缆索吊施工组织设计

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目 录

第一篇 编制说明 ?????????????????????????7 第二篇 编制依据 ?????????????????????????8 第三篇 施工组织设计???????????????????????9 第一章 设计说明 ?????????????????????????9

1.1 工程概况????????????????????????????9 1.1.1 桥位及结构形式?????????????????????????9 1.1.2 工程规模及建设工期???????????????????????9 1.1.3 桥位处地质、水文、航运、气象状况????????????????9 1.1.3.1 工程地质状况?????????????????????????10 1.1.3.2 气象资料 ???????????????????????????10 1.1.3.3 水文航运资料?????????????????????????10 1.1.4 设计采用的技术标准 ??????????????????????10 1.1.5 本方案设计依据 ????????????????????????11 1.2 主桥上部结构 ?????????????????????????11 1.2.1 主拱拱肋的结构 ????????????????????????11 1.2.2 边拱拱肋结构 ?????????????????????????11 1.2.3 钢横梁与轨道车钢纵梁 ?????????????????????11 1.2.4 立 柱?????????????????????????????12 1.2.5 吊 杆?????????????????????????????12 1.2.6 桥面板 ????????????????????????????12 1.2.7 系 杆?????????????????????????????12 1.2.8 拱上各构件之间的关系 ?????????????????????12

第二章 缆吊安装方案总述????????????????????14

2.1 吊装系统????????????????????????????14 2.1.1 概述??????????????????????????????14 2.1.2 吊装索塔????????????????????????????15

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2.1.3 承重主索????????????????????????????15 2.1.4 起吊系统????????????????????????????15 2.1.5 吊装锚锭????????????????????????????15 2.2 扣挂系统????????????????????????????16 2.2.1 扣 塔?????????????????????????????16 2.2.2 扣 索?????????????????????????????16 2.2.3 锚固体系 ???????????????????????????16 2.2.4 张拉体系 ???????????????????????????17 2.3 稳定措施 ???????????????????????????17 2.3.1 吊装索塔 ???????????????????????????17 2.3.2 扣 塔?????????????????????????????18 2.3.3 拱肋安装过程中的横向稳定 ???????????????????18 2.4 拱肋吊装施工方案????????????????????????18 2.4.1 方案总述 ???????????????????????????18 2.4.2 拱肋吊装施工现场布置 ?????????????????????19 2.4.3 拱肋吊装施工工艺流程图 ????????????????????19 2.4.4 吊装系统的安装 ????????????????????????21 2.4.5 拱肋吊装程序 ?????????????????????????21 2.4.6 主拱肋及横撑的安装 ??????????????????????21 2.5 松扣和卸扣???????????????????????????23 2.6 主拱上立杆、吊杆、系杆及纵横梁的安装??????????????24 2.7 桥面系的安装??????????????????????????24 2.8 塔架的拆除???????????????????????????24

第三章 缆吊系统设计???????????????????????25

3.1 概述??????????????????????????????25 3.2 主吊系统设计??????????????????????????25 3.2.1 主吊装系统选择及布置?????????????????????25 3.2.2 复合式缆索吊机设计参数及计算结果???????????????25 3.2.3 卷扬机选择??????????????????????????25 3.3 工作天线系统??????????????????????????26

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3.3.1 工作天线的选择及布置?????????????????????26 3.3.2 工作天线设计参数计算结果???????????????????26 3.3.3 卷扬机的选择?????????????????????????27 3.4 吊具设计 ???????????????????????????27 3.4.1 概述?????????????????????????????27 3.4.2 缆索跑车设计?????????????????????????27 3.4.3 起吊滑车组设计????????????????????????27 3.4.4 吊点分配梁设计????????????????????????28 3.4.5 砼配重块的设计????????????????????????29 3.4.6 承索器设计??????????????????????????29 3.5 吊塔系统 ???????????????????????????29 3.5.1 吊塔塔体的组拼设计 ??????????????????????29 3.5.2 吊塔塔顶索鞍、塔脚铰脚的设计及布置 ??????????????30 3.5.3 横向抗风索的布置 ???????????????????????31 3.5.4 扣塔平衡索 ??????????????????????????31 3.5.5 吊塔避雷设施布置 ???????????????????????31 3.6 吊装系统试吊设计及实施 ????????????????????32 3.6.1 概述 ?????????????????????????????32 3.6.2 试吊运行试验的设计及实施 ???????????????????32

第四章 缆吊缆索系统分析计算 ?????????????????34

4.1 下游缆吊的系统?????????????????????????34 4.1.1 主索的计算??????????????????????????34 4.1.1.1 主索荷载 ??????????????????????????34 4.1.1.2 吊重后，计算跨中主索的最大张力 ???????????????34 4.1.1.3 计算跑车架设时跨中的垂度 ??????????????????35 4.1.1.4 塔前起吊时的主索张力及主索升角 ???????????????36 4.1.1.5 支座位移对主索的影响及其它因素对主索的影响 ?????????37 4.1.1.6 主索应力计算及索鞍处主索弯曲应力 ??????????????38 4.1.2 起重索计算 ?????????????????????????39 4.1.3 牵引索计算 ?????????????????????????40

