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第一篇 设计第一章 概论3

第一节 自然条件3

一、气候状况3

二、水文条件4

三、地形及地貌5

第二节 地质情况6

一、桥位区域地质描述6

二、工程地质与地震6

第三节 航运要求8

一、航运状况8

二、通航净空8

第四节 桥位选择8

第二章 总体设计9

第一节 技术标准及设计指标9

一、技术标准9

二、设计指标9

第二节 设计规范及标准10

第三节 设计荷载及组合10

一、主要设计荷载10

二、主要荷载组合11

第四节 结构形式11

一、桥型选择11

二、总体布置12

三、结构型式12

第五节 结构总体计算分析14

一、结构计算理论简介14

二、虎门大桥悬索桥的总体计算分析结果16

三、对结构总体尺寸的讨论22

第三章 索塔与基础24

第一节 东塔基础设计24

一、地质条件24

二、基础形式选择24

三、基础的受力验算及其主要计算结果25

四、东塔基础的换算结构26

五、主要材料及力学指标27

第二节 西塔基础设计27

一、地质条件27

二、基础形式选择27

三、基础的受力验算及其主要计算结果27

四、主要材料指标及构造要求29

第三节 索塔塔身设计29

一、国内外已建或在建的钢筋混凝土索塔29

二、尺寸的拟定29

三、荷载及其组合32

四、塔身计算原则及主要计算结果33

五、塔柱的配筋及系梁的配索35

六、主要材料及力学指标38

第四节 附加设施39

一、观光平台39

二、塔顶鞍罩39

三、塔内升降机及爬梯39

第五节 施工的主要要求39

一、塔柱39

二、系梁40

第四章 锚碇与基础41

第一节 概述41

一、锚碇型式41

二、锚碇设计的一般步骤42

第二节 锚碇总体设计42

一、地质条件42

二、基础类型及锚固方式43

三、总体布置44

四、主要材料45

第三节 基础设计45

一、荷载条件45

二、结构特点45

三、整体计算46

四、地下连续墙基础应力验算46

第四节 主缆锚固系统设计47

一、锚固系统构造47

二、锚固系统分析49

第五节 混凝土锚体设计50

一、外形设计50

二、锚块构造及控制截面剪力验算50

三、锚体内力分析及配筋验算51

第六节 锚碇混凝土裂缝控制51

一、基础温差52

二、浇筑层上下层温差53

三、控制混凝土温度裂缝的方法53

第五章 主缆56

第一节 概述56

第二节 主缆材料及构造57

一、钢丝57

二、索股57

三、锚头58

四、缠绕钢丝59

第三节 结构设计与受力分析60

一、设计基本参数的确定60

二、成桥线形及计算分析方法61

三、主缆系统设计计算63

四、虎门大桥悬索桥计算结果64

五、制作长度计算66

第四节 施工架设过程计算分析67

一、施工计算的作用67

二、施工计算分析方法67

三、施工控制67

第五节 索股及锚头的设计制作要求68

一、预制索股68

二、索股锚头70

第六节 附属设施71

第六章 吊索72

第一节 结构布置型式及连接方式72

一、布置型式72

二、连接方式73

第二节 结构设计74

一、吊索长度的确定74

二、技术要求、工艺要求及成品检验75

第三节 结构构造77

一、材料77

二、构造78

第七章 主、散索鞍及索夹81

第一节 主索鞍概述81

一、主索鞍分类及其构造形式的选择81

二、主索鞍的主要构造83

第二节 散索鞍概述85

一、散索鞍分类及结构形式的选择85

二、散索鞍的主要构造86

第三节 索夹概述87

一、索夹的类型及主要结构87

二、索夹的构造要点88

第四节 结构设计与计算分析89

一、有关设计参数89

二、主索鞍的主要设计计算89

三、散索鞍的主要设计计算92

四、索夹的设计计算94

第五节 主、散索鞍和索夹的制造工艺要点96

一、铸造工艺96

二、焊接工艺97

三、热处理97

四、无损探伤98

五、缺陷的修补98

六、机械加工98

第六节 表面处理及涂装100

第七节 存放与发运100

第八节 主、散索鞍及索夹制造工艺流程101

