斜塔斜拉橋平行鋼絞線斜拉索施工技術(shù)

■高飛 王輝 俞琳琳

（中交第二航務(wù)工程局有限公司安徽蕪湖241000）

斜塔斜拉橋平行鋼絞線斜拉索施工技術(shù)

■高飛 王輝 俞琳琳

（中交第二航務(wù)工程局有限公司安徽蕪湖241000）

斜拉橋作為傳統(tǒng)橋梁的一種，作為一種拉索體系，比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型，在很多重大橋梁選型中被廣泛采用。斜塔斜拉橋以其造型各異，線形優(yōu)美，在帶有景觀性質(zhì)的橋梁設(shè)計(jì)中已經(jīng)有所應(yīng)用。隨著對橋梁景觀功能要求的增加，斜塔斜拉橋應(yīng)用越來越多。斜塔斜拉橋施工工況復(fù)雜，斜拉索長度因施工工況不同，索長變化大，平行鋼絞線斜拉索索長不受工況限制，適用性較強(qiáng)。

平行鋼絞線斜拉索斜塔斜拉橋

0 前言

工程概況

南京青奧公園步行橋位于南京青奧軸線中軸，起點(diǎn)位于青年文化體育公園內(nèi)，終點(diǎn)在江心洲青年森林公園內(nèi)。步行橋作為兩岸旅游觀光的紐帶，以旅游電瓶車和行人為主，不考慮機(jī)動車的通行要求。

南京青奧公園步行橋工程主橋?yàn)橹骺?40m的雙塔空間索面斜拉橋，邊跨設(shè)置三個(gè)橋墩，其跨徑布置為45+42+58+240+58+42+46.5=531.5m。斜拉索采用Φ15.2mm環(huán)氧型填充涂層鋼絞線編束，全橋共4×9=36根斜拉索，最長170m，最大規(guī)格為15-55，根據(jù)索力的不同分別采用15-27、15-31、15-34、15-55四種不同規(guī)格的索件。

斜拉索設(shè)計(jì)壽命周期內(nèi)考慮其可更換性，錨具采用可換型錨具。拉索體系具有良好的低應(yīng)力狀態(tài)下使用性能（0.1～0.4σb應(yīng)力下通過錨固性能試驗(yàn)）。

圖0-1 南京青奧公園步行橋工程主橋拉索總體布置圖

1 總體施工方案和施工工藝流程

本工程鋼塔為傾斜鋼塔，鋼塔和鋼箱梁均在少支點(diǎn)支架上安裝焊接，為先塔梁后拉索結(jié)構(gòu)體系。鋼塔、鋼箱梁全部安裝焊接完成后，安裝斜拉索，并通過斜拉索張拉，逐步將鋼箱梁荷載由原“臨時(shí)支架支撐”轉(zhuǎn)換至“斜拉索承受”，并在斜拉索張拉兩輪次后，逐步將鋼箱梁落架，直至支架荷載全部轉(zhuǎn)移至斜拉索，如此完成橋梁受力體系轉(zhuǎn)換。

斜拉索為鋼絞線斜拉索，總體上采用單根穿束、單根張拉工藝。根據(jù)監(jiān)控指令要求，斜拉索分兩輪次進(jìn)行張拉。每輪次均嚴(yán)格按照“兩塔對稱、上下游對稱”原則，自索塔處短索往跨中方向長索逐根張拉。

2 平行鋼絞線斜拉索安裝

2.1 HDPE管吊裝

斜拉索穿索施工，是將鋼絞線逐根穿入自由段HDPE外套管、塔內(nèi)錨具和梁下錨具內(nèi)進(jìn)行張拉。因此穿索前，需預(yù)先將HDPE管吊至主塔預(yù)埋管處并將其與主塔和箱梁臨時(shí)固定。

2.1.1 穿入掛PE管用首根鋼絞線

將首根鋼絞線穿入HDPE外套管內(nèi)，其塔端部分伸出100mm左右，并用細(xì)鋼絲臨時(shí)固定。該鋼絞線的主要作用為：張拉后，HDPE外套管由于自重壓在其上，使HDPE外套管崩直，方便以后順利穿入其它鋼絞線，同時(shí)其余鋼絞線的索力將不受HDPE外套管自重的影響，確保張拉索力的準(zhǔn)確性。該首根鋼絞線在該束索張拉其余鋼絞線張拉完畢后，作為該束索的最后一根工作鋼絞線，重新張拉，無需拆除。

2.1.2 塔吊起吊

起吊外套管時(shí)，須用對講機(jī)進(jìn)行各崗位間的聯(lián)系。對講機(jī)主要分布在下列崗位：塔柱錨固端位置、塔外工作平臺、主梁張拉端位置、橋面。

起吊前，應(yīng)檢查是否有阻礙小推車輪子前進(jìn)的小石頭、木棍等。起吊時(shí)應(yīng)控制起吊速度，若在有風(fēng)情況下起吊，這時(shí)塔吊提升管子的上升速度要慢。如果風(fēng)太大，臨時(shí)停止操作至風(fēng)減弱。一旦管子起吊到位，在塔柱預(yù)埋管位置，使抱箍上的鋼絲繩與塔柱預(yù)埋管連接，此時(shí)保證斜拉索外套管至預(yù)埋管距離約為1m左右，松掉塔吊，把荷載傳至連接鋼絲繩上。

