客運(yùn)專線大跨度連續(xù)梁—拱組合結(jié)構(gòu)吊桿施工關(guān)鍵技術(shù)

高華

摘要：文章以西寶鐵路客運(yùn)專線咸陽(yáng)西立交特大橋（64.15+136+64.15）m連續(xù)梁-拱組合結(jié)構(gòu)吊桿安裝施工為例，介紹了吊桿安裝、吊桿張拉、索力監(jiān)控等施工關(guān)鍵技術(shù)，兼述方案比選、實(shí)施中的施工技術(shù)，為同類型結(jié)構(gòu)施工提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；大跨度連續(xù)梁-拱組合結(jié)構(gòu)；吊桿安裝；吊桿張拉；索力監(jiān)控 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U443 文章編號(hào)：1009-2374（2015）32-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.054

1 工程概況

西寶鐵路客運(yùn)專線咸陽(yáng)西立交特大橋主橋采用（64.15+136+64.15）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與中跨鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)上跨西寶高速公路，梁長(zhǎng)264.3m，中跨橋面對(duì)稱布設(shè)兩道鋼管混凝土系桿拱，采用“先梁后拱”方法施工。全梁共設(shè)14對(duì)吊桿，縱向間距8m，橫向間距12.9m，采用109絲φ7mm低應(yīng)力環(huán)氧噴涂高強(qiáng)鋼絲成品吊桿，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1670MPa，彈性模量E=2.05×105MPa。吊桿錨具采用配套LZM7-109型冷鑄鐓頭錨具，張拉端位于拱肋上端，固定端位于梁體下錨固塊處。

圖1 主橋立面布置圖

2 工程特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

（1）跨中拱頂距離公路路面高度為43.858m，最短吊桿處（拱腳附近）拱頂距離地面高度為31m。拱肋距地面高度較大；（2）每根吊桿的張拉對(duì)相鄰吊桿都會(huì)產(chǎn)生影響，因而吊桿索力張拉次序和張拉力控制至關(guān)重要；（3）吊桿索力既要滿足設(shè)計(jì)張拉力要求，又要滿足橋面標(biāo)高和拱肋變形要求。因此，吊桿的索力調(diào)整和成橋后的索力確定尤為重要；（4）吊桿上端為張拉端，在拱背上進(jìn)行張拉作業(yè)，屬高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，安全隱患大。

3 施工工藝

吊桿采用一次張拉的施工工藝，當(dāng)鋼管拱內(nèi)混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且齡期不小于10天后，進(jìn)行吊桿安裝和張拉。

3.1 吊桿安裝工藝

3.1.1 吊桿加工長(zhǎng)度的確定。由于本橋?yàn)槿嵝怨芭c剛性梁的組合結(jié)構(gòu)，拱肋在施工過程中的變形較為復(fù)雜，在混凝土壓注完成后，對(duì)每根吊桿的上下預(yù)埋管頂面中心進(jìn)行標(biāo)高與坐標(biāo)測(cè)量，計(jì)算拱頂至梁體下錨固塊底面距離，結(jié)合錨具尺寸、鐓頭長(zhǎng)度、制索與裝索時(shí)溫度差對(duì)吊桿長(zhǎng)度影響、張拉伸長(zhǎng)影響等因素，合理確定成品吊桿加工長(zhǎng)度。

3.1.2 安裝方案比選。

方案一：采用汽車吊在地面上進(jìn)行吊桿安裝。2（2`）～7（7`）吊桿處于高速公路正上方，若采用地面安裝方案，則汽車吊就要支立在高速公路上進(jìn)行施工，需要找當(dāng)?shù)亟煌ú块T辦理道路封閉施工手續(xù)?？紤]到安裝工期短、協(xié)調(diào)費(fèi)用高、施工投入大等因素，該方案不可行。

方案二：采用汽車吊在橋面上進(jìn)行吊桿安裝?？缰?（7`）號(hào)吊桿處拱頂至梁面高度為27.6m，吊桿長(zhǎng)度為29.46m，最小起吊高度為27.6+29.46+1.5=58.56m，需要選用200噸以上吊車。由于吊車過重，上橋問題無法解決，且租賃費(fèi)用過高，不經(jīng)濟(jì)，方案不可行。

