對(duì)斜拉索施工工藝技術(shù)的問(wèn)題分析

高升

1 工程概述

主橋?yàn)椋?30+300+130）m雙塔雙索面PC梁斜拉橋。橋梁平面位于R=7500m圓曲線(xiàn)→直線(xiàn)→LS=100m左彎緩和曲線(xiàn)→R=500m圓曲線(xiàn)→LS=100m左彎緩和曲線(xiàn)→直線(xiàn)上。全橋以主橋中心變坡點(diǎn)（K3+335）控制，控制標(biāo)高42.2m，兩側(cè)各4%縱坡、中間設(shè)R=4500m凸曲線(xiàn)。

主梁采用單箱三室預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，箱梁中心高度2.75m，箱梁一般截面全寬19m，橋面行車(chē)道凈寬15m，兩側(cè)各0.5m防撞護(hù)欄，護(hù)欄外側(cè)為1.5m斜拉索錨索區(qū)和檢修道區(qū)。

箱梁標(biāo)準(zhǔn)段頂板厚0.25m，底板厚0.3m，三角邊箱底板厚0.25m，中腹板厚0.4m；中間箱室凈寬6m，邊箱凈寬4.2m，兩側(cè)挑臂根部厚1m，端部厚0.795m，做為拉索在主梁上的錨固區(qū)域。

斜拉索采用扇形空間雙索面布置，每塔每索面共18對(duì)斜拉索，共144根。梁上索距除邊跨壓重區(qū)位4m外，其余均為8m。斜拉索采用高強(qiáng)度低松弛平行鋼絲索，索體采用雙層HDPE防護(hù)的全防腐索體，規(guī)格為91Φ7、109Φ7、127Φ7、139Φ7、163Φ7、187Φ7、199Φ7共7種，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1670MPa。拉索錨具采用冷鑄墩頭錨錨固體系。

圖1 懸澆主梁結(jié)構(gòu)圖

2 斜拉索施工

2. 1 總體思路

斜拉索安裝將采用“先塔端臨時(shí)錨固牽引桿，然后進(jìn)行梁上錨固端的定位安裝，梁上錨固到位后再塔上牽引、張拉”的施工方法。

成圈索運(yùn)至大橋施工區(qū)域后，將斜拉索運(yùn)輔助平臺(tái)后利用汽車(chē)吊或提升架將斜拉索提升上橋面。斜拉索上橋后安裝在放索架上，用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引放索架移動(dòng)。拉索運(yùn)至0#梁段上在進(jìn)行掛索前應(yīng)用縫布進(jìn)行遮蓋，注意防火、防水、防潮，并派專(zhuān)人看管，對(duì)纜索進(jìn)行編號(hào)、核對(duì)。

將索盤(pán)放置于塔根部附近安裝位置，用塔頂起重卷?yè)P(yáng)機(jī)展開(kāi)部分拉索。在拉索上錨端安裝牽引桿并在索身適當(dāng)位置安裝索夾。利用塔頂卷?yè)P(yáng)機(jī)將拉索上錨端提升到達(dá)適當(dāng)位置后，通過(guò)調(diào)整起吊提升和塔內(nèi)牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引，將塔上張拉端牽引桿及拉索上錨頭牽引進(jìn)入塔上拉索導(dǎo)管并安全錨固牽引。

待掛籃前移到位并調(diào)整好立模標(biāo)高后，先將拉索梁上錨固端水平牽引到待安裝錨固位置附近，塔上可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況用千斤頂將張拉端在索管內(nèi)下放至適當(dāng)位置，用卷?yè)P(yáng)機(jī)和千斤頂將梁上錨固端反頂至錨固位置錨固到位。

當(dāng)一座塔同索號(hào)的4根拉索均安裝完成后，再將4根拉索分級(jí)同步進(jìn)行張拉到設(shè)計(jì)、監(jiān)控指定的拉力值。

2.3 拉索安裝工藝

1、橋面展索

前期展索由于索較短，采取邊展索邊起吊，待塔上安裝完成后，橋面上用卷?yè)P(yáng)機(jī)反牽引索盤(pán)使索盤(pán)中剩余的索展開(kāi)在橋面上。成圈的長(zhǎng)索（大于6t）設(shè)置一放索架，把索安裝在放索架上，橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引拉索錨頭，使索盤(pán)水平轉(zhuǎn)動(dòng)將索放出，同時(shí)解除斜拉索纏包帶。為保護(hù)拉索的外護(hù)套，在拉索水平牽引過(guò)程中每2米放置一個(gè)托輥捆綁式支撐小車(chē)，將拉索用麻繩捆綁在可以旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)的小車(chē)上。拉索牽引時(shí)相對(duì)小車(chē)物無(wú)滑動(dòng)，而小車(chē)支撐拉索移動(dòng)，從而使拉索得到保護(hù)，避免拉索與混凝土面摩擦損壞，且在展索過(guò)程中派專(zhuān)人跟蹤檢查，隨時(shí)調(diào)整托輥間距保證拉索不與橋面接觸。

