鋼箱拱斜拉索安裝施工技術(shù)與應(yīng)用

安永帥 李全輝 李廣

摘要：現(xiàn)城市橋梁主要從滿足基本的交通性，開(kāi)始越多跨越利用于城市橋梁裝飾性，霍山縣生態(tài)路網(wǎng)工程雙灣大橋上塔柱鋼拱通過(guò)合理分段與現(xiàn)場(chǎng)的CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接成功將多個(gè)拱段完整拼裝并實(shí)現(xiàn)無(wú)縫焊接，整體焊接合格后，卸載及拆除支撐體系，同時(shí)在塔壁上焊接吊耳錨固斜拉索與人行道懸臂板，實(shí)現(xiàn)鋼箱拱的的索張拉，給塔結(jié)構(gòu)來(lái)增加橋梁的景觀性。

關(guān)鍵詞：無(wú)縫焊接;鋼箱拱;斜拉索張拉

引言

隨著現(xiàn)城市橋梁主要從滿足基本的交通性，開(kāi)始越多跨越利用于城市橋梁裝飾性，霍山縣生態(tài)路網(wǎng)工程雙灣大橋上塔柱鋼拱通過(guò)合理分段與現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)縫CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接成功將13個(gè)拱段完整拼裝，實(shí)現(xiàn)高精度無(wú)縫焊接。橋塔主塔外觀從橫向呈斜伸的雙拱形結(jié)構(gòu)，整座橋塔的高度可高大59.5m，豎直方向呈現(xiàn)18°的傾斜角，整體焊接合格后，卸載及拆除支撐體系，同時(shí)在塔壁上焊接吊耳錨固，水平索于雙拱之間平衡對(duì)拉，而斜拉索與人行道懸臂板，實(shí)現(xiàn)鋼箱拱的索張拉，裝拉式橋塔飾斜給橋梁增加景觀性與生機(jī)活力。

1.鋼箱拱現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)拼裝焊接所需的鋼拱構(gòu)件由制造廠按設(shè)計(jì)優(yōu)化圖紙的分段要求進(jìn)行分段制作，構(gòu)件完成后場(chǎng)內(nèi)驗(yàn)收，檢查鋼箱拱的制造線型是否達(dá)到設(shè)計(jì)的線型要求，縱向節(jié)段及橫向分段之間是否與工廠胎架進(jìn)行匹配，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)，鋼箱拱的上、下中心都必須做好標(biāo)識(shí)，為現(xiàn)場(chǎng)安裝提供依據(jù)，合格后按照檢驗(yàn)批次分批進(jìn)行運(yùn)輸進(jìn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)必須做好到貨檢查確保所有構(gòu)配件的齊全與完整。

鋼箱梁采用50T吊車(chē)進(jìn)行拼裝，同時(shí)采用碗口鋼管搭設(shè)外部臨時(shí)支撐輔助支架，隨著高度的增加上部荷載也逐步增大，考慮橋面車(chē)輛的行駛與材料的運(yùn)輸，將支撐支架搭設(shè)成“井”字型，以方便過(guò)往的車(chē)輛行駛。沿著提前布置鋼爬梯進(jìn)入鋼箱拱內(nèi)部進(jìn)行主要拼接口在焊接，接口對(duì)接形式一般為環(huán)口對(duì)接，而結(jié)構(gòu)形式為口子型，對(duì)于環(huán)縫對(duì)接則采用內(nèi)坡口焊接，外貼陶質(zhì)襯墊，單面焊雙面成型，拱段四周壁板的焊接順序一般由兩名焊工同時(shí)對(duì)稱(chēng)橫向焊接壁板對(duì)接焊縫。在每節(jié)鋼箱段焊接完畢后經(jīng)監(jiān)理工程師聯(lián)合復(fù)測(cè)合格后方交進(jìn)行下一工序。重復(fù)按此上述施工方法，依次安裝其他節(jié)段直至全部結(jié)束。

在鋼箱拱施焊作業(yè)是首先要熟悉現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境，了解施工的風(fēng)速、天氣等情況。及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，如搭設(shè)防風(fēng)棚與防雨雪棚，對(duì)焊絲和焊劑采取措施妥善保管，防止受潮，焊絲及鋼襯墊應(yīng)存放在干燥、通風(fēng)的地方，嚴(yán)禁使用銹蝕焊絲，保護(hù)焊接熔池，達(dá)到焊接要求，確保焊接質(zhì)量。也為電焊作業(yè)人員提供便利的施工作業(yè)環(huán)境。

2.鋼箱拱斜拉索的實(shí)施

在鋼箱段焊接完畢并整體復(fù)測(cè)合格后，斜拉索利用在鋼拱塔端沿塔壁每隔2m焊接的吊耳錨固，水平索于雙拱之間平衡對(duì)拉，而斜拉索在梁端采用預(yù)埋吊耳的方式錨固與人行道懸臂板上，斜拉索采用在梁端張拉方式。