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4.1.4 塔架高度的计算 ???????????????????????41 4.1.5 塔架自重 ??????????????????????????41 4.2 上游缆吊的计算 ????????????????????????41 4.2.1 主索荷载的计算 ???????????????????????42 4.2.1.1 主索荷载 ??????????????????????????42 4.2.1.2 吊重后，计算跨中主索的最大张力 ???????????????42 4.2.1.3 计算跑车架设时跨中的垂度 ??????????????????43 4.2.1.4 塔前起吊时的主索张力及主索升角 ???????????????44 4.2.1.5 支座位移对主索的影响及其它因素对主索的影响 ?????????44 4.2.1.6 主索应力计算及索鞍处主索弯曲应力 ??????????????44 4.2.2 起重索计算 ?????????????????????????46 4.2.3 牵引索计算 ?????????????????????????46

第五章 主索锚固系统 ??????????????????????49

5.1 主索地锚总体设计 ???????????????????????49 5.1.1 地质条件???????????????????????????49 5.1.2 基础类型及锚固方式??????????????????????49 5.1.3 主索地锚总体布置（总体布置见另图）??????????????49 5.1.4 主要材料???????????????????????????49 5.2 地锚基础设计 ?????????????????????????49 5.2.1 设计荷载???????????????????????????49 5.2.2 结构特点???????????????????????????49 5.3 地锚结构设计 ?????????????????????????50 5.3.1 外形设计???????????????????????????50 5.3.2 锚块构造???????????????????????????50 5.4 锚固系统设计 ?????????????????????????50 5.5 地锚验算 ???????????????????????????50 5.5.1 南县岸上游地锚稳定性验算???????????????????50

第六章 扣索的计算????????????????????????55

6.1 扣索计算 ???????????????????????????55 6.1.1 计算扣索靠边拱肋一侧的各层扣索的水平夹角???????????55

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6.1.2 扣索水平角??????????????????????????55 6.1.3 计算各边扣索产生的水平力和竖直力???????????????56

第七章 塔架稳定性计算?????????????????????59

7.1 塔架纵桥向风力的计算 ?????????????????????59 7.2 压杆稳定性与验算 ???????????????????????59 7.3 强度验算 ???????????????????????????61

第八章 边拱肋的受力计算 ???????????????????64 第九章 主拱肋抗风索系统布置 ?????????????????65

9.1 总述 ?????????????????????????????65 9.1.1 主拱的横向稳定性计算 ?????????????????????65 9.2 抗风索的选用 ?????????????????????????66 9.3 地锚的设置 ??????????????????????????67 9.4 抗风索的布置 ?????????????????????????67

第十章 施工观测控制??????????????????????68

10.1 拱肋轴线的控制 ????????????????????????68 10.2 扣塔及吊装塔架的拱肋安装中的偏移的控制 ????????????68 10.3 拱肋各扣点在各阶段的标高测量 ?????????????????68 10.4 缆索吊装系统主缆垂度及索力观测 ????????????????68 10.5 吊装锚碇的位移观测 ??????????????????????69

第十一章 安全保证措施?????????????????????70

11.1 组织措施 ???????????????????????????70 11.2 各作业组工作范围及操作注意事项 ????????????????70 11.2.1 吊装作业工班?????????????????????????70 11.2.2 测量观测小组?????????????????????????72 11.2.3 安全治安组??????????????????????????72 11.3 安全规章及措施 ????????????????????????72 11.4 安全措施 ???????????????????????????73

第十二章 机械设备、劳动力计划????????????????74

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12.1 主要机械设备计划 ???????????????????????74 12.2 劳动力计划 ??????????????????????????75

第十三章 施工工期安排?????????????????????76 第四篇 附件 ??????????????????????????77 缆索吊装整体布置图???????????????????????79 钢管拱吊装顺序图????????????????????????82 主塔结构图????????????????????????????83 主塔顶部结构图 ?????????????????????????84 塔架风缆索布置图????????????????????????85 主拱圈拱肋吊装时稳定风缆索布置示意图????????????86 各施工阶段扣索张拉力示意图??????????????????87 塔上张拉扣点结构图???????????????????????88 边拱锚固图 ???????????????????????????89 边拱锚固大样图?????????????????????????90 主桥施工步骤图?????????????????????????91

