OVM250A鋼絞線拉索在明月峽長(zhǎng)江大橋中的應(yīng)用

唐燕華

(柳州歐維姆工程有限公司 柳州市 545600)

鋼絞線斜拉索體系以多根PE防護(hù)鋼絞線作為斜拉索索體，兩端采用錨具通過(guò)夾片將鋼絞線拉索錨固在結(jié)構(gòu)中。OVM250A鋼絞線斜拉索體系具有錨固性能穩(wěn)定，疲勞性能好，在低應(yīng)力狀態(tài)下夾持可靠等優(yōu)點(diǎn)，斜拉索自由段采用HDPE外護(hù)套管作整體防護(hù)，形成多層防護(hù)結(jié)構(gòu)，防腐性能卓越，采用“化整為零”的施工方法，且具有單根換索，節(jié)約維護(hù)成本等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于公路、鐵路、城市道路橋梁及其它結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品執(zhí)行《無(wú)粘結(jié)鋼絞線斜拉索技術(shù)條件》(JT/T 771—2009)。

1 工程概況

明月峽長(zhǎng)江大橋位于重慶市繞城高速魚(yú)嘴長(zhǎng)江大橋下游約3km，連接長(zhǎng)江南北兩岸，是中國(guó)首座不對(duì)稱鉆石型橋塔鋼桁梁斜拉橋，為雙層四線鋼桁架結(jié)構(gòu)，孔跨布置為(62.5+125+425+175+75)m，中心里程為DK64+555.4,橋梁全長(zhǎng)877.8m，共設(shè)2塔2臺(tái)2輔助墩，兩主塔位于長(zhǎng)江南、北岸邊，一跨過(guò)江。主塔為雙柱式花瓶型空心矩形截面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，2#主塔高度為189.5m，3#主塔高度為203m。鋼桁架梁由兩片N行主桁架采用整體式節(jié)點(diǎn)，橋面為正交異性板密橫梁整體橋面系，主梁采用懸臂拼裝施工，斜拉索整體布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 斜拉索整體布置圖

斜拉橋采用兩索面空間扇形布置，梁上間距12.5m，小里程主塔兩側(cè)各設(shè)13對(duì)斜拉索，大里程主塔兩側(cè)各設(shè)17對(duì)斜拉索。拉索規(guī)格為?15-73、85、91、109和127。全橋共布設(shè)60根拉索，拉索采用環(huán)氧噴涂鋼絞線，鋼絞線重量約1965t，拉索具有多層防腐措施(單根環(huán)氧鋼絞線、防腐油脂、外包單根PE和鋼絞線索外包HDPE護(hù)套管)，HDPE外護(hù)套管采用抗風(fēng)雨激振型雙層雙螺旋線圓管護(hù)套。斜拉索采用OVM250A鋼絞線斜拉索體系、鋼絞線拉索體系構(gòu)成，包括錨固段、過(guò)渡段和自由段[1]。

圖2 OVM250A鋼絞線拉索張拉端錨具和固定端錨具

2 OVM250A鋼絞線拉索施工工藝

斜拉索是斜拉橋中對(duì)主梁起彈性支承作用的重要索力構(gòu)件[2]，良好的施工工藝是保證斜拉橋施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

2.1 按施工順序準(zhǔn)備各個(gè)重要的工作面

2.1.1塔頂平臺(tái)搭設(shè)

利用塔吊，把需要的鋼材運(yùn)送到2#、3#塔頂，焊工在塔頂位置按設(shè)計(jì)圖焊出塔頂平臺(tái)。每個(gè)塔兩個(gè)塔頂平臺(tái)，兩個(gè)塔共4個(gè)塔頂平臺(tái)。每個(gè)塔外平臺(tái)兩端面各安裝一臺(tái)高塔穿束機(jī)，中間安裝兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，一臺(tái)用于吊裝吊籃，運(yùn)輸人員從塔頂?shù)剿?nèi)平臺(tái)。另一個(gè)用來(lái)吊裝塔內(nèi)平臺(tái)。