一、主、散索鞍铸焊方案工艺流程101

二、索夹制造工艺流程102

第八章 加劲梁103

第一节 主体工程103

一、截面形式的选择103

二、节段模型试验103

三、国内外大跨径悬索桥加劲梁截面型式103

第二节 材料104

一、钢材104

二、焊接材料105

三、螺栓105

第三节 结构设计与构造106

一、总体设计106

二、连接方式106

三、梁段划分106

四、结构特点106

五、支座111

六、梁端伸缩缝112

七、临时设施112

第四节 结构的受力分析及强度、疲劳验算116

一、计算荷载116

二、计算分析体系116

三、主要验算内容118

第五节 钢箱梁施工方案设计120

一、钢箱梁的加工工艺流程120

二、钢箱梁安装方案121

三、临时联接件设计121

第六节 附属工程124

一、防撞护栏及路缘带124

二、照明灯柱124

三、维修检查车124

四、航标指示设备124

第九章 施工猫道设计125

第一节 结构构造125

一、总体布置形式125

二、猫道承重索125

三、猫道面层的布置127

四、抗风系统127

五、横向走道128

六、照明及警示设备128

第二节 猫道用材料128

一、钢丝绳128

二、面层材料129

三、调节拉杆及连接销129

四、承重索锚头129

第三节 设计计算130

一、钢丝绳计算弹性模量取值130

二、设计荷载130

三、猫道线形控制131

四、承重索强度校核131

五、预埋件及连接件的强度验算132

第四节 线形调节装置132

一、线形调节132

二、拉杆长度及初始位置的确定133

第五节 体会133

一、关于施工猫道的施工误差和精度控制133

二、关于抗风缆的设置问题133

三、控制猫道对主塔产生的水平力差的问题134

四、关于承重索直径和面层采用的问题134

第十章 防腐涂装及抽湿系统设计135

第一节 综述135

一、防腐工程的重要意义135

二、国内外沿海地区桥梁及钢结构涂装概况135

第二节 虎门大桥悬索桥钢结构防腐涂装要求136

一、钢箱梁136

二、主缆136

三、吊索137

四、锚碇钢框架137

五、主索鞍、散索鞍、索夹、支座137

六、其它137

第三节 虎门大桥悬索桥防腐涂装设计方案137

一、设计方案137

二、实施方案144

第四节 除湿系统144

一、概述144

二、虎门大桥悬索桥的除湿系统144

第十一章 桥面铺装设计148

一、钢桥面铺装方案148

二、虎门大桥悬索桥桥面铺装方案的选择148

三、虎门大桥悬索桥桥面铺装实施方案150

第二篇 施工第一章 施工概况153

一、工程规模153

二、施工场地布置153

三、施工步骤与顺序155

四、施工方法及机械设备156

五、施工工期及施工单位158

六、施工管理160

七、造价及主要经济指标162

第二章 索塔施工164

第一节 概述164

第二节 索塔施工测量控制164

一、索塔施工对测量控制的技术要求164

二、索塔施工首级控制网与局部控制网的建立与施测165

三、索塔施工测量控制方法167

第三节 基础施工168

一、东塔基础168

二、西塔基础173

第四节 塔身施工174

一、东塔身174

二、西塔身施工特点179

三、索塔竣工测量情况183

第五节 塔顶施工设施184

一、概述184

二、塔顶吊机和电梯的设置184

三、塔顶工作平台184

四、塔顶门架187

五、预埋件189

第三章 锚碇施工192

第一节 概述192

第二节 西锚碇施工192

一、基础192

二、锚碇体施工196

三、锚体大体积混凝土施工199

四、锚碇顶盖的施工201

第三节 东锚碇施工特点202

一、基坑开挖及防护202

二、基础的分块浇筑与连接缝（湿接缝）206

三、锚碇顶盖施工207

第四节 锚碇附属工程的施工207

第四章 索鞍的制造与安装208

第一节 概述208

一、主索鞍与散索鞍的数量和质量209

二、制造单位209

三、制造技术条件209

第二节 主索鞍的制造209

一、主索鞍的功能209

二、主索鞍的构造210