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第一篇 编制说明

1、根据进度要求以及工地的实际情况，特制定本施工组织设计；

2、本施工组织设计的编制考虑公司现有的人力、设备资源，以多年来桥梁施工的

经验为基点，以总工期限15个月作为控制进度目标，统筹考虑钢管拱的施工工艺，现场布置以及施工进度计划；

3、施工组织设计中列出的工、料、机具设备等计划，仅作为指导施工时参考用，

不作为最后的供应计划。其他各项数量如有出入时，应以施工预算中的数量为准。

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第二编 编制依据

本施工组织设计的编制以下列文件和资料为依据： 1、相关合同协议书；

2、《省道1831线南县茅草街大桥》两阶段施工图设计第二册—淞澧洪道桥第一分册，淞澧洪道桥主桥； 3、相关招标文件；

4、茅草街大桥监理实施办法；

5、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）； 6、《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）； 7、《公路工程施工安全技术规范》（JTJ076-95）； 8、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）； 9、《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）； 10、《钢结构设计规范》（GBJ17-88）。

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第三篇 施工组织设计 第一章 设 计 说 明

1.1 工程概况 1.1.1 桥位及结构形式

南县茅草街大桥是省道1831线跨越松澧洪道、藕池河西支、南茅运河及沱江的一座特大型桥梁。其中松澧洪道桥是最大的一座，其主桥按80ｍ＋368ｍ＋80ｍ三跨连续自锚中承式钢管砼系杆拱桥布置，主桥长528ｍ。主桥桥型设计为中承式钢管砼及双肋拱桥，主跨为368m，全桥跨径组合为4×45m(引桥)+80m(边跨)+368m(主跨) +80m(边跨) +6×45m(引桥)。引桥为预应力砼T梁；全桥吊杆和立柱间距为8m，设计总体布置如下：

图(1) 茅草街大桥设计总体布置图

粘土C50预应力砼简支T梁益阳C30钢筋砼墩柱桥Ⅱ填筑土C25钢筋砼桩基D150(1999年1月12日)C25钢筋砼承台C20封底C25钢筋砼桩基C25钢筋砼承台C20封底C25钢筋砼桩基Ⅱ立面ⅠⅢC50预应力砼简支T梁南县通航水位35.78(历史最高水位)施工水位30.30通航水位35.78(历史最高水位)设计水位H1%=36.13桥ⅡC30钢筋砼墩柱 C25钢筋砼桩基C25钢筋砼桩基流向C25钢筋砼桩基

Ⅲ平面ⅡⅠ2950

1.1.2 工程规模及建设工期

益阳茅草街大桥由主桥和两岸引桥构成，其主跨为净跨356m钢管砼双肋拱桥；南岸引桥4×45m预应力砼T梁，北岸为6×45m预应力砼T梁，全桥总长982.96m；桥面净跨15.0m+2×0.5m(防撞护栏)，全桥工程量为：结构砼42358m3；结构钢筋：3190.958T；预应钢材：471.160T；钢管及钢板：4674.258T。建设工期36个月，2005年7月28日完工。

1.1.3 桥位处地质、水文、航运、气象状况

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伸缩缝 2950益阳茅草街大桥A标项目经理部

1.1.3.1 工程地质状况

区域地质图上显示，桥区域内无大的隐伏断裂通过，区域地质稳定性较好，桥位处的地质构造主要为第四系更新统地层（主要分布在南咀岸）和第四系全统冲积层。桥位区覆盖层巨厚，其上部淤泥质粘土及砂层等承载力较低的地层，下部为硬塑～半坚硬粘土、亚砂土及卵石等承载力较高的地层，下卧基岩为泥岩与砂岩互层，成岩较差节理不发育，其中强风化层厚5.2～17.7ｍ，岩石较软，弱风化层岩质较硬岩石较完整，桥位区基岩埋深变化大，上部为力学性质较好的硬塑～半坚硬粘土、亚砂土及砂卵石等厚度为9.6～34.0m，河床部分基岩埋深34.8～49.8 m。 1.1.3.2 气象资料

桥址区域属中亚热带大陆性季风湿润气候，热量丰富，阳光充足，雨水充沛，冬季严寒期短,夏季暑热期长，湿度大，年平均气温16.9℃。最低月平均气温4.4℃，最高月平均气温29.1℃，历年最高气温39.20℃，历年最低气温-10℃，无霜期276天，年平均降雨量1202mm，多年平均降雨日数136.3天，年平均日照1756.81小时，年平均雾天23天，年平均降雪10天，最大积雪厚度21cm。

常年主导风向为北风，夏季主导风向为东南风，年平均风速2.5m/s，根据“全国基本风压分布图”，本区域基本风压500pa。 1.1.3.3 水文航运资料

淞澧洪道桥址处水文要素为： 设计流量： Q1/100=17900m3/s 设计流速： V1/100=2.07m/s

设计水位： H1/100=36.13m(1985年国家基准高程系统、下同) 通航水位： 采用1996年最高水位，HW=35.78m； 施工水位： H=30.30m(10月～第二年4月时段五年一遇) 1.1.4 设计采用的技术标准

