矮塔斜拉桥斜拉索施工工法效益分析

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的效益分析如下：

1.施工占用场地小，在已经做好的桥面上即可下料、剥皮等，可节省临时用地费用；投入的设备、人员较少，工序简单，劳动强度低；斜拉索安装速度较快一对斜拉索挂索、张拉只需要约10小时就可完成，工期短。以离石高架桥为例，仅斜拉索施工一项就可节约资金约20万元。

2.张拉工艺流程清晰，索力监测仪器先进，能为施工控制提供准确依据，安装精度高，施工质量易控制，施工安全可靠。

3.抗滑锚和分丝管技术的应用，方便了使用期的养护和正常换索，促进了技术进步，同时也为同类型桥梁的施工提供了参考。

注：施工费用以2005-2006年施工材料价格计算

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的环保措施如下：

1.对有害物质（如燃料、废料、垃圾等）要通过焚烧或其他措施处理后运至监理工程师指定地点，防止对人员造成损害。

2.施工机械的废油废水，采取有效措施加以处理，不超标排放，避免造成对水源污染。

3.施工场地和运输道路经常洒水防护，尽可能防止灰尘对生产人员和其他人员造成危害。

4.报废材料立即运出现场并进行掩埋等处理。对于施工中废弃的零碎配件，边角料、水泥袋、包装箱等及时收集清理并搞好现场卫生，以保护自然环境与景观不受破坏。

5.对使用的工程机械和运输车辆安装消声器并加强维修保养，降低噪声。

6.在比较固定的机械设备附近，修建临时隔声屏障，减少噪声传播。

7.合理安排施工人员在高噪声区和低噪声区的作业时间，并配备劳保用品。

采用《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.坚持“安全第一，预防为主”的方针，加强安全生产教育，提高安全意识。

2.健全安全岗位责任制，做到奖罚分明，逐级签订安全生产责任书，明确分工，责任到人，把安全落实到实处。

3.严格执行各工种《安全技术操作规程》，定期对职工进行考核。

4.千斤顶操作时前方不许站人，要求端部平整对中。

5.油泵操作时需缓慢、均速加压和卸压，严禁超压和快速加压。

6.施工平台搭设要牢固，严防坠物。

7.锚具起吊、安装时要求起落平稳，注意对锚具的保护。

8.挂索时确保牵引连接可靠，注意信号配合，索下不许站人。

9.灌注油脂时要求接头可靠，保持规定压力但严禁超压，环氧有毒注意劳动保护。

10.HDPE套管安装时确保牵引连接可靠，注意信号配合，严防坠物。

11.严禁非专业人员擅自操作机械。

12.高空作业时不得随意向地面抛掷物品。

13.脚手架、安全网的搭设要符合安全要求，并要定期检查，维修和保养。

14.起重机械作业时起重臂下严禁站人。

15.注意现场设备、材料的防雨和防风，场地不留安全隐患。

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的质量控制要求如下：

一、质量标准

1.每根斜拉索各股钢绞线的离散误差不大于理论值的±3%。

2.一对斜拉索间的差值不大于理论值的±1%。

3.斜拉索整索索力误差不大于理论值的±2%。

二、控制措施

为了保证斜拉索的施工质量，中铁十二局集团第四工程有限公司采用“等值张拉、先单根后整体”的施工方法。

1.先张拉一根钢绞线，然后安装锚下传感器，其余钢绞线的张拉值等于第一根钢绞线上传感器显示的索力值，这样就避免了钢绞线的离散误差。

2.索力测试采用频谱仪和千斤顶油压表读数双控的原则。

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》不涉及需特别说明的材料，采用的机具设备见表2。

矮塔斜拉桥斜拉索施工工法适用范围

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》适用于部分斜拉桥斜拉索的安装施工。

矮塔斜拉桥斜拉索施工工法工艺原理

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.斜拉索索鞍部分采用分丝管技术斜拉索的每根钢绞线通过分丝管后，锚固在箱梁上。斜拉索由锚固段过渡段自由段塔柱内段十自由段 过渡段 锚固段组成，具体结构见图1。

