淺析鉆石型雙塔雙索面斜拉橋斜拉索安裝工藝

(中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司(武漢)建設(shè)分公司，湖北 武漢 430056)

1 工程概況

某長江特大橋設(shè)計(jì)為鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，塔高227.1 m，全橋共設(shè)有84對平行鋼絞線斜拉索，鋼絞線設(shè)計(jì)的股數(shù)分別為22、27、31、37、43、55等6種類型，采取塔上張拉。斜拉索為φ15.24高強(qiáng)低松弛環(huán)氧噴涂鋼絞線索，鋼絞線公稱φ15.24 mm，面積A=140 mm2。標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f=1860 MPa，E=1.95×105 MPa。斜拉索由單根包扎PE材料環(huán)氧鋼絞線組成，外層為HDPE套管。

2 斜拉索結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)單位確定本項(xiàng)目斜拉索采取兩次張拉完成，第一次為單根張拉斜拉索設(shè)計(jì)的60%～70%，第二次為整體張拉斜拉索索力的30%～40%，按照設(shè)計(jì)圖紙，需要在斜拉索張拉端設(shè)計(jì)并安裝支承筒方可具備斜拉索整體張拉要求。

3 斜拉索安裝工藝

3.1 制作施工平臺及通道

塔頂支架：制作由橫梁、立柱以及斜撐構(gòu)成的門架式結(jié)構(gòu)鋼支架，安裝在塔身四周作為塔外平臺、塔內(nèi)平臺以及錨具吊裝時的主要受力部件，設(shè)計(jì)荷載50 kN。

塔外平臺：結(jié)合該工程塔柱結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)場工作環(huán)境，采用專門設(shè)計(jì)制作的升降式平臺。

塔內(nèi)平臺：結(jié)合該工程現(xiàn)場環(huán)境和單根掛索與整體張拉操作空間不同，需要在塔內(nèi)設(shè)置上下兩層垂直升降懸掛式平臺，必要時可交互使用。

3.2 錨具安裝及注意事項(xiàng)

1)在安裝錨具前，錨孔與其對應(yīng)的孔號應(yīng)進(jìn)行編號，并保證排氣孔在上，注漿孔在下。

2)中跨和邊跨錨具的錨板上可見成排中排孔的中心線須調(diào)整到同一個垂直平面內(nèi)。

3)錨墊板(承壓板)的中心線與錨板的中心線應(yīng)盡可能保持一致，且偏差值不得大于5 mm。

4)中、邊跨錨板的對應(yīng)錨孔必須保證互相對齊，以確保各鋼絞線之間平行。

3.3 管套焊接安裝

1)根據(jù)HDPE管套的管徑，設(shè)置調(diào)整焊接設(shè)備的參數(shù)。

2)將HDPE管套放在焊接機(jī)兩側(cè)設(shè)置的支撐架上并確保其成一線齊平，然后去掉外包裝保護(hù)膜。

3)將HDPE管套焊接端部靠緊對齊，必要時對HDPE管套適當(dāng)調(diào)整以使兩管軸線在同一水平線上。

4)先將2根HDPE管套分開，然后把電銑刀放入兩管之間，啟動電源，對兩管端頭進(jìn)行刨平處理。

3.4 管套加熱焊接

1)移去電銑刀，檢查兩管端部平直度是否達(dá)到要求。

2)把加熱板放入HDPE兩管之間，兩HDPE管端部必須貼緊加熱板，根據(jù)工藝要求(溫度、壓力)進(jìn)行熱熔焊接。

3)將已焊好的HDPE管移至焊接機(jī)一端，在另一端放置下1根HDPE管。

3.5 管套吊裝連接

將HDPE管套運(yùn)輸至塔柱下方沿橋面縱向展開，在HDPE管套兩端安裝抱箍后再穿入鋼絞線，使用塔吊將HDPE管上端吊至塔外預(yù)埋索導(dǎo)管管口。將鋼絞線穿入塔內(nèi)錨具并固定，再用手拉葫蘆將HDPE管上端臨時固定在塔柱上的預(yù)埋索導(dǎo)管管口，同時使用手拉葫蘆將HDPE管套下端牽引至梁端預(yù)埋索導(dǎo)管管口，并將鋼絞線穿入梁端錨具內(nèi)，固定張拉鋼絞線挺抬起HDPE管套達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的角度。