(1) 桥面净宽：净15.0m+2×0.5m(防撞护栏)，全宽16.0 m (2) 设计荷载：汽车-20级，挂车-100，人群荷载3.5KN/m2

(3) 设计洪水频率：1/100设计水位，36.13 m（1985年国家基准高程系统、下同）

(4) 通航水位：35.78m（1996年最高洪水位） (5) 通航净空：Ⅳ-（1）级，通航净空8×60m

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(6) 地震基本烈度：地震动峰值加速度0.05ｇ，地震动反应谱特征期0.35ｓ (7) 设计基准风速：26.41m/s(20ｍ高度100年重现期10分钟年平均最大风速) 1.1.5 本方案设计依据

(1)《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》 JTJ025-86 (2)《公路桥涵设计通用规范》 JTJ021-89

(3)《钢管混凝土结构设计与施工规程》 CECS 28:90 (4)《钢结构设计规范》 GBJ17-88

(5)《省道1831线南县茅草街大桥两阶段施工图设计》[第二册（第一分册淞澧洪道主桥）] 1.2 主桥上部结构 1.2.1 主拱拱肋的结构

主拱拱肋采用中承式双肋悬链线无铰拱，计算跨径356.00mm，计算矢高71.20m，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.543，每片拱肋由4根Φ1000×18（22、28）mm Q345qc钢管组成，内灌C50砼作为弦杆，上弦和下弦横向两根钢管之间在拱脚至桥面处用平联钢板（厚δ=14mm）联接，在桥面以上用Φ650×10mm平联钢管联接（其中吊杆处平联钢管采用Φ650×16mm），在平联板内及吊杆处平联管内灌注C50砼，上、下弦之间用Φ550×10（12）mm钢管作为腹杆，组成桁式拱肋。拱肋为等宽变高度截面，宽3.20m，高度在拱脚径向为8.00m，在拱顶为4.00m。两肋中心距为19.30m，共设6组“米”字横撑和6组“K”字横撑，每道横撑均为空钢管桁架，由上、下弦Φ700×14mm（直撑）和Φ600×14mm（斜撑）及腹杆Φ299×8mm组成，另外在拱肋与桥面交接处，设置一道肋间横撑，主拱肋共设横撑14道。 1.2.2 边拱拱肋结构

边拱拱肋采用上承式双肋悬链线半拱，计算跨径74.00m，计算矢高为17.412m，矢跨比为1/8.5，拱轴系数m=1.543。每片拱肋由等宽变高度钢筋混凝土单箱单室箱形截面组成，肋宽3.20m，拱脚处径向肋高6.00米，拱顶处肋高4.00米，两肋间设有一组“米”字横撑和一组“K”字横撑，连同与边拱端部固结的预应力混凝土端横梁一起，组成一个稳定的空间梁系结构，边拱拱肋与主拱拱肋轴线处于同一直线上，且拱肋宽度相等，便于传递水平力。 1.2.3 钢横梁与轨道车钢纵梁

钢横梁从计算上可分三类：H1钢横梁，适用于边拱牛腿及拱肋与桥面相交处横

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梁，计算跨径L=15.30m，上、下翼板宽800mm，上翼板厚16mm，下翼板厚20~34mm，腹板厚12mm，梁高1340~1500mm，总重约9.0t；H2钢横梁为立柱横梁，计算跨径L=19.30mm，上翼板宽800mm、厚16mm，下翼板宽800mm、厚20~34mm，腹板厚12mm，梁高1340~1500mm，总重约12.8t；H3钢横梁为吊杆横梁，计算跨径L=19.30mm，上翼板宽800mm、厚16mm，下翼板宽800mm、厚20~34mm，腹板厚12mm，梁高1340~1500mm，总重约13.0t； 1.2.4 立柱

立柱均为Φ800的钢管混凝土构件，其中6、7、8、9号立柱之间设有横系梁。 1.2.5 吊杆

吊杆标准间距为8.0m，采用镀锌高强低松驰73φS7钢丝束，PE防护，

,

采用加装有位移释放装置的OVM-LZM型冷铸镦头锚，分别锚于主拱拱肋的平联钢管顶和钢横梁的下翼缘。吊杆考虑换索，换索时可用专用构件作为构件作为临时吊杆支承钢横梁，拆除旧吊杆，再装上新吊杆。 1.2.6 桥面板

桥面板由桥面板钢纵梁、预制钢筋混凝土π型板、现浇8cm厚铣削钢纤维混凝土及5cm厚细粒式沥青混凝土铺装层构成。桥面板钢纵梁采用施工方便、易于维修的焊接工字钢梁，上、下翼板宽400mm，厚10mm，腹板厚10mm，梁高500mm，横向共设六组，纵向采用高强度螺栓与钢横梁连接，预制板长750cm（端预制板为710cm），全高为18cm，肋宽25~30cm，翼板厚12cm，边板宽185cm，中板宽210cm，预制板通过纵、横向湿接缝与桥面板钢纵梁及钢横梁连接，预制板纵向湿接缝宽30cm，横向湿接缝宽50cm，湿接缝隙混凝土采用C40补偿收缩混凝土。8cm厚铣削钢纤维混凝土层计入受力截面。 1.2.7 系杆