锚固段过渡段：由防松装置、夹片、螺母、锚筒、锚垫板、预埋钢导管、减振器组成。

自由段：由带PE护套的钢绞线、索箍、HDPE套管组成

塔柱内段：由分丝管、塔内锚垫板、抗滑锚组成。

与以往的索鞍结构相比，分丝管便于斜拉索的养护和单根钢绞线的更换。

2.斜拉索单根钢绞线索力均匀性直接关系到斜拉桥施工、营运过程中的质量和寿命施工中采用等值张拉法进行控制，等值就是每根钢绞线在施工过程中所持应力值相等，它是基于相对于梁、塔来说，把锚具看作一个点，梁、塔受力变形对每根钢绞线的影响都相等作为前提，张拉力控制以压力表读数为准，同步安装传感器进行监控，确保每根斜拉索各股钢绞线的离散误差不大于理论值的±3%。

3.斜拉索整体张拉完成后，确保一对斜拉索间的差值不大于理论值的±1%，整索索力误差不大于理论值的±2%。

矮塔斜拉桥斜拉索施工工法施工工艺

• 工艺流程

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的工艺流程见图2。

• 操作要点

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的操作要点如下：

一、下料

1.下料长度

按下列公式列表计算出无应力状态下的自由长度，校核无误后供下料人员执行。

下料长度计算公式为：L=L₀ 2L₁ 2A₁ L₂ L₃ 5厘米。式中L₀——边、中跨锚固端锚垫板板面之间的中心线长度（包括塔上的弧长）；A₁——锚固端锚具外露长度；L₁——锚固端张拉时工作长度；L₂——HDPE套管及不锈钢管限制的垂度影响长度；L₃——塔梁施工误差的影响长度。

拉索两端PE护套剥除长度：L_剥=L₁ A₂ △L-L₄ 5厘米。式中A₂——锚具结构长度；△L——拉索张拉伸长量；L₄——PE护套进入锚具内的长度。

2.下料

在铺垫好的下料场地进行下料，沿线量好所需的下料长度，校核后用红色油漆做好标记然后将绞线盘放置到放线基架上，人工将钢绞线拉至标志点确定无误后切断。

3.剥皮

钢绞线下料完成后，须将钢绞线两端的PE护套按计算好的长度剥除掉。剥皮时应注意刀具或锯片不能伤及钢绞线。

4.镦头

钢绞线清洗完成后，将钢绞线两端打散后在端头约10厘米长度范围内切掉外圈6丝，保留中心丝，然后将钢绞线复原。用镦头器将两端的中心丝镦成半圆形镦头，以供挂索牵引用。

二、HDPE套管焊接

HDPE套管的连接采用HDPE焊机对焊连接。HDPE套管焊接前，将管材放置于夹紧装置内并将

之夹紧，在压力作用下用平行机动旋刀削平两个管材的被焊端面，并保证这两个端面相互接触时满足规范要求。在焊接过程中，特别注意的是焊接压力必须保持至焊缝完全冷却硬化后才能解除。

三、搭设施工平台

塔外平台：用钢管脚手架或碗口支架在索塔四周搭设所需的施工平台。

梁下平台：主梁采用悬臂浇筑法施工时可直接利用施工用的挂篮进行斜拉索安装、调索等工作。但要在箱梁的顶板上预留孔，以便成桥后灌注防腐油脂。

四、锚固端锚具安装

梁下锚固端锚具安装前应检查锚孔，使之保持清洁无污物。由于锚具是由多个零部件组成，出厂前已做调整，运到工地后不得随意拧动密封装置及定位螺栓。锚具安装就位时要求：

1.安装前锚具的锚孔均应事先编上对应孔号，注意注浆孔在下，排气孔在上；

2.中、边跨锚具组装件的锚板中心线必须严格保持在同一垂直平面内；

3.锚板的中心线与承压板（锚垫板）的中心线应力求保持一致，两者偏差不得超过5毫米；

4.中、边跨锚板的相应锚孔也必须相互对齐，以确保钢绞线的平行性。

五、HDPE套管吊装

套管安装前，应先将套管按给定的长度把两端锯好并刨平，然后将之运至中央分隔带。安装时，在套管内穿上一根临时辅助索并将辅助索的一端穿入锚具，同时在套管端头附近一定位置装上专用管夹，然后用卷扬机将套管一端吊至塔上分丝管管口附近；此时将辅助索先后穿过索鞍、塔另一端的套管、锚具，同样方法将套管起吊至塔上管口附近，最后在锚具两端同时用YDCS160-150千斤顶顶紧辅助钢绞线，索塔两端套管就固定地落在辅助索上（图3）。