圖3 塔頂平臺(tái)及預(yù)埋件布置圖

2.1.2塔外吊籠平臺(tái)安裝

該橋在塔中間安裝有牛腿支架平臺(tái)，塔吊把吊籠吊到平臺(tái)上。用4根Φ8鋼絲繩固定在塔頂平臺(tái)的端面支架，鋼絲繩下放到吊籠位置。吊籠與鋼絲繩安裝在塔端預(yù)埋管一側(cè)，吊籠外側(cè)2根Φ8高強(qiáng)鍍鋅鋼絲繩做成豎向安全繩(含兩個(gè)防墜裝置)，吊籠內(nèi)側(cè)2根Φ8高強(qiáng)鍍鋅鋼絲繩做為升降機(jī)過(guò)道繩,在吊籠中間安裝一根Φ14鍍鋅鋼絲繩作為塔外吊籠的保險(xiǎn)繩，此保險(xiǎn)繩從塔頂門(mén)架放至到橋面。保險(xiǎn)繩隨著建筑電動(dòng)吊籃行走，當(dāng)塔外吊籠到達(dá)施工點(diǎn)時(shí)，把安全繩的防墜器鎖緊，塔外施工人員將建筑電動(dòng)吊籃固定，然后對(duì)塔外吊籠進(jìn)行安全檢查，最后方可進(jìn)行塔外施工。

2.1.3塔內(nèi)移動(dòng)平臺(tái)搭建

先在塔內(nèi)一號(hào)索預(yù)埋管附近搭建一個(gè)固定平臺(tái)，在平臺(tái)上焊接一個(gè)長(zhǎng)方型的架子，架子長(zhǎng)3.5m，寬2.9m，高3.5m，剛好能夠通過(guò)塔內(nèi)空間上下移動(dòng)。通過(guò)塔頂平臺(tái)安裝的卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝長(zhǎng)方形架子。移動(dòng)平臺(tái)搭建完成。

2.2 HDPE外護(hù)套管的焊接

通過(guò)計(jì)算得出明月峽長(zhǎng)江斜拉索每號(hào)索的總長(zhǎng)度。

焊接長(zhǎng)度：

L焊=L0-L6-L7-L8+L10

式中：L0—兩側(cè)塔梁錨墊板間距 (mm),該數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)院提供；

L6—梁端預(yù)埋管長(zhǎng)度及錨墊板厚度之和(mm)；

L7—塔端預(yù)埋管長(zhǎng)度及錨墊板厚度之和(mm)；

L8—塔端連接裝置長(zhǎng)度(通常為6m)(mm)；

L10—HDPE外套管進(jìn)入塔端連接裝置長(zhǎng)度(mm),暫時(shí)取3000mm，根據(jù)當(dāng)?shù)刈畲鬁夭钭兓褪┕r(shí)期的氣溫具體調(diào)整。

確定每根拉索HDPE外護(hù)套的管長(zhǎng)后即可焊接。明月峽長(zhǎng)江2#塔位于長(zhǎng)江南岸，3#塔位于長(zhǎng)江北岸。3#塔的懸臂掛籃施工快于2#塔，最先掛的是3#塔的一號(hào)索。由于橋面太短，管子需要的焊接工地太長(zhǎng)，選擇在地面進(jìn)行焊接。焊接工藝如下：

PE管焊接機(jī)接通電源，設(shè)定好焊接溫度，使加熱板預(yù)熱。同時(shí)PE外護(hù)套管固定在支架上面，注意使兩PE管的螺旋線相互連接。調(diào)整好夾具，使兩PE管外圓大小基本相同，這時(shí)用切刨刀同時(shí)旋轉(zhuǎn)切削兩PE管端面，之后再用加熱板加熱PE管端面，在加熱時(shí)間到達(dá)規(guī)定時(shí)間后，PE管端面對(duì)接一起。