2.1.3 張拉首根鋼絞線

HDPE外套管臨時(shí)固定后，去除綁扎首根鋼絞線的細(xì)鋼絲，將其向上穿過主塔固定端錨具、向下穿過主梁張拉端錨具后，分別打緊夾片。在主梁張拉端處，用單孔千斤頂張拉該鋼絞線，使HDPE管繃直。該鋼絞線所穿過的錨具孔位為錨具最上側(cè)的孔位，HDPE管崩直后，其自重將直接壓在該鋼絞線上，隨后的其余各鋼絞線將不受或少受HDPE管自重和垂度的影響，確保索力的準(zhǔn)確性。

2.2 鋼絞線安裝張拉

2.2.1 鋼絞線牽引安裝及預(yù)緊張拉

本橋采用機(jī)械方法安裝鋼絞線，其步驟如下：

（1）從塔柱操作平臺上將兩根8mm導(dǎo)向鋼絲繩沿HDPE外套管內(nèi)壁放下，在梁端上其穿過穿索板兩側(cè)上的導(dǎo)向孔后，其兩端分別固定在塔柱和梁端的預(yù)埋管上。

（2）將梁上卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩的一頭轉(zhuǎn)過塔根和主塔預(yù)埋管處的轉(zhuǎn)向滑輪后，從塔柱操作平臺上沿HDPE外套管內(nèi)壁放下至梁端索預(yù)埋管出口處，與穿索板一端的卸扣連接；卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩的另一頭與穿索板另一端的卸扣連接，使鋼絲繩形成一個(gè)閉環(huán)回路。

（3）從橋面上放線架上放出鋼絞線，經(jīng)橋面預(yù)埋管出口部的轉(zhuǎn)向輪后，利用連接頭，掛在穿索板上的槽口內(nèi)。可一次掛兩根鋼絞線。

（4）啟動卷揚(yáng)機(jī)，鋼絲繩牽引穿索板沿HDPE外套管內(nèi)壁上行至塔柱預(yù)埋管出口處停止。同時(shí)，在主塔上，將塔內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩牽引頭從固定端錨具孔內(nèi)穿出至塔柱預(yù)埋管出口。

（5）將鋼絞線連同連接頭從穿索板上脫出，并與塔內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩牽引頭連接。梁上卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩帶動穿索板下行至梁端處，等待下次穿索。

（6）啟動塔內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩將鋼絞線從固定端錨具中穿出，安裝工作夾片。

（7）從梁內(nèi)將引棒從張拉端錨具孔內(nèi)上穿至梁上預(yù)埋管出口處，并將鋼絞線鐓頭與引棒頭連接。

（8）人工將鋼絞線牽引出張拉端錨具出口，卸除連接頭與鋼絞線的連接，安裝夾片并打緊。隨后將鋼絲繩連接頭穿入下一孔內(nèi)。

（9）根據(jù)施工需要，若要安裝單孔傳感器監(jiān)測索力，則在拉索的第二根鋼絞線上安裝，以監(jiān)測索力。依次安裝單孔傳感器梅花墊片、單孔傳感器、單孔錨具和夾片，并敲緊夾片（第一根鋼絞線在HDPE管吊裝時(shí)即已受力，其承擔(dān)了HDPE管及其上附件的自重，為控制其余各根鋼絞線間的索力均勻程度，減少HDPE管對索力的影響，實(shí)際穿索時(shí)，在第二根鋼絞線上安裝傳感器）。

（10）利用單孔千斤頂，進(jìn)行預(yù)緊張拉，張拉后頂壓錨固此根鋼絞線（因本項(xiàng)目PE外套管直徑比以往偏小，為利于穿索時(shí)能徑向收緊索體，便于騰出空間穿索，因此預(yù)張拉索力不易過大，具體多少視現(xiàn)場情況而定）。

（11）按上述（3）～（9）步驟穿索、張拉，直至該束所有鋼絞線掛索完畢。

施工時(shí)，為利于鋼絞線在HDPE管內(nèi)穿索，鋼絞線穿索張拉的順序?yàn)閺腻^具最上排孔開始，直至最后一排孔為止。

3 平行鋼絞線斜拉索張拉

3.1 鋼絞線分級張拉及索力平均

根據(jù)設(shè)計(jì)要求斜拉索穿索完成后，依照監(jiān)控指令進(jìn)行第一輪、第二輪斜拉索鋼絞線張拉，后中跨支架落架，箱梁荷載全部轉(zhuǎn)移至斜拉索。斜拉索張拉以單根鋼絞線為單元用單孔千斤頂逐根進(jìn)行張拉，鋼絞線張拉分兩至三級進(jìn)行，確保所有鋼絞線受力均勻。