3.6 單根鋼絞線安裝

3.6.1 單根穿索順序及注意事項(xiàng)

按照先穿上排孔，后穿下排孔的順序進(jìn)行，既要確保固定端與張拉端的錨孔相互對應(yīng)，又要保證主、邊跨塔梁受力誤差控制在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)。

注意事項(xiàng)：要在轉(zhuǎn)角、管口處和橋面用襯墊橡膠墊，保護(hù)鋼絞線HDPE管壁不受損傷；可用手電檢查預(yù)埋索導(dǎo)管和HDPE管內(nèi)部情況，防止發(fā)生旋轉(zhuǎn)、打絞、扭曲現(xiàn)象；塔內(nèi)和橋面操作人員在牽引鋼絞線時要保持通信聯(lián)系，加強(qiáng)檢查，確保每個孔位相互對應(yīng)，避免發(fā)生錯孔、牽引繩與已穿好的鋼絞線打絞，以及掛好的鋼絞線之間打絞問題。

3.6.2 準(zhǔn)備單根鋼絞線張拉數(shù)據(jù)

1)監(jiān)控單位根據(jù)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)際工況，計(jì)算得出安裝斜拉索時的控制張拉力，并將書面監(jiān)控指令發(fā)送給斜拉索安裝專業(yè)分包單位。

2)監(jiān)控單位根據(jù)斜拉索安裝控制張拉力作用情況，結(jié)合斜拉索錨固點(diǎn)計(jì)算并出具臨時相對位移變形量，此項(xiàng)數(shù)據(jù)是該索所在豎直平面內(nèi)下端錨點(diǎn)豎向和上錨點(diǎn)水平位移值。

3)按照設(shè)計(jì)確定主梁的相應(yīng)截面物理參數(shù)；斜拉索鋼絞線的物理和幾何參數(shù)由產(chǎn)品供貨商提供。

4)根據(jù)監(jiān)控單位指令，單根鋼絞線安裝時張拉至設(shè)計(jì)索力60%～70%。

5)索力大小按下式確定：

式中：N—斜拉索控制力

n—斜拉索孔數(shù)

δ—斜拉索安裝前、后的主梁錨點(diǎn)標(biāo)高抬高量理論值(監(jiān)控單位提供)

α—拉索設(shè)計(jì)仰角

ε—錨具變形及夾片回縮量，取5 mm

ECA—鋼絞線彈模截面面積

l—斜拉索索長

3.6.3 單根張拉原則

1)第1排：第1排鋼絞線承載著HDPE管套的自重，為盡量縮小HDPE管套對單根張拉力造成過大的非線性影響，其張拉力是由該管套的垂度而定。

2)第2排第1根：為避免單根掛索之后對索力進(jìn)行大調(diào)整，可根據(jù)整束拉索索力均衡之后的情況，對索塔及主梁的變形量進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?，使單根索力安裝完成之后的累計(jì)值與設(shè)計(jì)值接近。

3)第i根：Ti=Ti1-i第i根安裝i時傳感器變化值。

4)第1排補(bǔ)拉時按Ti=Ti1-i控制方法確定。

3.6.4 單根張拉過程

1)將張拉端的鋼絞線裝上臨時夾片錨固后，再將YDCS160-150千斤頂安裝到位并用膠帶在鋼絞線相應(yīng)部位標(biāo)記測量基準(zhǔn)點(diǎn)。

2)首先由固定端開始張拉至單根絞線控制應(yīng)力的15%時測初始伸長值。

3)使用壓力表對最后一級張拉力進(jìn)行控制，若一個行程未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)使用連續(xù)張拉裝置進(jìn)行反復(fù)的張拉達(dá)到動態(tài)控制應(yīng)力值。