HDPE管焊接操作步驟如下：

焊接機(jī)通電試機(jī)→調(diào)整發(fā)熱板溫度→檢查確認(rèn)HDPE管規(guī)格→兩段待焊接的HDPE管放在機(jī)架和滾輪上，調(diào)整機(jī)架高度→調(diào)整HDPE管→切屑端面→發(fā)熱板加熱→焊接→焊縫檢查。

該大橋的需要的HDPE外護(hù)套管規(guī)格有4種，主要工藝參數(shù)如表1。

表1

通過(guò)以上HDPE管焊接工藝的方法，完成一號(hào)索外護(hù)套管所需要的長(zhǎng)度。

2.3 3#塔一號(hào)掛索準(zhǔn)備

(1)安裝Φ50塑料膠管，一端固定在塔頂平臺(tái)，另一端下發(fā)到橋面，主要目的是導(dǎo)向作用，鋼絞線從梁面的管口一直穿過(guò)，從塔頂?shù)墓芸诔鰜?lái)進(jìn)入到高塔穿索機(jī)。

塔吊吊裝鋼絞線，放入放線盤(pán)，等待穿索。

(2)計(jì)米器安裝。在放索盤(pán)附近的橋面鋼板上焊接固定一節(jié)30cm長(zhǎng)，Φ50鋼管，在鋼管上割個(gè)四方形的口。鋼絞線從管子通過(guò)，在鋼管上的割口放上滾輪，鋼絞線穿過(guò)鋼管，帶動(dòng)滾輪運(yùn)動(dòng)，計(jì)米器通過(guò)計(jì)算滾輪的圈數(shù)，在計(jì)米器顯示出鋼絞線通過(guò)鋼管的長(zhǎng)度。

2.4 上、下端錨具安裝

錨具安裝之前，檢測(cè)是否有損壞，用鋼絞線試穿錨具，查看錨孔、密封板孔位是否對(duì)齊，孔位不得有錯(cuò)位等。

2.4.1張拉端錨具的安裝

先用塔吊把張拉端錨具吊到塔頂平臺(tái)，然后用5t卷?yè)P(yáng)機(jī)吊進(jìn)塔腔內(nèi)對(duì)應(yīng)的預(yù)埋管口，用葫蘆吊安裝進(jìn)預(yù)埋管里，旋轉(zhuǎn)錨具使錨板孔呈水平排列，排氣孔位于上端，灌蠟孔位于下端。

圖4 索錨具安裝固定示意圖

2.4.2固定端錨具的安裝

塔吊吊裝錨具到橋面上，用手動(dòng)葫蘆調(diào)整錨固端錨具，使錨具端面與錨拉板端面貼合，調(diào)整梁端錨板的孔位與塔端的錨具孔排列一一對(duì)應(yīng)。

2.5 穿索機(jī)喂鋼絞線

根據(jù)計(jì)算，一號(hào)索邊跨加強(qiáng)索89.55m，鋼絞線張拉端剝皮長(zhǎng)度6.35cm，另一端固定端剝皮長(zhǎng)度0.52m；普通索鋼絞線的計(jì)算長(zhǎng)度為85.55m,鋼絞線張拉端剝皮長(zhǎng)度2.19cm，另一端固定端剝皮長(zhǎng)度0.52m；下三根等長(zhǎng)鋼絞線，每根鋼絞線墩頭后用連接器相互連接，存放在放索盤(pán)里。塔吊再吊裝放索盤(pán)到塔外的牛腿托架平臺(tái)，在高塔穿索機(jī)預(yù)穿一根鋼絞線索，然后啟動(dòng)穿索機(jī)，下放鋼絞線到放索盤(pán)，工人把放索盤(pán)的索用連接器連接，然后啟動(dòng)高塔穿索機(jī)，把放索盤(pán)里面的三根索喂入高塔穿索機(jī)，高塔穿索機(jī)把喂入的鋼絞線索放進(jìn)Φ50塑料管內(nèi)，鋼絞線索在自重作用下，順著Φ50塑料管來(lái)到橋面，最后橋面放線盤(pán)的鋼絞線穿過(guò)計(jì)米器，再與Φ50塑料管出來(lái)的鋼絞線連接，所以通過(guò)喂鋼絞線，塔頂穿索機(jī)與橋面鋼絞線連接起來(lái)。

