CN116641311A - 一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法 - Google Patents

一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，按照以下步骤依次进行：建造桥梁主塔的外壳，并安装主索鞍；安装部分主梁节段，将主梁节段临时固结；进行桥梁斜拉桥段边跨斜拉索的张拉，使主塔朝边跨侧偏移，张拉的斜拉索的数量需保证，在既有塔梁结构上架设悬索桥主缆时，悬索桥主缆的边中跨缆段无应力长度与设计目标保持一致，同时悬索桥主缆在主索鞍的鞍槽内不发生滑移；安装悬索桥主缆；通过计算得到悬索桥主缆的抗滑安全系数，并根据得到的抗滑安全系数进行斜拉桥部分的主梁和中跨悬索桥部分的主梁的安装；浇筑主塔的复合截面；完成剩余斜拉桥部分梁段、斜拉索与悬索桥部分梁段的安装，解除主梁的临时约束，最终成桥。

Description

一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁结构设计技术领域，特别涉及一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法。
背景技术
悬索桥是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。斜拉-悬索协作体系桥兼具斜拉桥和悬索桥优点，相比悬索桥具有更好的结构刚度，近年来应用日趋广泛。悬索桥施工过程中需要提前将主索鞍向边跨侧预偏，在架设主梁的过程中，不断往中跨顶推施工，以保证主索鞍两侧的主缆不发生滑移。
但是，随着悬索桥跨径的增加，索鞍预偏量也会随之增加，由于接近成桥时主索鞍承受竖向力很大，需要的纵向顶推力也很大，这样就会导致传统的主索鞍顶推施工方式实施难度极大，常常会影响到施工的安全与施工工期。
因此现在需要一种能够解决上述问题的方法。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题，利用斜拉-悬索协作体系桥的斜拉桥结构，克服现有技术中大跨径悬索桥索鞍顶推复杂、困难的的缺陷，提供一种斜拉-悬索协作体系桥索鞍无顶推施工方法。
本发明的技术解决方案是：一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述施工方法按照以下步骤依次进行：
S1、建造桥梁主塔2的外壳，并安装主索鞍5；
S2、安装部分主梁节段，将主梁节段临时固结；
S3、进行桥梁斜拉桥段边跨斜拉索7的张拉，使主塔2朝边跨侧偏移，张拉的斜拉索的数量需保证，在既有塔梁结构上架设悬索桥主缆3时，悬索桥主缆3的边中跨缆段无应力长度与设计目标保持一致，同时悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不发生滑移；
S4、安装悬索桥主缆3；
S5、通过计算得到悬索桥主缆3的抗滑安全系数，并根据得到的抗滑安全系数进行斜拉桥部分的主梁1和中跨悬索桥部分的主梁1的安装；
S6、浇筑主塔2的复合截面；
S7、完成剩余斜拉桥部分梁段、斜拉索与悬索桥部分梁段的安装，解除主梁1的临时约束，最终成桥。
在进行S5中的斜拉桥部分的主梁1安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段后，悬索桥主缆3的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨滑移。
在进行S5中的斜拉桥部分的主梁1安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分边跨主梁梁段后，悬索桥主缆3的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不会向中跨滑移。
在进行S5中的吊装中跨悬索桥部分的主梁1安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上吊装悬索桥部分中跨主梁梁段后，悬索桥主缆3的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不会向中跨滑移。
在进行S5中的斜拉桥部分的主梁1安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段和边跨主梁梁段时，悬索桥主缆3的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
在进行S5中的斜拉桥部分的主梁1与中跨悬索桥部分主梁安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段和吊装悬索桥部分中跨主梁梁段时，悬索桥主缆3的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔2的基础区域搭设临时支架10或托架，吊装无斜拉索区域的主梁节段。
所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔2的基础区域搭设临时支架或托架，在边跨区域搭设临时支架，吊装无斜拉索区域的主梁节段和边跨主梁节段，逐段连接后向边跨方向顶推就位。
所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索7的张拉由以下步骤组成：反复进行“吊装边跨梁段并与既有梁段连接，然后张拉斜拉索”的操作，直至主塔2偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索7的张拉由以下步骤组成：逐根张拉边跨梁段斜拉索，直至主塔2偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
所述S1步骤中，在桥梁主塔2的外壳内部设置剪力键，以实现主塔2的外壳与所述S6的主塔复合截面的共同受力。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
本发明的一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，依托斜拉悬索体系桥梁的结构特点，通过改变斜拉悬索协作体系桥的常规施工顺序，借助斜拉桥区段主梁的非对称安装与张拉，通过主塔在施工过程中的变形实现主缆边中跨水平力的平衡，取消了索鞍的顶推工序，从而简化了悬索桥施工，提高了作业效率。
附图说明
图1至图7为本发明实施例一的S1至S7步骤示意图。
图8至图14为本发明实施例二的S1至S7步骤示意图。
主梁1，主塔2，悬索桥主缆3，吊索4，主索鞍5，锚碇与散索鞍6，边跨斜拉索7，中跨斜拉索8，边墩9，临时支架10。
具体实施方式
下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。如图1所示：一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，按照以下步骤依次进行：