采用OVMXG.T15-31钢绞线拉索体系，全桥共22束，

，系杆

外包双层PE热挤塑护套，同时设置了系杆保护箱。为了能快捷施工、方便换索、准确定位及可靠运营，设计了带简易滑动轴承的系杆支撑架。每束系杆索的设计索力为400t，在全部施工过程中每索只需张拉一次，成桥后再集中调整一次索力（考虑钢绞线的应力松弛等影响），为方便换索，每边各留有一束备用束孔。 1.2.8 拱上各构件之间的关系

桥面结构由钢横梁、轨道车钢纵梁、桥面板（含桥面板钢纵梁）组成，桥面荷

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载直接由钢横梁与桥面板的联合梁承担。荷载由桥面板传递给钢横梁，再由钢横梁传递给立柱（吊杆），最后传递给拱肋。钢横梁采用施工方便、易于维修的焊接工字钢梁，桥面板采用装配式钢筋混凝土π板与钢纵梁相结合的联合梁，轨道车钢纵梁主要用于支承钢梁检查车的轨道，同时还用于增强桥面的整体性、改善钢横梁的受力条件。

这样，钢横梁、轨道车钢纵梁、桥面板组成了长约528m、宽16m的连续板结构。钢横梁与立柱或边拱拱肋间以KQGZ1500型双向活动抗震双曲面钢支座相连，以释放弯矩及温度力。

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第二章 缆吊安装方案总述

步骤一完成主索地锚以及6、7号主墩的浇注步骤六钢管砼的压注步骤二塔架的拼装步骤七扣索的拆除及吊杆索的安装步骤三完成主索的架设步骤八钢纵、横梁的安装步骤四安装钢管拱步骤九桥面板的吊装步骤五钢管拱的合拢步骤十塔架的拆除

图（2）缆索吊施工过程示意图

2.1 吊装系统 2.1.1 概述

淞澧洪道桥位于1831线，横跨淞澧洪道，地势平坦，地质条件较差。按《省道1831线南县茅草街大桥两阶段施工图设计（淞澧洪道桥）文件》要求，钢管拱节段采用缆索吊装方案施工，同时吊杆横梁、纵梁、桥面板等安装也利用缆索吊装系统来实施。

全桥共设四套主索吊装系统。吊装索塔安置于扣塔顶部，吊装索塔与扣塔之间铰接，以最大限度减小对扣锚系统干扰。缆索吊装系统设计时将两套吊装系统合为一组，可以方便地组合，便于拱肋及其构件安装。

依据每组吊装系统由2套（一组由2×6根Φ47.5；另一组由2×9根Φ39.5）钢丝绳作主承重索组成的总体设计，结合设计吊装重量为65T的情况，确定每吊段拱肋由两套四吊点抬吊，纵向吊点用钢丝绳串联，每组吊装系统用两套牵引系统以实现同步运行，各吊点独立布置起吊系统以适应拱肋节段的任意倾角，便于安装。考虑实际吊重主吊系统4个吊具按承重20T设计，起吊索用Φ22mm钢丝绳走8线，用1台10T中速双筒卷扬机作起吊动力。

主索道上的两个吊点串联后由一套牵引绳联动，串联间距为拱肋的捆绑点水平距离，牵引索用Φ28.5mm钢绳走2线，两岸各用一台10T中速双筒卷扬机作牵引动力（一岸收，一岸放）。

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2.1.2 吊装索塔

吊装索塔立于扣塔塔顶，吊塔与扣塔的连接形式为铰接。吊塔采用乙型万能杆件组拼成双柱门式，塔高约20m，每柱截面2m×4m，每肢为4N1，吊塔纵向宽为4m，横向宽28m（塔顶）,塔顶设索鞍平台(如图3示)。

4.8mN21N8150.282N142N14N3N3N29N3N3N29N3N3N3N11ˊN22N3N11N3134.28铰133.26图（3）吊塔布置图

2.1.3 承重主索

塔架主跨为371.5m，后锚端跨径分别为300m和285m（益阳岸）、240m和190m（南县岸）。全桥共设四套主索吊装系统（对应上、下游拱肋各二套），下游由二套6?47.5m钢丝绳组成，单根长度为995 m，重载垂度为L/13.3，空载垂度为L/17.9；上游由2组9?39mm钢丝绳组成，单根长度为967m，重载垂度为L/13.3，空载垂度 为L/17.5。钢丝绳抗拉强度为1700Mpa。 2.1.4 起吊系统

每套主索上布置2个吊点，上游主索（2×9?39mm钢丝绳）共布置4个吊点，每个吊点采用?22mm的钢丝绳（抗拉强度为1700Mpa）走8线。下游同上游布置。每一拱肋节段用每组主索系统上的4个吊点抬吊，每个吊点用1台10T中速双筒卷扬机作为动力机械。