六、单根挂索

1.挂索顺序

由于该拉索钢绞线在塔上分丝管内是分层排列的（图4），为便于施工，钢绞线不打绞，该拉索的挂索顺序为自上排到下排单根挂索、张拉。

2.单根挂索工艺

挂索示意见图5，工艺流程见图6。

3.挂索要点

挂索前，梁下锚具的锚孔内穿上ф5的牵引钢丝，随后用该牵引丝牵引出带穿束器的牵引钢丝绳至桥面管口桥面工作人员将盘上钢绞线的一端与从HDPE套管和分丝管内穿下来的牵引钢丝绳相连接，确认牢固后，开动卷扬机直到将该束钢绞线从另一HDPE套管引出并达到规定工作长度，撤出牵引钢丝绳，将绞线与锚头处牵引钢丝绳连接牢固后，将该端绞线向锚具内推送，直至该端绞线穿出锚孔达到规定工作长度，撤出牵引钢丝绳，装上临时工作夹片，用专用打紧器打紧锚固。使用同样的方法将钢绞线的另一端穿过该端的锚具，装上临时工作夹片，用专用打紧器打紧锚固。

七、单根张拉

单根张拉示意图见图7。

1.索力均匀性控制

斜拉索单根索力均匀性是平行钢绞线拉索施工中的关键，为使每根索中各钢绞线索力均匀，采用等值张拉法进行张拉，即每根钢绞线在施工过程中所持应力值相等。每根绞线的张拉力以控制压力表读数为准，传感器读数进行监控。挂索前，将监测传感器安装在底排的一根钢绞线上，安装顺序为：支座垫板→传感器→单孔工作锚。随后张拉时每根绞线的拉力按当时传感器的显示值进行控制。

2.单根钢绞线张拉

每根斜拉索各钢绞线均逐根挂索并随即用

YDCS160-150型千斤顶进行张拉。加载至10%张拉力时测初始伸长值；用压力表读数控制最后一级张拉力，使之跟传感器显示值相对应时，测终止伸长值。装上工作夹片，适度打紧，卸压至2兆帕时测回缩值后锚固。在挂索结束后，即拆出传感器，并按传感器拆除时的读数再进行补张拉。在单根张拉完每一根钢绞线后，应严格控制工作夹片的跟进平整度。在单根张拉过程中，两端应同时均衡进行加载，力求两端伸长值的不均匀值控制在设计允许范围之内。

八、安装防松装置

安装防松装置前，应先用手提砂轮机切除锚头两端的多余钢绞线，并预留一定的长度。要求钢绞线端头平整、光滑。装上防松装置，拧紧锁紧螺母，以便有效地防止夹片松动。

九、整体张拉

1.张拉机具

采用穿心式YDCS5500-100型千斤顶进行整体张拉。

2.张拉系统安装

整体张拉系统主要包括千斤顶、撑脚、连接套、张拉杆和张拉螺母（图8）。

张拉系统部件质量大，安装时借助手拉葫芦将连接套、张拉杆、撑脚、千斤顶、张拉螺母依次安装。安装时应保证系统整体的对中性满足整体张拉要求。

3.张拉力

1）初始张拉力的确定

在整体张拉过程中，当锚具螺母松动脱离锚垫板时以此作为其伸长值的测量起始点，即此时油表读数对应的张拉力作为整体张拉的初始拉力。

2）确定整体张拉的初始动力后，以此为起点分级加载张拉至设计要求的（超）张拉值，测量各级伸长值。并通知监控单位测试索力，确认索力在允许误差内，旋紧螺母，千斤顶回油，锚固。

