹片式锚具
四、锥销式锚具
横向加劲单层索系不但受力合理，用料经济， 施工也比较方便。我国是世界上首先成功地将预 应力横向加劲单层索系应用于工程实践的国家之 一。先后在1989 年、1992 年建成安徽省体育馆、 潮州体育馆，上海杨浦体育馆等工程。如图所示：
图5-6 安徽省体育馆的结构示意图
二.预应力双层悬索体系
双层悬索体系是由一系列下凹的承重索和上凸的稳 定索以及它们之间的连系杆组成。双层索系中的每 对承重索、稳定索一般位于同一竖向平面，二者之 间通过受拉或受压的连系杆相连（图5一8 ) ，其外 形与受力特点类似于承受横向荷载的传统平面桁 架，所以又称为索桁架。
①单层单向悬索结构。由一群平行走向的承重索组 成，并构成单曲下凹屋面。如图所示：
图5-1 单层单向悬索结构
②单层辐射状悬索结构。当屋盖为圆形或椭圆形平 面时，悬索一般按辐射状布置，整个屋面形成 下凹的旋转曲面，悬索支承在周边构件受压圈 梁上 。如图所示：
图5-2 辐射式布置的单层索体系
③单层网状悬索结构。网状布置的单层索形成下凹 的双曲率曲面，两个方向的索一般是正交布置， 适用于圆形、矩形等各种平面。单层网状悬索 结构其边缘构件的弯矩大于辐射式布置，但省 去了中心拉环 。如图所示：
图5一10 双层单向悬索结构 图5一11 平行布置的多跨双层索系
② 双层辐射状悬索结构。当平面为圆形时，常将
承重索、稳定索沿辐射状布置，周边锚固在受压 圈梁上，中心宜设置受拉环。
③ 双层双向悬索结构。双层双向悬索结构是将 平面索桁架沿相互正交的两个方向布置的结构 形式
三.预应力鞍形索网
鞍形索网是由相互正交，曲率相反的承重索和 稳定索叠交而形成的负高斯曲率的曲面悬索结构。 下凹的钢索为承重索，上凸的钢索为稳定索，两组 索在交点处相互连接在一起，索网周边悬挂在强大 的周边构件上。常见的鞍形索网形式如图21 所示。
空间艺术精品增添湖光山色、海空景观； 成为世界名城永久的标志性建筑； 重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设
计，重视环境保护，达到人文景观同环境景 观的完美结合。 杰出的桥梁工程师，也应是卓越的桥梁建筑 师。
3.4.2 悬索桥的构造特点
一、主缆
主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自重和吊 索（吊杆）重外，又通过吊索承受加劲梁、桥面系恒 载及活载。悬索桥一般采用双面主缆，一般是一侧布 置一根，分别有一侧用两根主缆的设计，对称设置在 加劲梁的上方，主缆下的吊索吊挂加劲梁的上弦或上 弦伸出的抚架。悬索桥主缆主要有三种类型：① 平行 钢丝；② 平行钢丝束；③ 钢丝绳。
图5-3 网状布置的单层索体系
图5-4 淄博市化纤厂的单层悬索屋盖
单层悬索体系与单根悬索相似，其稳定性较差 ： a) 单层悬索体系是一种可变体系，平衡形式随
荷载分布方式而变。 b)单层悬索体系抗风能力差。作用在屋盖上的风
力主要是吸力，而且分布不均匀，会引起较大的
机构性位移，降低屋盖稳定性。当屋面较轻时，
三、索鞍的安装
索鞍的安装与斜拉桥相同，有强制法和预偏法 。
四、主索的安装 安装主索时，要检查锚碇，索鞍和索塔的中心线，标
五、其他形式的锚具
3.2.3 其他节点构造
一、钢索与钢索连接
二、钢索连接件
三、钢索与屋面板连接 图5-47 连接板连接
图5-48 混凝土板内伸出钢筋连接
四、钢索与中心环的连接 图5-49 钢索与中心环的连接之一
五、钢索的锚固
钢索的锚固可根据拉力的大小、倾角和地基土等条件采用下列方法：重力式；板 式；挡土墙式；桩式。
为了保证索网具有足够的刚度和稳定性，必须 对索网施加预应力。由于两组索的曲率相反，因此 可以对其中任意一组或同时对两组索进行张拉，均 可实现预应力。
四.组合悬索结构
组合悬索结构是指将悬索体系（索网、单层索系、 双层索系等）与中间支承结构组合在一起而形成的 一种新型结构。中间支承结构由于要承受较大载， 因此多采用刚度大，受力合理的拱、刚架、索拱体 系等结构形式。
洲际跨海、建立全球交通网的构想 跨海工程不是可望而不可即的宏伟蓝图。
大跨度桥梁向索结构方向发展
特大跨桥梁采用以斜缆为主的空间网状承重 体系或采用悬索加斜拉的混合体系。
采用流线型钢箱或采用轻型而刚度大的复合 材料作加劲梁。
采用自重小强度高的碳纤维材料做主缆。 斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面，
大型深水基础工程的难点突破
目前世界桥梁基础工程实践尚未超过100m深 海。
直布罗陀海峡桥的悬索桥和多跨斜拉桥方案， 基础深达300m。
美国将在墨西哥湾修建的石油钻井平台基础， 水深达411m.