3.2 鋼絞線張拉步驟

（1）在錨板上安裝多孔反力架；

（2）用單孔千斤頂張拉安裝有傳感器的第二根鋼絞線并頂壓錨固，錨固力按預(yù)定張拉力進(jìn)行控制（張拉力需考慮夾片內(nèi)縮等因素）；

（3）用單孔千斤頂張拉下一根鋼絞線，后續(xù)鋼絞線的張拉力按等值張拉計(jì)算程序確定；

（4）重復(fù)第⑶步，直至最后一根鋼絞線，并記錄下最后一根鋼絞線張拉的傳感器顯示讀數(shù)；

（5）重復(fù)第⑵～⑷步，進(jìn)行第二級張拉；

（6）比較此時(shí)傳感器讀數(shù)是否與目標(biāo)值符合（一般儀表讀數(shù)比設(shè)計(jì)應(yīng)力小），若相差太大，超過了監(jiān)控或設(shè)計(jì)的許可范圍，則需進(jìn)行補(bǔ)張拉，重復(fù)第2）～4）步，直至張拉到最后一根鋼絞線時(shí)傳感器顯示讀數(shù)與符合目標(biāo)值要求；

3.3 斜拉索張拉順序

3.3.1 第一次張拉時(shí)張拉順序

（1）按兩個(gè)主塔及上、下游同步對稱張拉原則，依次張拉Z1→Z2→Z3→Z4→Z5→Z6→Z7→Z8，張拉控制力見表3-1；（2）主跨拉索張拉后，主塔支架已自動落架，拆除主塔支架；（3）按兩個(gè)主塔及上、下游同步對稱張拉原則，張拉背索B1。

表3-1 第一次張拉控制索力值（單位：kN）

3.3.2 第二次張拉時(shí)張拉順序

按兩個(gè)主塔及上下游同步對稱張拉原則，依次張拉Z1→Z2→Z3→Z4→Z5→Z6→Z7→Z8→B1，張拉控制力見表3-2。

表3-2 第二次張拉控制索力值（單位：kN）

3.4 斜拉索張拉的索力控制及措施

3.4.1 斜拉索張拉的索力控制及措施

3.4.1.1 鋼絞線張拉力軟件計(jì)算

在鋼絞線張拉施工中，前面已張拉的鋼絞線的索力是緩慢衰減的（衰減幅度一般跟塔梁處兩錨固點(diǎn)間間距變化幅度相關(guān)）。以8號索初張拉為例，對索力控制進(jìn)行詳細(xì)說明（其中目標(biāo)索力值、塔和梁的變形均為陳述方便取假想值）：

監(jiān)控組的斜拉索安裝指令：索力目標(biāo)值3825KN，在此索力下橋面錨點(diǎn)標(biāo)高增量值0.01m。鋼絞線總根數(shù)85根。

計(jì)算出單根鋼絞線的索力時(shí)需要輸入以下數(shù)據(jù)：

鋼絞線的彈性模量（E=195000Mpa）、單位長度重量（q=1. 19kg/m）、截面積（A=140mm2）；

拉索外套管單位長度重量（g=8.842 kg/m）；

張拉端和固定端錨點(diǎn)坐標(biāo)；

整索鋼絞線根數(shù)（n=85）

該索的張拉索力為3825KN

在總索力作用下塔柱變形：△x=0 △y=0 △z=0

主梁變形：△x=0 △y=0 △z=0.01

3.4.1.2 張拉監(jiān)控

為監(jiān)控索力變化，并驗(yàn)證張拉精度，在第一索施工時(shí)將安裝傳感器。在現(xiàn)場施工中，橋面有專人對安裝在第一根鋼絞線上傳感器的讀數(shù)進(jìn)行記錄，并同步和電算的張拉計(jì)算值進(jìn)行對比，實(shí)現(xiàn)計(jì)算和實(shí)際張拉過程的雙控。

若傳感器讀數(shù)值與計(jì)算值數(shù)據(jù)吻合，說明監(jiān)控或設(shè)計(jì)提供的數(shù)據(jù)與實(shí)際施工一致，則后續(xù)張拉施工仍可按監(jiān)控或設(shè)計(jì)提供的數(shù)據(jù)計(jì)算并進(jìn)行張拉；若傳感器讀數(shù)值與計(jì)算值數(shù)據(jù)存在差異，說明監(jiān)控或設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)與實(shí)際有差異，需立即報(bào)監(jiān)控單位，并由監(jiān)控單位作出是否調(diào)整的決定，并在后一級張拉中隨之調(diào)整。

4 斜拉索防腐處理

斜拉索張拉完畢并經(jīng)監(jiān)控單位確認(rèn)索力滿足設(shè)計(jì)要求之后，可進(jìn)行附件安裝和防腐處理。本項(xiàng)目附件安裝和防腐處理工作主要包括：防松壓板、減振器安裝、索夾安裝、延伸管安裝、防水罩安裝、涂抹防腐油脂和保護(hù)罩安裝等。

調(diào)索力完畢后根據(jù)更換鋼絞線的預(yù)留長度（依據(jù)設(shè)計(jì)要求）切斷鋼線。南京青奧公園步行橋工程斜拉索端部防腐方案為防腐壓板和錨板之間灌蠟，然后在外露部分絞線四周涂抹蠟油的方案。

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-473-2