3）在张拉过程中，两端要求做到同步对称，相互呼应，级差应控制在设计允许范围之内。

十、紧索、减振器及抗滑锚安装

紧索时，在管口索夹旁相应的位置装上一套紧索器将索收紧，使之成型至设计断面。将组装好的减振器推入主梁预埋钢导管内，直至减振器端面与钢导管管口持平，再收紧螺栓，按内缩外涨原理，使其内外分别与索体和钢导管管壁紧紧相贴。用楔紧千斤顶将楔块顶入抗滑锚的楔槽内。

十一、锚头保护

锚头保护罩内灌注防腐油脂，提高绞线的防腐效果，又为以后换索提供了方便。

• 劳动力组织

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的劳动力组织见表1。

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的工法特点是：

1.施工所需场地小，工序简单，施工进度快，安装精度高，质量易控制。

2.设备、人力投入少，劳动强度低，安全可靠。

3.索塔内鞍座采用分丝管，可以实现单根换索。

4.采用单根等值法张拉，每根斜拉索各股钢绞线的离散误差可控制在理论值的±3%之内。

5.可以实现一对斜拉索对称、交叉单根张拉，同步整体张拉，确保两根斜拉索间的差值不大于理论值的±1%。

6.采用JMM-268索力动测仪进行索力监控，可为索力误差修正、施工控制提供准确数据。

7.斜拉索采用多重防腐处理，锚固端灌注防腐油脂，可延长斜拉索的使用寿命。

“矮塔斜拉桥”也称“部分斜拉桥”，介于“斜拉桥”与“体外预应力箱梁桥”之间，起源于日本，在中国之外发展很快，在中国国内来说还是一种新桥型。兰州小西湖黄河大桥是中国国内第二座矮塔部分斜拉桥，在该桥施工中中铁十二局集团第四工程公司采用等值张拉工艺施工斜拉索，并首次采用了分丝管和抗滑锚新技术，保证了斜拉索的安装精度和施工质量；开发研究了“双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥施工技术”。该项技术相继应用于银川市北二环路1号桥、国道主干线山西省汾阳至离石段离石高架桥3号桥等工程，均取得了良好的经济效益和社会效益。综合以上各工程实践形成《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》。

《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》的应用实例如下：

• 实例1：兰州市小西湖黄河大桥

兰州市小西湖黄河大桥主桥工程，位于兰州市七里河区，由黄河大桥主桥和滨河中路立交两部分组成。主桥结构为一联（81.2 136 812）米预应力混凝土双塔单索面部分斜拉桥，桥长300米，采用塔梁固结、梁墩分设的结构形式。主塔结构高17.0米，布置于中央分隔带上梁体采用单箱三室大悬臂截面，斜拉索采用扇形单索面、钢铰线索，每根拉索由31根ф15.24毫米镀锌钢绞线组成，塔根附近无索区梁长约46米，有索区长约36米，跨中无索区长约18米，塔上竖向索距0.7米，梁上索距4.0米斜拉索通过索塔鞍座后两端张拉并锚固于梁体上。全桥在5~14号梁段共设斜拉索20对共40束。单索最大张拉力为740吨。该桥2002年1月12日开工，2003年底开通运营。

完工后的应力检测表明：控制截面的混凝土的拉应力不超过2.76兆帕，最大压应力不超过19.6兆帕，和设计计算值吻合较好，成桥后的线型符合设计要求；最大垂直合拢误差不超过10毫米，最大中线偏差控制为4毫米，小于规范20毫米和5毫米的规定值。

• 实例2：银川市北二环路1号桥

银川市北二环路为银川市城市主干道，1号桥起讫里程为K7 790.95~K7 990.95，为一联（30 70 70 30）米独塔双索面部分斜拉桥，桥长200米，桥面宽60米，主梁采用一箱四室鱼腹形结构，主塔高30米，斜拉索为双索面，每个索面共9根索，每根斜拉索由55根ф15.24毫米镀锌PE钢绞线组成。该工程2003年10月开工，2004年7月竣工，完工后经检测，各项应力指标均符合设计要求。