索體采用1860級(jí)3根?15.2環(huán)氧噴涂無(wú)粘結(jié)鋼絞線纏包后并外擠PE，索徑?50mm，破斷力781kN，索體單位重量6.36kg/m。

全橋共2×30對(duì)，型號(hào)按鋼絲絲數(shù)分別編排為S1-S10、L1-L10、S1’-S10’共計(jì)30種規(guī)格。最長(zhǎng)索為86.736m，重286.49Kg。其中S1-S10/ S1’-S10’索直接錨固在預(yù)應(yīng)力混凝土橋面上。L1-L10索在鋼箱拱之間，通過(guò)鋼箱梁上吊耳錨固在鋼箱梁上，拉索示意圖1。

2.1 施工工藝流程

2.2 施工準(zhǔn)備

在鋼箱拱拉索安裝時(shí)選用50T汽車(chē)吊配合液壓升降機(jī)提升斜拉索上橋面，放索盤(pán)放索。塔端掛索采用吊機(jī)提升斜拉索至吊耳孔連接就位，梁端直接用卷?yè)P(yáng)機(jī)滑車(chē)組在橋面牽引就位。

借助以前橋面鋼箱拱拼裝時(shí)的支架平臺(tái)，先安裝兩片拱之間水平拉索，橋塔一端掛索，一端初張拉，插入插銷(xiāo)，將張拉設(shè)備拆下，進(jìn)行下一根拉索安裝;在橋面臨時(shí)支架拆除前要完成拱間水平拉索，然后再安裝兩側(cè)鋼箱拱與橋面間的拉索。

鋼箱拱斜拉索應(yīng)委托專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)廠家按照設(shè)計(jì)要求的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行制作與定制，在成品運(yùn)輸采用鋼盤(pán)包裝，其他的零星散裝部件采用木箱裝運(yùn)，待運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后要組織技術(shù)、質(zhì)檢、試驗(yàn)、物資聯(lián)合監(jiān)理工程師等人員對(duì)到貨進(jìn)行驗(yàn)收，確保各部件的合格證、質(zhì)保書(shū)、標(biāo)牌、性能試驗(yàn)書(shū)等證件齊全，斜拉索在下貨時(shí)按照使用先后順序堆放至后場(chǎng)，同時(shí)，在索捆下面用20cm×20cm枕木進(jìn)行支墊，以便堆放和后面轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)取放及安裝吊索具。存放時(shí)要求對(duì)每根斜拉索按照索號(hào)用醒目的標(biāo)牌進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

2.3 斜拉索的轉(zhuǎn)運(yùn)

對(duì)斜拉索具進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)要看清每個(gè)部件的標(biāo)識(shí)標(biāo)牌，按照索具上標(biāo)注的編號(hào)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)裝運(yùn)。為防止索套勒壞受損不可使用鋼絲繩吊裝，只能采用專(zhuān)用吊帶進(jìn)行。為防吊裝因受力不均勻偏心而滑鉤，起吊點(diǎn)應(yīng)根據(jù)錨頭的位置而確定，采用3吊點(diǎn)捆綁式打結(jié)。在掛好鉤后，首先試吊2次，是否安全。如重量在5t以內(nèi)的索直接用25t汽車(chē)輪胎吊吊至橋面入放索盤(pán)。

2.4 鋼箱拱塔端掛索

掛索前應(yīng)先對(duì)鋼箱拱上連接耳板上的焊渣、毛刺及雜物檢查、清理;檢查鋼拱上連接耳板角度，位置是否正確，如變形必須進(jìn)行處理后才能掛索施工。

（1）鋼箱拱之間水平拉索安裝

拆開(kāi)拉索兩端錨頭包裝，檢查端部設(shè)施是否完整無(wú)損;檢查索長(zhǎng)是否符合設(shè)計(jì)要求。箱塔外掛索平臺(tái)利用鋼箱拱鋼箱拱臨時(shí)支架，對(duì)其懸掛安全網(wǎng)以及設(shè)置安全樓梯與欄桿。

箱塔外掛索平臺(tái)選擇5T的手拉葫蘆將其一端用專(zhuān)業(yè)的工具將其固定牢固，使用25T的汽車(chē)吊將錨頭緩緩提起，打開(kāi)捆扎，由于索盤(pán)自身的彈性和牽引力產(chǎn)生的偏心力會(huì)使轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生加速度導(dǎo)致散盤(pán)，從而嚴(yán)重危機(jī)到周?chē)氖┕と藛T的安全，為此在每一個(gè)索盤(pán)破盤(pán)之前首先采用鋼管將其周?chē)庸谭乐拐ūP(pán)，同時(shí)設(shè)置剎車(chē)裝置。