横撑节段用上、下游内侧的2套主索上的其中两个吊点进行抬吊。 2.1.5 吊装锚锭

南县岸下游采用桩式地锚，由4×Φ2.2m，桩长49m，上用10m×10m×2.5m 承台联系组成，其余采用重力式捆绑砼地锚，每个地锚约为1300m3。全桥共设4个

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锚碇。 2.2 扣挂系统

扣索系统由锚固点、扣塔、扣索、和塔上张拉台座四大部份组成。扣索分别由边拱肋和主拱肋端的锚固点，至塔上张拉端进行张拉、调整。扣塔两侧同一索号的扣索采用按比例同时张拉和调整索力的张拉方案。 2.2.1 扣塔

扣塔立于6#、7#墩拱座顶面，扣塔与拱座连接形式为固结，杆件埋入拱座内，扣塔采用乙型万能杆件组拼成双柱门式塔，塔高约为105.26m（标高：28.0m~133.26m），扣塔横向宽24m，两塔中心距为371.5m，塔架采用变截面形式（①28.0m~72.0m：每柱截面为6m×8m；②72.0m~128.0m：每柱截面4m×6m；③128.0m~133.26m：设扣索锚箱），单塔重约1000T。由于吊塔支撑于扣塔上，因此对扣塔应作专门验算。

133.26128.0128.0N3N3N3N3N3N14N3N11N11N3N3N3N8N11N11N11ˊN22N11N1172.0N11AN8N8N14AN22N5ˊN29N22N22N3N8N8N11N112.2528.0N8正立面侧立面

图（4）扣塔布置图

2.2.2 扣索

扣索由多束Φ15.24低松驰高强度钢铰线组成。 2.2.3 锚固体系

扣索在主拱肋一侧前索锚固于反力梁上，在边拱一侧背锚固于边拱（如图5）。

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扣索3'11索φ15.24扣索5'12索φ15.24扣索2'7索φ15.24扣索3'13索φ15.24扣索1'6索φ15.24扣索6'8索φ15.24系杆索60.1483.72202.1470.949748780.6173.5防滑钢板18071立面图60.1483.72202.1470.949730048722.5122.511.25122.530扣索在边拱顶面出口平面图

图（5）边拱锚固示意图

2.2.4 张拉体系

张拉体系由张拉台座、张拉设备及锚具组成。张拉台座设于扣索锚箱各张拉层上（如图6）采用YC-24千斤顶对扣索进行逐根分级对称张拉。

N7433836133.26N3N8A6#654钢管拱侧2 22N1A375N616612772边拱肋侧7261128.03245N4N55#4#3##2b1#I36246303a万能杆件1600B扣索扣索扣索扣索B-B剖2 22I45400扣索I367517510017575BA-A剖面图

图（6）塔上张拉点结构图

2.3 稳定措施 2.3.1吊装索塔

吊装索塔立于扣塔之上，与扣塔间的连接形式为铰接。在吊塔拼装过程中先固

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定，在稳定措施布置完成后解除固定，恢复铰接。吊塔横向稳定性通过布置横向抗风索来实现，吊塔上下游两侧各布置两组（每组2Φ28mm）钢丝绳作浪风索。 2.3.2 扣塔

扣塔由于风荷载、吊塔(吊装施工前期向岸倾斜，后期朝河心倾斜)以及扣索的作用产生不平衡力，扣塔的变形可以通过经纬仪与塔脚的应变片读数进行控制，在扣塔两侧加设扣塔平衡索作为稳定措施以保证塔架正常、安全的工作。 2.3.3 拱肋安装过程中的横向稳定

益阳茅草街大桥拱肋节段为单肋安装，待同一岸上、下游同一节段安装就绪后，紧接着安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段单元。一个双肋节段单元形成，结构本身的横向稳定是安全的。对于尚未形成双肋节段单元前的一个单肋节段，布置抗风索辅助横向稳定。 2.4 拱肋吊装施工方案 2.4.1 方案总述

拱肋节段安装采用斜拉扣挂式无支架缆索吊装方案。拱肋钢管桁架顺桥向半跨分为11个节段，中间一个合拢段，横桥向分为上、下游两肋，全桥两条拱肋分为46个节段。拱肋肋间由“K”形和“米”形撑相连，全桥横撑共计14道，吊装时为单肋单节段吊安，因此全桥共计60个吊装节段，最大节段吊装重量为65T（不含扣点重量），其中肋间横撑最大重量约40T。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨拱肋11个节段，其中设6个正式扣段和5个临时扣段。第一扣段含三个节段（其中含两个临时扣段）、第二、三、四扣段含两个节段（其中各含一个临时扣段），第五、六扣段为两永久扣段，待节段就位接头张拉正式扣索后，拆去前面临时扣索（临时扣索采用钢丝绳或钢绞线）。并对临时扣段进行焊接。节段为单肋安装，单肋节段安装就位后拉浪风索，确保横向稳定，待上下游同一节段吊装就位后，安装相应连接横撑，即完成一个双肋节段。