解决100~300m深海基础施工难题迫在眉睫。 基础及桥墩分大块预制安装。
大跨度桥梁应是建筑艺术精品
3.3 悬索结构施工
3.3.1 单层单向悬挂屋盖结构施工
① 钢索的制作。
钢丝的下料长度L 可由下式计算： L =两锚头之间钢丝束的净长＋2(锚头长＋锚头端部
露出钢丝长＋垫圈厚〕 例如，本工程钢丝束中钢丝的下料长度为：
L = 54 . 8 + 2 ( 0 . 155 + 0 . 05 + 0 . 036 ) = 55 .282 ( m )
图5-68 吊索与主缆连接方式
四、索塔
索塔是支承主缆的重要构件，恒载和活载大都通 过索塔传到塔墩和基础。索塔还承受作用于塔身、加 劲梁及主缆上的风力。主塔顶设有鞍座，底部支承于 主墩，由立柱、横撑组成平面框架。
五、锚碇
锚碇是主 缆的锚固体， 与索塔一样是 支承主缆的重 要部分，它将 主缆的拉力传 递给地基。锚 碇一般由锚碇 基础、锚块、 主缆的锚碇架 及固定装置、 遮棚等部分组 成。当主缆需 要改变方向时， 锚碇中还包括 主缆支架和锚 固鞍座。
甚至可被风力掀起。
为增大单层悬索体系的稳定性，一般可采取如下措施：
a)采用重屋面，如装配式钢筋混凝土屋面板等； b)采用预应力钢筋混凝土悬挂薄壳 ； c)采用横向加劲构件（如图5-5）。
图5-5 预应力横向加劲单层索系
横向加劲单层索系一般有三个工作阶段 ：
a)第一阶段在锚固好的索上敷设横向构件 b)第二阶段为预应力阶段 C)第三阶段为荷载阶段
② 装锚具（又称挂锚）。 ③ 挂索。（图5-52） ④ 铺槽形板。 ⑤ 槽板加荷。 ⑥ 挂稳定索。 （图5-53） ⑦ 槽形板灌缝。 ⑧ 预留孔道灌浆。 ⑨ 卸去红砖。
3.3.2 双层辐射式悬索屋盖结构施工
双层辐射式悬索屋盖适用于圆形的建筑平面， 它由外环、内环、辐射形承重索及稳定索等构成。
该结构体系分两种：拉环体系和压环体系
3.4.1 概述 悬索桥主要由悬索（主缆）、塔柱、吊杆、
锚碇和桥道系组成。悬索包括主索、边索和锚索； 桥道系包括桥面、桥道和加劲梁 。
新世纪大跨度桥梁的发展趋势
世界桥梁发展的历史是桥梁跨度不断增大的历 史，是桥型不断丰富的历史，是结构不断轻型 化的历史。
发展现状预示本世纪将迎来世界桥梁更大规模 的建设高潮。
悬 索 各 阶 段 进 行 施 工
3.3.3 索网悬索屋盖结构施工
该结构由索网和它的支承结构（边梁或边梁与拱组合）组 成，索网由承重索（负高斯曲率）和稳定索（正高斯曲率） 组成。稳定索的作用是使索网屋面在各种荷载作用下能维 持预定的曲面。① 制索。 ② 穿索。③ 标高控制。 ④ 张拉。