矮寨特大悬索桥施工控制实施方案

湖南省吉首至茶洞高速公路 第6A协议段矮寨特大悬索桥 施工控制方案 路桥集团国际建设股份有限公司 2023年 11 月 目 录 1.项目概况与特点1 2.施工监控的必要性、目的与目的2 2.1施工监控的必要性2 2.2施工监控的目的4 3.施工监控内容与方案5 3.1施工控制参数的选取5 3.2监控计算内容5 3.2.1前期结构分析6 3.2.2主塔施工期结构分析7 3.2.3缆索施工期结构分析7 3.2.4主梁架设期结构分析8 3.3监控测试内容与方案8 3.3.1监控测试工作内容8 3.3.2线形监测9 3.3.3塔、梁应力监测11 3.3.4主缆缆力监测16 3.3.5吊索索力监测16 3.3.6温度场监测17 3.3.7应变测点采集仪器位置优化18 3.3.8主缆温度测点采集仪器位置优化20 4.施工程序及异常情况的对策21 4.1施工程序21 4.2施工监控基本工作流程22 4.3异常情况对策23 5.施工监控最终目的及成果形式24 6.监控实行组织研究组织形式及人员安排25 6.1监控现场结构组织方案25 6.2监控人员总体安排25 6.3施工监控工作流程示意图26 6.4监控中各单位的工作协作26 7.研究工作部署（涉及人员、设备等进场计划等）27 7.1人员及设备配备27 7.2人员开展研究及进出场时间安排28 7.3仪器进出场时间安排28 8.主桥施工监控各阶段工作流程28 8.1前期计算阶段28 8.2桥塔施工阶段30 8.3主塔完毕、缆索系统施工准备期30 8.4猫道架设完毕31 8.5基准索股架设31 8.6其它索股架设32 8.7索股架设完毕32 8.8主梁吊装阶段33 8.9桥面铺装阶段33 8.10成桥恒载状态34 8.11项目总结34 1.项目概况与特点 吉茶高速公路是湖南省的一条重要旅游通道，由于项目所在区域独特的自然地理条件和丰富的社会文化背景，2023年4月交通部将其纳入全国首批公路勘察设计典型示范工程项目。 矮寨特大悬索桥为吉茶高速公路的控制性工程，桥位处距吉首市区约20公里，于K14571.30处跨越矮寨镇（G209 2303公里处）附近的山谷，德夯河流经谷底，谷底标高约240m，桥面设计标高与地面高差达330m左右，山谷两侧悬崖从900m到1300m之间变化。 矮寨特大悬索桥为塔梁分离式单跨双索面钢桁加劲梁悬索桥，主缆的孔跨布置为242m1176m116m，主梁全长1000.5m；主桥横桥向设2横坡，桥面系宽24.5m，钢桁加劲梁全宽27m。主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS），单束索股由127根公称直径为5.25mm、公称抗拉强度为1670MPa的高强度镀锌钢丝组成，排列呈近似正六边形，紧缆后主缆为圆形，索夹内直径为855mm吉首岸边跨、844mm（中跨和茶洞岸边跨），索夹外直径为870mm吉首岸边跨、859mm（中跨和茶洞岸边跨），索股锚头采用热铸锚；主索垂跨比F/L1/9.6，主索中心距为27m，采用平面索布置；每根主缆中，从吉首岸锚碇到茶洞岸锚碇的索股有169股（通长索股），吉首岸边跨另设6根索股灾吉首岸主索鞍上锚固（背索）；全桥采用71对吊索，吊索标准间距14.5m,端吊索间距29m；主跨梁高（主桁中心线处）7.5m；主梁桥台处设竖向支座和横向抗风支座。 索塔采用双柱式门式框架结构，由扩大基础、塔座、塔柱（上塔柱、中塔柱、下塔柱）和横梁（上横梁、中横梁）组成。索塔自基础以上高129.316m吉首岸、61.924m（茶洞岸）。 本桥采用预应力锚固系统，由索股锚固连接器和预应力钢束锚固系统构成。吉首岸重力锚散索长度29米，锚固长度25米；茶洞岸隧道锚散索长度29米，锚固长度43米。 本桥结构存在以下特点 边跨缆索不对称。由于锚碇布置位置的需要，边跨缆索的水平跨度在吉首岸为242m，在茶洞岸为116m，两边跨缆索不对称，导致主缆及锚碇受力不同，线形、索股数量也不同，在施工控制中需要区别对待。 图1-1 主桥总体布置图 图1-2 主梁断面图 2.施工监控的必要性、目的与目的 2.1施工监控的必要性 从上世纪90年代到现在，全球范围内掀起了一股建设大跨度悬索桥的热潮。上世纪90年代修建的悬索桥中，就有7座主跨跨径超过千米。他们分别是日本明石海峡大桥（主跨跨径1991米，居世界第一）、丹麦大海带桥（主跨跨径1624米，居世界第二）、中国润扬长江公路大桥（主跨跨径1490米，居世界第三）、中国江阴长江公路大桥（主跨跨径1385米，居世界第五）、中国香港青马大桥（主跨跨径1377米，居世界第六）、瑞典滨海高桥（主跨跨径1210米，居世界第九），尚有日本的尾道－今治线上的来岛二桥、三桥（主跨跨径分别为1020米、1030米）。国内正在建设的工程中，舟山连岛工程中的西堠门悬索桥将以跨径1650米位于中国第一、世界第二，武汉阳逻长江公路大桥主跨达1280m，建成后将与美国金门桥并列，居世界第八位。除了上述跨径大于千米的悬索桥之外，中国已经在上世纪90年代中建成主跨为648m的厦门海沧大桥、主跨为900m的西陵长江大桥、888m的广东虎门大桥、452m的广东汕头海湾大桥、960m的湖北宜昌长江大桥及612m的重庆鹅公岩长江大桥。可以说，中国的悬索桥建设已经位于世界前列。 悬索桥是一种以缆索为重要承重构件的柔性桥梁，缆索长度和线形对全桥的几何形状和受力具有决定性影响，因此，悬索桥设计和施工中必须保证缆索长度和线形的准确。悬索桥缆索的长度和线型是通过事先精确计算、制造和安装时严格控制误差来保证的，施工中进行调整的措施非常有限。因此，悬索桥施工监控的计算成为施工中极为重要的环节。另一方面悬索桥在施工过程中存在着各种各样的随机因素，它们都也许影响悬索桥在施工过程中的安全和成桥后线形。通过施工实时监控，掌握实际荷载情况并结合测量得到的结构状态，找出结构产生误差的因素，并通过以后各阶段的各种也许的修正来保证施工过程中结构的安全，使成桥状态最大也许地逼近设计内力和线形。 从设计到施工，由于各种计算或施工误差，悬索桥实际所呈现的线形和内力与设计者当初的意图往往有很大的差距。这种引起误差的因素重要有以下几种 ① 设计时的计算误差。对于主缆的计算，设计单位和施工监控单位采用的方法不同样，对于一些参数的解决也有较大的差异，并且在设计过程中没有也不也许全面考虑施工中存在的各种因素。因而，施工监控中不能直接采用当初设计时所计算的用于控制施工的各种参数值。 ② 施工中结构定位存在的误差。实际施工中，索塔、锚碇的定位不可避免地存在误差。当索塔或锚碇的实际位置与设计不符时，必然影响到主缆的线形，进而对结构的内力和主梁的线形产生影响，因此必须对施工监控数据进行修正计算。 ③ 施工中还存在着其它误差，如材料特性、安装精度、环境温度等，都将影响结构线形和