由于上下游主拱肋相距较远，采用一套吊装系统，虽然节约设备费用，但需塔上多次横移，花费时间较多，拱肋空中悬挂时间较长，不利于施工安全，因此我们采用上下游四套（二组主索）吊装系统进行安装。吊装时，每根主拱肋节段由四个吊点抬吊；肋间横撑由于重量轻且位置居中，由内侧两个吊点抬吊，这样大大减少吊装时间，减轻了工人劳动强度，提高了吊装安全性能，加快了施工进度。

拱肋节段工厂制作经预拼验收合格后出厂，经专用船只运至桥位处在安装节段

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正下方江面上停靠，起吊、纵移、落位，南北岸分别同时自拱座1＃拱肋节段开始对称安装。全过程必须进行施工监控。空钢管拱肋合拢，并调整线型、标高至符合设计要求后进行各正式扣段接头焊接形成无铰拱，然后予以逐级松扣，使空钢管拱肋呈自重作用下的无铰拱状态，从而完成全部主拱节段吊装。 2.4.2 拱肋吊装施工现场布置

拱肋吊装施工现场布置由起吊安装系统、拱肋扣索系统和稳定系统组成。起吊安装系统由吊塔、吊锚及吊装索缆等构成，其中吊塔放置于扣塔之上，通过铰脚与扣塔相连；拱肋扣索系统由扣塔、扣索锚结构及钢绞线扣索等几部分组成。稳定系统由平衡索、浪风索等构成。现场总体布置如图(7)所示。

913.45南县300.96283.96149.6371.48190.56149.6240.41茅草街大桥缆吊系统示意图益阳131.63124.00a107.359131.63a124.00b6b说明：1、本图单位均采用ｍ；2、扣索水平角见图吊-8；3、扣索张拉在塔架上进行，另一端 锚固在钢管拱和边拱肋上。 54321后K0+858.8324841.0K0+875.832风缆53.8935.030.030.030.028.0通航水位35.78（历史最高水位)施工水位30.326.0（1999年1月12日）设计水位36.1338.31830.030.030.030.5C25砼填土32.032.032.032.030.01727.541号墩2号墩3号墩4号墩号墩4580K1+161.832号墩K1+529.832号墩80号墩号墩45号墩23号墩K1+722.1326.85号墩K1+771.982号墩号墩地锚钢管拱 钢横撑 钢管拱钢管拱 地锚9.3地锚150.28128.0

图（7） 拱肋吊装系统总体布置图

2.4.3 拱肋吊装施工工艺流程图

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拱肋节段工厂制作

船运至桥位

节段起吊、纵移、就位螺栓连接

节段扣索设置、扣索调整、松吊点

完成同岸上、下游同号节段安装

拱肋间横撑安装、完成一个双肋节段吊装单元

扣索索力及拱肋节段标高的调整

焊接临时扣索接头 否

是否已完成全桥44个拱肋节段及相应位置肋间横撑的安装

是

拱肋合拢

精调、固定合拢装置，各接头焊接形成无铰拱 逐级松扣

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＝238+475＝713N/mm2 应力安全系数：K=σ

max

/σ=1700/713=2.4>［2］

箱肋拱ａ＝31.51钢管拱ａ＝27.82图(19)

4.2.2 起重索计算

(1)、跑车中起吊索采用Φ22钢丝绳走“8”布置有效绳数n=8,转向滑轮 c=2；查表得：a=7.02（说明滑轮采用η＝0.98球轴承滑轮） (2)、起重卷扬机收紧拉力 y=p×u /a其中：

p=1/2(p2+p3+0.5p4)=1/2(13.2+2.1+32.5)=23.9ｔ 考虑起吊的不均匀受力和起吊时的冲击影响取u=1.2 y=[p×u]/a＝[23.9×1.2]/7.02

=4.08ｔ<[0.7×8=5.6 t]

故：我们可以采用8ｔ卷扬机作为动力装置。 (3)、起吊索安全系数 K

拉力安全系数： K=Tmax/y=24.25/4.08=5.9>[5]

起重滑轮和转向轮的直径D，要求大于20倍钢丝绳直径， 故：D≥22mm×20＝440mm故D可取 450mm

起重索弯曲应力按 σ=T/F+(3/8)×[(E×δ)/D]

=40800/174.27+(3/8)×[(75600×1.0)/450] =234.1+63＝297N/mm2 K=σ

max

/σ=1700/297=5.7>［3］

4.2.3 牵引索计算

由前面计算可知跑车吊运拱肋在塔架前10ｍ处时，主索升角γ=16.80转向轴为球轴承η=0.98，跑车运行阻力系数μ=0.01（Sinγ=0.289;Cosγ=0.957）。

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r牵引索10吨卷扬机图(20)

1、跑车运行阻力W1

W1=P×Sinγ+μ×P×Cosγ

=50.4×0.296+0.01×50.4×0.955 =14.92+0.48=15.4 (t)