三、主索鞍的制造211

第三节 散索鞍的制造225

一、散索鞍的功能225

二、散索鞍的构造226

三、散索鞍本体的制造特点227

第四节 索鞍的安装228

一、主索鞍的安装228

二、散索鞍的安装229

三、索鞍安装精度要求232

四、体会及注意事项232

第五章 牵引系统设计与施工233

第一节 牵引系统常用形式233

第二节 虎门大桥悬索桥主缆牵引系统选择234

第三节 牵引系统设计235

第四节 牵引系统架设工艺245

第五节 牵引系统主要工程数量和施工进度247

第六节 施工中应注意的问题249

第六章 猫道系统施工250

第一节 概述250

第二节 猫道承重索制作和架设251

一、猫道承重索制作251

二、中跨托架系统架设251

三、猫道承重索架设顺序252

四、承重索的架设252

五、猫道承重索标高调整252

六、托架拆除及支承索上移252

第三节 猫道面层铺设及横向走道安装253

一、猫道面层铺设253

二、横向走道安装255

第四节 猫道标高调整255

第五节 猫道抗风缆架设255

第六节 猫道门架安装256

第七节 猫道主要材料表256

第八节 猫道悬挂257

第九节 猫道拆除258

一、抗风缆的拆除258

二、横向走道的拆除258

三、猫道面层及猫道承重索的拆除259

第七章 主缆制作与架设262

第一节 概述262

一、主缆的组成规模及施工概况262

二、施工准备262

三、主缆工程施工程序264

第二节 索股制作264

一、标准丝制作264

二、索股制作268

三、索股锚头制作271

第三节 索股架设273

一、概述273

二、索股架设工序274

第四节 索股线形控制282

一、概述282

二、索股线形监控条件282

三、索股绝对标高的调整283

四、索股相对标高的调整288

五、索股锚跨张力调整290

六、索股调整精度标准291

第五节 主缆紧缆291

一、概述291

二、紧缆试验291

三、紧缆工艺292

第六节 主缆架设工期控制、劳动力组织及机具296

第七节 主缆防护298

一、概述298

二、主缆防护涂装实施299

三、缠丝302

第八章 索夹制造与安装310

一、概述310

二、索夹的制造312

三、索夹安装工艺试验314

四、索夹安装317

五、索夹的防护涂装320

第九章 吊索制作、安装与防护321

第一节 吊索制作321

一、工艺设计321

二、工艺流程323

三、场地布置与工装设备323

四、精度控制325

五、锚头制造327

第二节 吊索安装328

一、吊索出厂包装328

二、吊索在工地的展开及搬运328

三、吊索安装就位328

第三节 吊索防腐328

一、吊索本体及骑跨索夹部分的防腐328

二、吊索下端锚头的防腐329

第十章 加劲钢箱梁制造与架设330

第一节 概述330

一、规模与构造330

二、制造方案与任务分工331

三、工期331

四、编制《规程》331

第二节 制造准备333

一、工艺图设计333

二、材料订货与管理335

三、建立质量控制体系338

四、制定各种工艺文件341

五、制造前的试验343

第三节 钢箱梁节段的板件（组件）制造345

一、钢材预处理346

二、场地布置及主要设备346

三、桥面板制造348

四、桥底板制造349

五、锚座制造349

六、横隔板制造350

第四节 钢箱梁节段组装352

一、场地布置和主要设备352

二、组装胎架与场内节段运输352

三、节段组装与焊接354

四、焊接顺序与防止变形的措施359

五、无损检测与随梁试板检验359

六、节段几何尺寸测量361

七、节段的报验与控制节点361

八、钢箱梁节段预拼装363

九、经验与体会368

第五节 钢箱梁防腐涂装370

一、概述370

二、外壁涂装施工372

三、钢箱梁内壁防腐374

四、经验与体会375

第六节 加劲钢箱梁节段吊装376

一、概述376

二、前期准备工作376

三、吊装实施383

第七节 钢箱梁节段整体化焊接389

一、整体化焊接的时机389

二、节段接口焊缝间隙的调整389