方案三：采用5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)配8噸汽吊車進(jìn)行吊桿安裝。施工簡(jiǎn)便，投入少，對(duì)高速公路行車無干擾，可操作性強(qiáng)。

3.1.3 準(zhǔn)備工作。（1）施工人員、機(jī)械設(shè)備及材料進(jìn)場(chǎng)。對(duì)人員進(jìn)行施工技術(shù)、安全培訓(xùn)，對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢修，對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收；（2）對(duì)拱肋人行通道進(jìn)行防護(hù)。為防止施工工具、材料墜落，在每個(gè)吊桿張拉端，利用鋼筋網(wǎng)片對(duì)上錨墊板周圍2m范圍的人行道欄桿進(jìn)行安全圍護(hù)；（3）加工1個(gè)吊桿連接頭、20個(gè)門形固定架。固定架采用[10槽鋼加工，高1.5m，寬0.42cm，焊接在3（3`）～7（7`）號(hào)吊桿的上錨箱防護(hù)罩墊板上；（4）吊桿上橋：用25噸汽車吊將吊桿盤吊至橋面，再用50噸汽車吊將8噸小吊車吊至橋面。由8噸吊車將吊桿盤按編號(hào)擺放至各安裝位置處；（5）將拱、梁上預(yù)埋管管口用磨光機(jī)磨光，在上錨墊板上放出孔道口十字中心線，保證錨固螺母居中并與錨墊板能密貼；（6）檢查、清除吊桿錨杯內(nèi)外螺紋上的雜物，如發(fā)現(xiàn)絲扣有損傷應(yīng)及時(shí)修復(fù)；（7）對(duì)下錨杯1/2處進(jìn)行標(biāo)記，便于錨固螺母的安裝。

3.1.4 卷?yè)P(yáng)機(jī)上提法安裝中長(zhǎng)吊桿。安裝順序：大里程上游3'～7'吊桿→大里程下游3'～7'吊桿→小里程下游3～7吊桿→小里程上游3～7吊桿。

在下游大里程拱座后方安裝1臺(tái)5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)，利用橋面預(yù)埋鋼筋與梁面固定牢固。在相鄰拱座處安裝1個(gè)3噸轉(zhuǎn)向輪，該轉(zhuǎn)向輪位于上游拱軸線上，并與卷?yè)P(yáng)機(jī)在同一平面內(nèi)。在大里程3'號(hào)吊桿門形架上安裝1個(gè)3噸轉(zhuǎn)向輪。通過2個(gè)轉(zhuǎn)向輪將卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩引至3'號(hào)吊桿上預(yù)埋管處。

圖2 卷?yè)P(yáng)機(jī)和轉(zhuǎn)向輪布置

把連接頭安裝在吊桿張拉端的錨杯上。啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，緩慢將吊桿從橋面向上提升。提升至一半時(shí)，在吊桿中部系一根吊帶。吊帶一頭與吊車吊鉤連接。再由吊車配合卷?yè)P(yáng)機(jī)提升吊桿，直至上錨杯穿出拱肋錨墊板，旋螺母至上錨杯約1/3位置處，松開卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩將吊桿懸掛于拱背上。將吊桿上吊帶下移至吊桿下端，系緊。吊車將吊桿下端提離橋面，人工配合將下錨杯塞入梁面下預(yù)埋管內(nèi)。緩慢下放吊鉤，使吊桿下端穿過預(yù)埋管，穿出下端錨墊板。在吊桿通過下端預(yù)埋管時(shí)為防止吊桿錨具的螺紋以及PE受到破壞，在預(yù)埋管口處用一個(gè)1噸的手拉葫蘆調(diào)整吊桿的垂直度。移動(dòng)吊車和2號(hào)轉(zhuǎn)向輪至下一吊桿安裝處，按照上述方法依次安裝大里程側(cè)上游4'～7'吊桿和下游3'～7'吊桿。移動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)至小里程側(cè)，安裝3～7吊桿。