• 实例3：离石高架桥3号桥

离石高架桥位于青岛至银川国道主干线山西省汾阳至离石段第十八合同段，起点桩号为K73

638.5，终点桩号为K74 941.468，桥长1302.968米。该桥分为三部分，其中3号桥为斜拉桥，桥型

结构为一联（85 135 85）米预应力混凝土双塔单索面部分斜拉桥，桥长305米，结构形式与小西湖黄河大桥基本相同。斜拉索采用扇形单索面、钢铰线索，每根拉索由31根ф15.24毫米环氧喷涂钢绞线组成，斜拉索布置在中央分隔带上，塔根无索区梁长45米，有索区长40米，跨中无索区长10米，塔上竖向索距0.75米，梁上索距4.0米，全桥共设22对斜拉索。采用该工法施工，索力测试结果表明拉索索力均符合设计要求，具体见表3。

2008年1月31日，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2005-2006年度国家级工法的通知》建质[2008]22号，《矮塔斜拉桥斜拉索施工工法》被评定为2005-2006年度国家一级工法。 2100433B

第1章 绪论

1．1 矮塔斜拉桥的起源

1．2 矮塔斜拉桥的名称与界定

1．3 矮塔斜拉桥的发展现状

参考文献

第2章 矮塔斜拉桥的体系分类与特征参数

2．1 矮塔斜拉桥的体系分类

2．2 矮塔斜拉桥特征参数的提出

2．3 索梁活载比对比研究

2．4 不同体系的索梁活载比与结构参数的关系

2．5 索梁活载比对静力特性的影响

参考文献

第3章 矮塔斜拉桥的刚度

3．1 矮塔斜拉桥的名义刚度和塔梁刚度比的概念

3．2 矮塔斜拉桥的名义刚度计算公式的推导

3．3 矮塔斜拉桥名义刚度、塔梁刚度比的讨论

参考文献

第4章 矮塔斜拉桥设计参数分析

4．1 边中跨比对结构体系的影响

4．2 桥墩刚度对结构体系的影响

4．3 主梁参数对结构的影响

4．4 索塔参数对结构体系的影响

4．5 无索区对结构体系的影响

4．6 拉索布置设计参数

4．7 拉索设计参数确定

参考文献

第5章 矮塔斜拉桥经济特性分析

5．1 连续梁和连续刚构桥造价与跨径的关系研究

5．2 斜拉桥造价与跨径的关系研究

5．3 矮塔斜拉桥造价与跨径的关系研究

5．4 矮塔斜拉桥经济跨径的确定

参考文献

第6章 矮塔斜拉桥平面分析与空间分析

6．1 平面分析与空间分析基本理论

6．2 矮塔斜拉桥动力分析

6．3 矮塔斜拉桥主梁应力

6．4 特殊（开裂）状空间应力分析

参考文献

第7章 矮塔斜拉桥分解荷载下的空间应力分布

7．1 矮塔斜拉桥拉索索力传递规律

7．2 最大双悬臂状态自重荷载空间应力

7．3 最大双悬臂状态重力和拉索荷载下空间应力分布

参考文献

第8章 矮塔斜拉桥索力与体内预应力优化

8．1 概述

8．2 基于拉索与预应力筋综合造价最小的最优分配比例研究

8．3 基于ANSYS二次开发的计算程序

8．4 索力和预应力优化配置的应用

参考文献

第9章 矮塔斜拉桥的设计与施工

9．1 概述

9．2 总体布置设计

9．3 主梁的构造

9．4 塔与墩的构造

9．5 拉索构造与设计参数

9．6 拉索锚固类型与构造

9．7 设计过程与内容

9．8 矮塔斜拉桥施工

参考文献

附录背景桥资料 2100433B

矮塔斜拉桥是一种较新的桥型，本书介绍了矮塔斜拉桥起源、发展，其力学特性，特别重点介绍了其设计理论、拉索及预应力优化方法。本书共分9章，包括：绪论，矮塔斜拉桥的体系分类与特征参数，矮塔斜拉桥的刚度，矮塔斜拉桥设计参数分析，矮塔斜拉桥经济特性分析，矮塔斜拉桥平面分析与空间分析，矮塔斜拉桥分解荷载下的空间应力分布，矮塔斜拉桥索力与体内预应力优化，矮塔斜拉桥的设计与施工。