2、起重索运行阻力W2

计入冲击时ｙ＝[ P×ｕ]/ａ＝4.08ｔ

W2=2（1-?ａ＋ｂ）ｙ＝2×（1-0.98（5+4））×4.08＝1.4 3、后牵引索的松驰张力W3不大，故不计入。

W =W1+W2＝15.4+1.4＝16.8ｔ 由于在跑车上设一动滑轮故

y=1/2×W=16.8/2＝8.4t（靠近主塔的紧张地段采用5t卷扬机辅助牵引） 因此，我们采用10t的卷扬机能够满足要求。

吊装系统计算结果

复合式缆索吊机计算结果（一套，起吊索走8线） 表(11)

编 号 1 分 析 项 目 设计吊重（不包括配重、吊点等） 张 力 主索重载安2 全系数 弯曲应力 2.4≥[2] 2.04≥[2] 接触应力 3.85≥[3] 3.73≥[3] A号主索 65KN 3.5≥[3.5] D号主索 65KN 3.5≥[3.5] 第 47页

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3 φ28牵引索安全系数 φ22起吊索4 安全系数 5 6 7 备注 2、全桥共设两套。 卷扬机拉力 起 吊 吊塔对扣塔的竖向压力 吊塔对扣塔的水平推力（包括风力） 1、 当牵引力较大时，另有5T卷扬机辅助牵引； 40.8KN 40.8KN 约450KN 约250KN 接触应力 牵 引 5.7≥[3] 84KN 5.7≥[3] 88KN 张 力 张 力 5.3≥[5] 5.9≥[5] 5.3≥[5] 5.9≥[5]

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第五章 主索锚固系统

5.1 主索地锚总体设计 5.1.1 地质条件

茅草街大桥益阳岸吊锚场地位于桥台后经压实的路基上，地质条件较好。南县岸桥位区覆盖层巨厚，其上部一般为软—可塑的淤泥质粘土，可塑状为主的粘土及细砂层，它们的力学性质差，承载力较低，并且总厚度一般大于二十米。下部为硬塑—半坚硬状的粘土、亚砂土及砂卵石等承载力较高的地层，下卧基岩为泥质较硬岩石较完整，桥位区基岩埋深变化大，上部力学性质较好的硬塑—半坚硬粘土、亚砂土及砂卵石等厚度为9.6—34.0ｍ，基岩埋深45ｍ。 5.1.2 基础类型及锚固方式

(1) 主索地锚基础型式。根据吊锚所在地质情况，设计吊锚益阳岸及南县上游岸采用重力式锚碇；南县岸下游由于地质情况采用桩式锚碇。

(2) 主索索股锚固方式

重力式地锚主索套在后墙下部的捆垄上，捆垄由工字钢及枕木捆扎而成；桩式吊锚主索套在承台上部的桩头上。

5.1.3 主索地锚总体布置（总体布置见另图） 5.1.4 主要材料

(1) 混凝土：采用25号片石砼。

(2) 钢材：普通钢筋直径大于10mm的采用Ⅱ级钢筋，小于等于10mm的采用Ⅰ级钢筋。 5.2 地锚基础设计 5.2.1 设计荷载

主索锚碇基础设计荷载及内力 表(5)

　　 　部位项目主索水平角张力(KN)设计荷载水平分力(KN)垂直分力(KN)益阳岸上游地锚19.7404038041362益阳岸下游地锚18.7404038271295南县岸上游地锚32404034262141南县岸下游地锚26.1404036281777 4.2.2 结构特点 第 49页

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南县岸下游吊锚为桩式锚，桩径为2.2m，桩长为49m。其余为重力式锚，只考虑土压力，基底摩擦力作为安全储备。 5.3 地锚结构设计 5.3.1 外形设计

另见详图。 5.3.2 锚块构造

影响锚块尺寸的主要因素有：主缆拉力，锚固框架安装标高、锚索布置等。 在根据以上因素初步拟定其结构尺寸后，进行主缆力及自重作用控制截面的抗剪能力验算，并结合地形与上部构造物等因素，对构造进行细化，最终确定锚碇尺寸。

5.4 锚固系统设计 5.5 地锚验算

5.5.1 南县岸上游地锚稳定性验算： (1)土压力计算：

①深度为0m时；其中

＝

φ:由地质资料查得14.80，C：为24.8kpa 其中

＝

＝1.2985≈1.3

故：p＝2×24.8×1.3＝64.48

②深度为6m时，（γ按《简明公路施工手册》取16～19KN/ｍ3）取17.5 （KN/ｍ3）

=177.45+64.48=242kpa 故

=1/2(64.48+242)×6=919.23KN/m

南县岸地锚横桥向宽13m，故主索作用在地锚每米的力为T

T＝H/13＝（Cos32）×4040/13=3426/13=264KN/m

(2)、抗拉稳定系数： ①地锚受到的摩擦力F：

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