錨頭與鋼箱梁中間吊耳之間的連接通過(guò)吊葫蘆牽引就位，穿上銷(xiāo)軸。然后提升另一端錨頭至另一側(cè)吊耳板處并錨固，安裝叉耳式張拉工裝并進(jìn)行張拉，張拉到設(shè)計(jì)噸位后，插入插銷(xiāo)，將張拉設(shè)備拆下，進(jìn)行下一道拉索安裝。

（2）鋼箱拱兩側(cè)與混凝土之間拉索安裝

首先拆開(kāi)拉索兩端錨頭包裝，檢查端部設(shè)施是否完整無(wú)損;檢查索長(zhǎng)是否符合設(shè)計(jì)要求。拉索一端用錨索專(zhuān)用綁扎繩綁扎牢固，使用25T吊機(jī)（帶云梯平臺(tái)）將錨頭提升，起吊至鋼絲繩收緊，打開(kāi)捆扎，使斜拉索慢慢彈開(kāi)，并注意控制轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)防止散盤(pán)，對(duì)索賠加強(qiáng)保護(hù)措施，確保施工人員的安全。

錨頭與鋼箱梁中間吊耳之間的連接通過(guò)吊葫蘆牽引就位，穿上銷(xiāo)軸。橋面一端與橋面預(yù)埋板安裝就位，安裝叉耳式張拉工裝并進(jìn)行張拉，張拉到設(shè)計(jì)噸位后，插入插銷(xiāo)，將張拉設(shè)備拆下;進(jìn)行下一道拉索安裝。

斜拉索安裝的保護(hù)措施：在起吊斜拉索時(shí)要用軟吊帶;在牽引上錨頭時(shí)錨頭部分用橡膠皮或棉布包裹防止鋼絲繩損傷拉索PE;在安裝索夾時(shí)索夾內(nèi)要墊置橡膠皮;在拆拉索包裝時(shí)刀片向外切割以免刀片損傷PE。

2.5拉索的張拉

（1）張拉前準(zhǔn)備工作

在張拉之前，首先依據(jù)設(shè)計(jì)張拉力值的大小，通過(guò)千斤頂和配套壓力表在標(biāo)值與壓力值之間的線性回歸方程，求出對(duì)應(yīng)的油壓表數(shù)值，并根據(jù)力的大小將油壓表數(shù)值分成2-4級(jí)，同時(shí)標(biāo)出對(duì)應(yīng)級(jí)數(shù)，算出斜拉索的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值。

（2）拉索張拉

在拉索張拉實(shí)施時(shí)2臺(tái)千斤頂要設(shè)置同步，將2臺(tái)千斤頂?shù)膹埨钪悼刂圃试S范圍內(nèi)，一般以油表讀數(shù)相差在1.0MPa以內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)，在拉索張拉時(shí)要同步均勻、對(duì)稱(chēng)分次循環(huán)施工?？v向?qū)ΨQ(chēng)可防止塔柱偏移張拉油表應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定以防油表失靈，同時(shí)在使用過(guò)程中嚴(yán)禁震動(dòng)或碰傷油表。在油泵操作要明確油壓的分級(jí)讀數(shù)，2臺(tái)千斤頂?shù)挠捅梅旨?jí)讀數(shù)應(yīng)一致，測(cè)得斜拉索伸長(zhǎng)值應(yīng)一致，通過(guò)監(jiān)理工程師符合后進(jìn)行下一次張拉，油壓表油壓上升應(yīng)均勻緩慢，同時(shí)注意油泵是否出現(xiàn)異常及時(shí)解決。

（3）斜拉索的減振

索力減振有兩類(lèi)：一是施工中的臨時(shí)減振;二是成橋后的永久減振。

在主梁施工中由于受風(fēng)載與雨載的影響，斜拉索將產(chǎn)生振動(dòng)而導(dǎo)致主梁振動(dòng)，斜拉索根部產(chǎn)生疲勞破壞、主梁上測(cè)量施工的不準(zhǔn)確性等，需采取臨時(shí)措施減振。

3.結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)在橋梁的飛速發(fā)展不僅僅是在橋梁的寬廣、通暢，而橋梁的裝飾也是增減橋梁生機(jī)活力的主要因素。而目前多數(shù)的橋梁將是大跨度的索拉式，但是墩柱的塔柱高大需要通過(guò)工廠的預(yù)拼裝后合理分段，現(xiàn)場(chǎng)鋼箱段環(huán)口對(duì)接，采用CO2氣體保護(hù)焊成功將多個(gè)拱段完整拼裝并實(shí)現(xiàn)無(wú)縫焊接，橋塔的高度可高大59.5m，豎直方向呈現(xiàn)18°的傾斜角，并在塔壁上焊接吊耳錨固斜拉索與人行道懸臂板，實(shí)現(xiàn)鋼箱拱的的索張拉，斜拉式橋塔裝飾給橋梁增加景觀性與生機(jī)活力。

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