圖2.3.1 展索體系示意圖

2、安裝斜拉索夾具及牽引桿

斜拉索夾具采用兩片半圓結(jié)構(gòu)，用螺栓進(jìn)行連接，用柔性橡膠板和麻布對(duì)斜拉索安放夾具進(jìn)行包裹，然后安放索夾。在斜拉索錨頭處安裝連接器及牽引桿。

3、塔端掛設(shè)

以邊跨兩根斜拉索為例，邊跨兩根斜拉索全部展開(kāi)后，斜拉索長(zhǎng)度大于邊跨已澆梁端的長(zhǎng)度。塔頂靠邊跨卷?yè)P(yáng)機(jī)下放鋼絲繩至橋面，與斜拉索用夾板連接，塔頂中間卷?yè)P(yáng)機(jī)從塔內(nèi)下放鋼絲繩穿出索導(dǎo)管與斜拉索錨杯用提吊頭連接。塔頂卷?yè)P(yáng)機(jī)提升斜拉索并牽引斜拉索錨杯進(jìn)入塔內(nèi)，擰上錨杯大螺母臨時(shí)固定，卸下卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩。改用牽索拉桿和千斤頂將拉索慢慢下放到一定距離，確保梁端安裝順利。再在橋面反牽引使拉索完全展開(kāi)，塔內(nèi)安裝好千斤定后，等待主梁上拉索錨固端安裝。拉索塔上臨時(shí)錨固后需進(jìn)行吊點(diǎn)的解除，由于塔外側(cè)未設(shè)置腳手架，吊點(diǎn)的拆除使用垂直提升掛籃，掛籃提升鋼絲繩和安全繩固定在塔頂?shù)跫苌?。為避免掛籃超載，待拆卸的吊裝索夾用橋面1噸卷?yè)P(yáng)機(jī)提升上下，掛籃僅僅用作人員的升降。吊點(diǎn)選擇應(yīng)考慮索管長(zhǎng)度和拆除吊具的方便，宜選擇斜拉索的自然彎曲點(diǎn)，其最小長(zhǎng)度不小于索的彎曲直徑。這樣斜拉索便于入管牽引，在進(jìn)入索管后處于自然順應(yīng)，牽引行走狀態(tài)，可有效防止扭索，錨杯劃傷等問(wèn)題。

4、梁端掛設(shè)

邊主跨四根斜拉索依次完成塔端掛設(shè)，掛籃立模，吊點(diǎn)錨固，前支點(diǎn)長(zhǎng)拉桿角度定位，牽引梁端錨頭與掛籃張拉機(jī)構(gòu)連接形成前支點(diǎn)。同樣以邊跨為例，在邊跨掛籃主縱梁前端建立牽索錨點(diǎn)，錨點(diǎn)與滑車(chē)組固定，邊跨10t卷?yè)P(yáng)機(jī)放鋼絲繩穿過(guò)滑車(chē)組與梁端斜拉索錨頭捆綁連接。錨杯上安裝索力轉(zhuǎn)換用的連接頭，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉索同時(shí)用吊車(chē)協(xié)助前移，在斜拉索接近拉桿時(shí)用千斤頂及手拉葫蘆導(dǎo)向，使拉索錨頭連接頭與拉桿精確對(duì)中連接。當(dāng)斜拉索較長(zhǎng)時(shí)，要進(jìn)行減少安裝索力的調(diào)整，以增加安全性。采取措施如下：塔端錨固后利用千斤頂將拉桿及斜拉索一起下放，但要保證錨固牢靠，再將掛籃前端牽索拉桿盡量往上頂，這樣減短兩點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，減少了安裝索力。

5、軟牽引

軟牽引實(shí)際上就是利用可變長(zhǎng)度的鋼絞線(xiàn)束作為柔性張拉桿接長(zhǎng)斜拉索，以減少梁端水平牽引力。施工時(shí)先將斜拉索牽引至塔端臨時(shí)錨固，塔內(nèi)錨杯接長(zhǎng)軟牽引，解除臨時(shí)錨固，用塔內(nèi)千斤頂下放軟牽引至最大時(shí)，錨固軟牽引鋼絞線(xiàn)，梁端卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉錨頭與張拉機(jī)構(gòu)連接形成前支點(diǎn)，塔端千斤頂再逐級(jí)張拉牽引鋼絞線(xiàn)束，直至錨杯進(jìn)入塔內(nèi)，擰上錨杯大螺母完成塔端掛設(shè)。