4)壓力傳感器應(yīng)安裝在第2排第1根鋼絞線上，按照控制應(yīng)力的100%進(jìn)行控制，并記錄此時傳感器上顯示的數(shù)值。

5)第2根及以后的每根鋼絞線根據(jù)應(yīng)力傳感器測的變化值進(jìn)行控制。

6)最后一根鋼絞線張拉完畢后，可拆除應(yīng)力傳感器，并根據(jù)測得的變化值對第一排鋼絞線進(jìn)行補(bǔ)張拉后錨固。

3.6.5 單根張拉技術(shù)要求

張拉作業(yè)過程，固定端的夾片應(yīng)同步跟進(jìn)；張拉端錨固時，亦同樣保證夾片平整；對待安裝的夾片是否完好進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁使用開裂的夾片；單根進(jìn)行張拉時，同主塔所對應(yīng)的中跨和邊跨各索鋼絞線的根數(shù)偏差不能超過3根；同一束的斜拉索每根鋼絞線的應(yīng)力差應(yīng)不大于2%，每號索的總索力差值不大于1%。

3.6.6 索力均勻性控制

掛索前，應(yīng)將傳感器安裝在不受外界因素影響的某一根鋼絞線上，張拉施工時應(yīng)當(dāng)按照傳感器監(jiān)測的變化值對每根鋼絞線的拉力進(jìn)行控制。采用等張拉值法進(jìn)行張拉，可有效控制每根索中各鋼絞線索力的均勻性，張拉時以控制壓力表的讀數(shù)為準(zhǔn)，輔助運(yùn)用傳感器的讀數(shù)進(jìn)行復(fù)核監(jiān)測。

3.6.7 整體張拉及調(diào)索

鋼絞線束的整體張拉及索力的調(diào)整通常使用大噸位千斤頂進(jìn)行張拉，一般由監(jiān)控或設(shè)計(jì)單位提供張拉力。整體張拉依次安裝：內(nèi)襯套→撐腳→千斤頂→張拉螺母。

3.6.8 緊索

在安裝減振器、索箍的位置填充1 m長的PE鋼絞線作假索組成設(shè)計(jì)索形，用膠帶纏繞后再纏上防護(hù)橡膠，最后使用專用緊索器將整束緊固成設(shè)計(jì)截面。

3.6.9 安裝減振器

在減振器校正鋼圈上安裝半環(huán)擋板，并將減振塊塞入校正鋼圈內(nèi)，用螺桿對好半環(huán)擋板孔位臨時固定，整體推入預(yù)埋管內(nèi)離管口10～15 cm，按照外漲內(nèi)縮的原理，擰緊螺桿壓緊減振圈使內(nèi)外分別與索體和護(hù)管壁緊密貼緊，最后使用制作的鋼板把減振器的校正鋼圈與預(yù)埋索導(dǎo)管焊接固定。

3.6.10 安裝橋面防水罩

防水罩采用防銹性能良好不銹鋼304材料制成，將專用防水罩順沿斜拉索放下，使其扣罩在預(yù)埋索導(dǎo)管口，利用齒口支承在預(yù)埋索導(dǎo)管上，檢查PE管下端端口是否平齊，然后順沿斜拉索放下PE管，并將PE管下端支承在防水罩的止口上。

3.6.11 斜拉索防護(hù)

為防止水汽和雨水對斜拉索的侵蝕致使斜拉索銹蝕，從而達(dá)到延長斜拉索耐久性和壽命的目的，必須采用技術(shù)處理措施將索體與外界進(jìn)行隔離。

1)錨頭內(nèi)防腐措施。兩端錨頭內(nèi)鋼絞線PE管套在掛索和張拉時而切除，切除管套段錨具內(nèi)外露的鋼絞線必須灌注油性蠟進(jìn)行防護(hù)。

2)夾片、錨頭端面及外露鋼絞線的防腐措施。必須對錨板及支承筒的外露部分涂上防腐油脂，并用密封膠帶纏繞密封后在錨具上安裝保護(hù)罩和在下端錨墊板上設(shè)置排水槽。

4 結(jié)語

斜拉索是斜拉橋的安全索，必須保證其施工質(zhì)量，因此，斜拉索安裝施工過程中既要執(zhí)行國家、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，又要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)意圖施工，施工人員應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確掌握斜拉索吊裝、張拉控制、防腐措施等施工工藝，施工技術(shù)管理人員應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目自身特點(diǎn)，運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織、科學(xué)的施工技術(shù)、優(yōu)良的施工工藝，保證斜拉索安裝質(zhì)量，延長使用壽命。