3.1.5 吊車上提法安裝短吊桿。拱座附近的1（1`）和2（2`）號(hào)吊桿長(zhǎng)度相對(duì)較小，采用吊車直接提升法安裝。將吊車大臂伸至待安裝吊桿處的拱背上方，調(diào)整方向，使吊鉤正對(duì)上錨墊板中心。下放吊鉤穿過上預(yù)埋管至橋面，與吊桿連接頭連接。上提吊鉤，人工配合，使吊桿上端穿出上錨墊板，旋上螺母，松開吊鉤。在吊桿下端系吊帶，人工配合吊車將吊桿下端穿入下預(yù)埋管，穿出下端錨墊板。

3.1.6 固定端螺母安裝。吊桿下端錨固于梁翼緣板下的混凝土錨固塊處，為便于工人操作，采用吊籃作為安裝操作平臺(tái)。吊車將吊籃吊放至下錨固塊處，與梁體臨時(shí)固定，人工在吊籃上安裝固定端球形支座和螺母。下螺母應(yīng)擰至中心位于下錨杯1/2處。

3.2 吊桿張拉工藝

本橋吊桿張拉采用分批一次性張拉法。張拉時(shí)機(jī)選在拱肋支架拆除后，邊支座配重卸載前。為保證拱肋的最小變形和吊桿索力的均勻性，每批吊桿用4臺(tái)YCW100B型千斤頂對(duì)稱、同步張拉。

3.2.1 吊桿張拉。按設(shè)計(jì)要求順序?qū)傻拦袄邔?duì)稱部位的吊桿分批，同時(shí)一次性張拉至設(shè)計(jì)初張力。張拉順序及初張力見表1：

張拉程序?yàn)椋?→10%σcon（持荷5min，測(cè)伸長(zhǎng)值）→20%σcon（測(cè)伸長(zhǎng)值）→100%σcon（持荷5min，測(cè)伸長(zhǎng)值）→錨固。采取“張拉力為主，伸長(zhǎng)量為輔”的雙控措施。

3.2.2 索力監(jiān)控。（1）張拉過程索力監(jiān)控。在實(shí)際吊桿分批張拉過程中，伴隨著結(jié)構(gòu)的變形、系桿支承體系的轉(zhuǎn)換及內(nèi)力的重分布。前期張拉的吊桿索力直接影響后期吊桿張拉的索力，而后期張拉吊桿亦對(duì)先期施工的吊桿的索力有著直接的影響，從而最終影響全部吊桿張拉完畢后的力學(xué)性能，使系吊桿達(dá)不到滿足控制條件的內(nèi)力狀態(tài)。因此，在張拉每批吊桿后，由線形監(jiān)控單位利用振動(dòng)頻率法對(duì)前面每根吊桿索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確認(rèn)吊桿正確的張拉力，以保證吊桿全部張拉完畢后，預(yù)張拉力達(dá)到控制值。（2）吊桿張拉后各施工階段索力監(jiān)控。吊桿張拉后，隨著梁體通長(zhǎng)束張拉、邊支座配重卸載、橋面系及無砟軌道施工，結(jié)構(gòu)受力體系發(fā)生變化，引起吊桿索力隨之變化。需要對(duì)上述各階段的索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將數(shù)值反饋給設(shè)計(jì)單位。并根據(jù)設(shè)計(jì)單位意見，由線形監(jiān)控單位提供吊桿索力調(diào)整值和張拉順序，對(duì)需要調(diào)整的吊桿進(jìn)行補(bǔ)張拉，再進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)，如此反復(fù)，直到所有吊桿張拉力滿足或接近設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，本橋所采用的吊桿安裝、張拉施工工藝是成功的，施工始終處于受控狀態(tài)。經(jīng)過吊桿索力值及梁、拱線性監(jiān)測(cè)，最終成橋線性符合設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了本橋施工取得了較為滿意的質(zhì)量效果。此施工技術(shù)可為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)借鑒。

參考文獻(xiàn)

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[3] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].北京：人民交通出版社，2007.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）