三、整体化焊接工艺规程（摘要）391

四、焊缝及切割区的油漆补涂397

第十一章 桥面铺装398

第一节 概述398

第二节 试验路399

一、试验路简介399

二、材料及混合料技术要求399

三、试验路实施结果401

第三节 钢桥面铺装施工工艺402

一、施工工艺设计402

二、钢桥面铺装施工403

三、施工质量控制405

四、施工经验及体会406

第三篇 科研第一章 抗风、抗震及岩土性能的研究试验409

第一节 虎门大桥场址地震与抗震研究分析409

一、立题必要性409

二、研究试验内容与结论409

三、成果应用411

第二节 虎门悬索桥抗风稳定试验研究412

一、虎门大桥桥址风特性分析412

二、虎门悬索桥桥塔风致振动分析415

三、虎门悬索桥加劲梁节段模型风洞试验419

四、虎门悬索桥施工阶段抗风稳定性分析和全桥气弹模型试验及风载内力分析432

五、悬索桥结构动力特性和颤振、抖振分析程序440

六、小结446

第三节 东锚碇岩体质量评价与工程对策研究446

一、研究的必要性与内容446

二、主要结论和建议意见447

三、成果应用449

第四节 东塔基桩承载力试验449

一、试验的必要性449

二、试验简况449

三、试验结果的分析和结论450

四、成果应用450

第二章 施工技术研究451

第一节 主缆索股现场制作工艺、设备研究及技术条件451

一、研究的必要性451

二、索股（亦称丝股）现场制作工艺及设备研究451

三、虎门大桥悬索桥主缆索股技术条件462

四、成果及其应用466

第二节 吊索制作技术研究466

一、吊索预拉试验467

二、弹性模量测定试验471

三、热铸锚及锥形块灌铸试验472

四、静载强度试验475

五、模拟弯曲强度试验476

六、钢丝绳线膨胀系数测定试验477

七、其它478

第三节 虎门悬索桥钢箱梁制造与焊接技术条件的研究479

一、前言479

二、《虎门大桥悬索桥全焊加劲钢箱梁制造及焊接技术条件》的主要内容479

三、《条件》的编制说明505

第四节 虎门大桥悬索桥钢箱梁架设和拼接程序研究507

一、研究的必要性507

二、主要研究内容与任务目标507

三、试验模型的设计与制作安装507

四、模型试验加载与测试系统的建立509

五、钢箱梁架设和拼接程序的模型试验验证与优化513

六、结语521

第五节 钢箱梁整体化焊接工艺研究521

一、研究的目的、意义521

二、钢箱梁节段整体化拼接焊缝522

三、装配焊接力学分析522

四、装配焊接技术措施523

五、焊接工艺评定试验526

六、焊接缺陷产生原因及防治措施527

七、技术经济效益分析529

八、讨论和建议529

第六节 悬索桥锚碇大体积混凝土施工温度控制530

一、前言530

二、水泥水化热及其散热规律530

三、减少混凝土最高温升的措施531

四、施工中的温度控制531

五、结束语532

第七节 虎门大桥悬索桥上部构造施工监测与控制技术研究533

一、前言533

二、引起施工实际状态偏离理想设计状态的影响因素分析研究533

三、施工监控系统的总体构成与系统流程设计534

四、结构参数现场试验测定技术的研究536

五、悬索桥上部构造施工过程中施工监测技术537

六、悬索桥上部构造施工结构分析系统的研制539

七、结构参数系统识别方法的研究546

八、施工控制分析方法的研究546

九、研究成果在实桥上的应用550

第三章 大型专用设备的研制552

第一节 加劲钢箱梁吊装设备552

一、研制的必要性552

二、卷扬机提升跨缆吊机研制552

三、液压提升跨缆吊机研制560

第二节 主缆紧缆机研制564

一、立题的必要性564

二、解决的关键技术564

三、主缆紧缆机结构特点及主要技术指标565

四、施工技术566

五、实际应用效果567

第四章 虎门悬索桥竣工验收荷载试验与评价569

一、试验目的569

二、已竣工结构实际状态的调查569

三、验证结构工作性能的静力荷载试验571

四、设计承载力鉴定性静力荷载试验576

五、桥梁结构自振特性测试604

六、动力荷载试验607

七、结论与评价610