S1、建造桥梁主塔2的外壳，并安装主索鞍5；
S2、安装部分主梁节段，将主梁节段临时固结；
S3、进行桥梁斜拉桥段边跨斜拉索7的张拉，使主塔2朝边跨侧偏移，张拉的斜拉索的数量需保证，在既有塔梁结构上架设悬索桥主缆3时，悬索桥主缆3的边中跨缆段无应力长度与设计目标保持一致，同时悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不发生滑移；
S4、安装悬索桥主缆3；
S5、通过计算得到悬索桥主缆3的抗滑安全系数，并根据得到的抗滑安全系数进行斜拉桥部分的主梁1和中跨悬索桥部分的主梁1的安装；
S6、浇筑主塔2的复合截面；
S7、完成剩余斜拉桥部分梁段、斜拉索与悬索桥部分梁段的安装，解除主梁1的临时约束，最终成桥。
在S3步骤中，确定悬索桥主缆3在主索鞍5的鞍槽内不发生滑移的具体措施为：尝试进行若干对边跨斜拉索7的张拉，获得边跨斜拉索7张拉后的结构状态；在斜拉索张拉7后的结构上激活悬索桥主缆3，且悬索桥主缆3在I.P.点处与主塔2固结，获得悬索桥主缆3在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力；根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K是否满足要求。当抗滑系数满足要求时，说明选用的边跨斜拉索7张拉对数是合适的；当抗滑系数不满足要求，且边跨主缆拉力更大时，说明应增加边跨斜拉索7的张拉对数；当抗滑系数不满足要求，且中跨主缆拉力更大时，说明应减少边跨斜拉索7的张拉对数。
在S5步骤中，安装中跨主梁斜拉桥梁段、张拉斜拉索后，主塔2会向中跨偏移，中跨主缆放松，边跨主缆张紧，主缆在主索鞍5的鞍槽内有向边跨滑移的趋势，应满足抗滑要求，即桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段后，计算得到主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K满足要求，主缆在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨滑移，将该要求标记为A；
同样地，在S5步骤中，安装边跨主梁斜拉桥梁段、张拉斜拉索后，主塔2会向边跨偏移，边跨主缆放松，中跨主缆张紧，主缆在主索鞍5的鞍槽内有向中跨滑移的趋势，应满足抗滑要求，即桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分边跨主梁梁段后，计算得到主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K满足要求，主缆在主索鞍5的鞍槽内不会向中跨滑移，将该要求标记为B；
同样地，在S5步骤中，吊装中跨主梁悬索桥部分梁段后，中跨主缆张紧，边跨主缆放松，主缆在主索鞍5的鞍槽内有向中跨滑移的趋势，应满足抗滑要求，即桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上吊装悬索桥部分中跨主梁梁段后，计算得到主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K满足要求，主缆在主索鞍5的鞍槽内不会向中跨滑移，将该要求标记为C；
在进行S5中的斜拉桥部分主梁安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨和边跨主梁梁段时，计算得到主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K满足要求，主缆在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
在进行S5中的斜拉桥部分主梁安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段和悬索桥部分中跨主梁梁段时，计算得到主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/TD65-05-2015）的规定计算鞍槽内主缆抗滑安全系数K满足要求，主缆在主索鞍5的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
在进行S5的步骤时，首先通过计算得到悬索桥主缆的抗滑安全系数，并根据得到的抗滑安全系数进行斜拉桥部分主梁和中跨悬索桥部分主梁的安装；也就是说，当单独的要求A、B、C可以满足时，就可以选择A、B、C中任意一个要求对应的动作，而当单独的要求A、B、C无法满足时，则可以将要求A和要求C对应的动作结合起来同时进行，或将要求B和要求C对应的动作结合起来同时进行。
也就是说，进行安装悬索桥主缆、安装主梁斜拉桥段、安装主梁悬索桥段等步骤均会使得主缆在鞍槽上的包角、主缆紧边拉力、主缆松边拉力发生变化，根据《公路悬索桥设计规范》（JTG/T D65-05-2015）的规定计算的鞍槽内主缆抗滑安全系数K也会发生变化，在进行S5步骤的操作前后，主缆抗滑安全系数均应满足要求，以保证后续施工的正常、安全进行。
所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔基础区域搭设临时支架10或托架，吊装无斜拉索区域的主梁节段。
所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索7的张拉由以下步骤组成：反复进行“吊装边跨梁段并与既有梁段连接，然后张拉斜拉索”的操作，直至主塔2偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
上段为权利要求9所对应的技术方案，即本发明的实施例一，对应说明书附图1至附图7。
所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔基础区域搭设临时支架10或托架，在边跨区域搭设临时支架，吊装无斜拉索区域的主梁节段和边跨主梁节段，逐段连接后向边跨方向顶推就位。
所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索的张拉由以下步骤组成：逐根张拉边跨梁段斜拉索，直至主塔偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
上段为权利要求10所对应的技术方案，即本发明的实施例二，对应说明书附图8至附图14；
所述S1步骤中，在桥梁主塔2的外壳内部设置剪力键，以实现主塔2外壳与所述S6的主塔2复合截面的共同受力。
在S1步骤中，桥梁主塔2外壳可采用钢结构，也可以采用薄壁高性能混凝土结构，采用钢结构或薄壁高性能混凝土结构作为主塔2的外壳，使得主塔2的结构既可具有满足桥梁前期施工的承载能力，又具有较好的柔度，从而可较为方便地产生满足悬索桥主索鞍无需顶推的位移。
在S6步骤中，桥梁主塔2后浇筑复合截面可采用混凝土结构，这样既可以满足主塔施工阶段后期及成桥状态的受力要求，又节约了建造成本。