6、斜拉索初張拉

四根斜拉索全部完成塔端、梁端掛設(shè)后，按監(jiān)控指令要求對(duì)斜拉索進(jìn)行第一次張拉，第一次張拉在掛籃端進(jìn)行。在梁端進(jìn)行張拉時(shí)，掛籃的張拉機(jī)構(gòu)有可能隨斜拉索平行鋼絲的內(nèi)扭力旋轉(zhuǎn)，斜拉索張拉的同時(shí)用手拉葫蘆對(duì)張拉機(jī)構(gòu)施加反方向的力矩可約束并調(diào)整張拉機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。四根斜拉索要同步對(duì)稱(chēng)分級(jí)張拉，張拉荷載由油表讀數(shù)控制。

7、索力轉(zhuǎn)換

混凝土強(qiáng)度符合預(yù)應(yīng)力張拉的強(qiáng)度及凝期要求后，對(duì)主梁預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，張拉完成后進(jìn)行索力轉(zhuǎn)換。索力轉(zhuǎn)換就是斜拉索對(duì)牽索掛籃前支點(diǎn)的拉力轉(zhuǎn)換到預(yù)應(yīng)力混凝土梁上，解除前支點(diǎn)。索力轉(zhuǎn)換前斜拉索錨杯大螺母不受力，張拉機(jī)構(gòu)撐腳內(nèi)的大螺母受力，千斤頂張拉使錨杯往外拉動(dòng)1cm左右，往上旋錨杯大螺母使之與主梁錨墊板緊貼，千斤頂卸壓回油，此時(shí)張拉機(jī)構(gòu)撐腳內(nèi)大螺母不再受力，而錨杯大螺母受力，解除轉(zhuǎn)換連接頭即完成索力的轉(zhuǎn)換。索力轉(zhuǎn)換要求四個(gè)千斤頂同步進(jìn)行張拉轉(zhuǎn)換，張拉轉(zhuǎn)換的噸位不宜過(guò)大。

2.4 掛籃掛索施工具體操作

1、斜拉索上、下端錨具安裝

1）張拉端錨具安裝

張拉端錨固點(diǎn)設(shè)在塔內(nèi)錨墊板頂面，用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊籠將錨具組裝件吊到相應(yīng)錨固點(diǎn)處直接放入，并用手拉葫蘆調(diào)整到位，防止支承筒螺牙碰傷。

2）固定端錨具安裝

前支點(diǎn)掛籃前移到位后，即開(kāi)始在掛籃上安裝固定端錨具及下端預(yù)埋索導(dǎo)管；考慮到梁端預(yù)埋索導(dǎo)管長(zhǎng)達(dá)2米～4米，而掛籃上轉(zhuǎn)換裝置處又無(wú)位置穿牽引索，因此在安裝預(yù)埋索導(dǎo)管時(shí)將管抬高放置，固定端錨具直接吊裝至設(shè)定位置，用支架托??；預(yù)埋管下端錨墊板高過(guò)錨具10厘米，以利于穿索，預(yù)埋管也用托架支承穩(wěn)固。

3）錨具安裝技術(shù)要求

A.張拉端和固定端錨孔相互對(duì)應(yīng)，不得有錯(cuò)位現(xiàn)象；

B.錨具中心線(xiàn)與錨墊板中心線(xiàn)保持一致，兩者偏差不得超過(guò)5mm。

2、索力轉(zhuǎn)換裝置安裝

當(dāng)前支點(diǎn)掛籃移動(dòng)到設(shè)計(jì)位置完成立模標(biāo)高調(diào)整后即可安裝轉(zhuǎn)換裝置及錨具組件，轉(zhuǎn)換裝置裝配

索力轉(zhuǎn)換裝置從梁段錨具出來(lái)依次為補(bǔ)芯，連接桿，與連接桿配套的連接器，直穿過(guò)掛籃主縱梁的長(zhǎng)拉桿，主縱梁外分別為拉桿支座及YCW400B型千斤頂撐腳，YCW4000B型千斤頂及張拉螺母；拉桿支座通過(guò)螺栓及拉桿支座固定在主縱梁上，撐腳內(nèi)有球形墊圈及工作螺母。其安裝步驟如下：

1）索力轉(zhuǎn)換裝置安裝時(shí)先裝拉桿支座，再通過(guò)塔吊和手拉葫蘆把長(zhǎng)拉桿穿過(guò)拉桿支座，并臨時(shí)固定；

2）安裝拉桿后端的張拉系統(tǒng)（球形墊座、工作螺母、撐腳、張拉千斤頂及張拉螺母）；

3）安裝拉桿前端連接系統(tǒng)（連接器、連接桿、補(bǔ)芯）；

4）利用葫蘆、撐桿等工具將錨固螺母、張拉桿、張拉架等根據(jù)設(shè)計(jì)的角度吊掛固定；

5）調(diào)整拉索錨具的緊固螺母與錨墊板的距離，旋緊鎖緊螺母。

圖2.4.2 斜拉索梁端掛設(shè)示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

斜拉索施工工藝技術(shù)有多種方法，但需要因地制宜，結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)和設(shè)備情況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工方便及對(duì)主體結(jié)構(gòu)的影響，施工時(shí)嚴(yán)格按照工藝操作，確保施工安全。