Claims (11)

1.一种斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述施工方法按照以下步骤依次进行：
S1、建造桥梁主塔（2）的外壳，并安装主索鞍（5）；
S2、安装部分主梁节段，将主梁节段临时固结；
S3、进行桥梁斜拉桥段边跨斜拉索（7）的张拉，使主塔（2）朝边跨侧偏移，张拉的斜拉索的数量需保证，在既有塔梁结构上架设悬索桥主缆（3）时，悬索桥主缆（3）的边中跨缆段无应力长度与设计目标保持一致，同时悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不发生滑移；
S4、安装悬索桥主缆（3）；
S5、通过计算得到悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数，并根据得到的抗滑安全系数进行斜拉桥部分的主梁（1）和中跨悬索桥部分的主梁（1）的安装；
S6、浇筑主塔（2）的复合截面；
S7、完成剩余斜拉桥部分梁段、斜拉索与悬索桥部分梁段的安装，解除主梁（1）的临时约束，最终成桥。
2.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：在进行S5中的斜拉桥部分的主梁（1）安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段后，悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不会向边跨滑移。
3.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：在进行S5中的斜拉桥部分的主梁（1）安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分边跨主梁梁段后，悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不会向中跨滑移。
4.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：在进行S5中的吊装中跨悬索桥部分的主梁（1）安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：在既有塔梁结构上吊装悬索桥部分中跨主梁梁段后，悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不会向中跨滑移。
5.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：在进行S5中的斜拉桥部分的主梁（1）安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段和边跨主梁梁段时，悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
6.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：在进行S5中的斜拉桥部分的主梁（1）与中跨悬索桥部分主梁安装步骤时，桥梁结构状态应满足如下要求：同时在既有塔梁结构上安装斜拉桥部分中跨主梁梁段和吊装悬索桥部分中跨主梁梁段时，悬索桥主缆（3）的抗滑安全系数满足要求，悬索桥主缆（3）在主索鞍（5）的鞍槽内不会向边跨或中跨滑移。
7.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔（2）的基础区域搭设临时支架（10）或托架，吊装无斜拉索区域的主梁节段。
8.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述S2中安装部分主梁节段部分由以下步骤组成：在近主塔（2）的基础区域搭设临时支架或托架，在边跨区域搭设临时支架，吊装无斜拉索区域的主梁节段和边跨主梁节段，逐段连接后向边跨方向顶推就位。
9.如权利要求1或7所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索（7）的张拉由以下步骤组成：反复进行“吊装边跨梁段并与既有梁段连接，然后张拉斜拉索”的操作，直至主塔（2）偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
10.如权利要求1或8所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述S3步骤中，桥梁斜拉桥段边跨斜拉索（7）的张拉由以下步骤组成：逐根张拉边跨梁段斜拉索，直至主塔（2）偏位满足S3步骤中所述的桥梁结构状态。
11.如权利要求1所述的斜拉悬索协作体系桥的索鞍无顶推施工方法，其特征在于：所述S1步骤中，在桥梁主塔（2）的外壳内部设置剪力键，以实现主塔（2）的外壳与所述S6的主塔复合截面的共同受力。
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