圖5 纏牽引繩安裝與提升第三根鋼絞線

2.6 HDPE套管吊裝

附件組裝，把塔端PE連接裝置套入HDPE外護(hù)套管中，再套入塔端減震器的圓環(huán)等附件，附件安裝完后，在HDPE外護(hù)套管端面20cm左右裝兩個(gè)抱箍，抱箍后面再箍?jī)蓚€(gè)鋼絲繩做吊帶，一個(gè)吊點(diǎn)用來(lái)吊外護(hù)套管，另一個(gè)吊點(diǎn)等到外護(hù)套管到達(dá)塔外管口時(shí)用。抱箍主要兩個(gè)目的，一是可以卡住鋼絲繩吊帶在吊裝時(shí)滑落，二是可以用鐵線固定塔端PE裝置等附件在HDPE外護(hù)套管上。

圖6 外護(hù)套管附件和鋼絲繩吊裝示意圖

在外護(hù)套管穿入一個(gè)計(jì)算好長(zhǎng)度的輔助鋼絞線，鋼絞線多出外護(hù)套管約2m，用兩個(gè)繩夾把鋼絞線固定在外護(hù)套管的鋼絲繩吊帶上。附件和抱箍夾具安裝完成后，把塔吊開(kāi)始吊裝PE管到3號(hào)塔的一號(hào)索塔外管口附近，在管口焊接臨時(shí)吊點(diǎn)，再把外護(hù)套管的另一個(gè)鋼絲繩吊帶掛在臨時(shí)吊點(diǎn)上，這時(shí)塔吊鋼絲繩可以松開(kāi)，完成HDPE外護(hù)套管的吊裝工作。

在塔吊協(xié)助下，梁端的外護(hù)套管吊到錨拉板管口，輔助鋼絞線穿好保護(hù)罩，減震器圈，下穿到固定端錨具，另一邊的塔端輔助鋼絞線連接好牽引鋼絲繩，松開(kāi)繩夾，電動(dòng)葫蘆拉牽引繩直到輔助鋼絞線穿入張拉端錨具到位，輔助鋼絞線兩端夾片打緊，千斤頂張拉鋼絞線到位。HDPE外護(hù)套管也被抬起到設(shè)計(jì)角度。方便下一步掛索工作的進(jìn)行。

2.7 OVM250A鋼絞線單根掛索工藝

預(yù)先計(jì)算出每根鋼絞線的下料長(zhǎng)度，下料長(zhǎng)度公式:L=L0+A1+A2+L1+L2+△f1+△f2

式中：L0—張拉端、固定端錨墊板之間距離；

A1—塔端錨具外露量；

A2—梁端錨具外露量

L1—塔端張拉工作長(zhǎng)度；

L2—固定端預(yù)留長(zhǎng)度；

△f2—長(zhǎng)度誤差修正長(zhǎng)度。

計(jì)算完后，開(kāi)始掛索。高塔穿索機(jī)啟動(dòng)，鋼絞線受力移動(dòng)，放索盤(pán)放索，鋼絞線向前，計(jì)米器開(kāi)始計(jì)數(shù)，鋼絞線從橋面Φ50塑料管管口一直到塔頂穿索機(jī)，過(guò)了穿索機(jī)，鋼絞線又從塔頂往下走，到達(dá)一號(hào)索的塔外管口，然后進(jìn)入已經(jīng)臨時(shí)吊裝的HDPE外護(hù)套管，從梁端錨拉板的HDPE管出來(lái)，連接已經(jīng)準(zhǔn)備好的牽引繩，在牽引繩的作用下，鋼絞線順利進(jìn)入固定端錨具中，在塔外平臺(tái)的人員，解下張拉端鋼絞線的連接器，紅色塑料套，然后再連接繩，塔外人員工作完成，通知塔內(nèi)人員，塔內(nèi)人員開(kāi)始用電動(dòng)葫蘆把鋼絞線拉進(jìn)張拉端錨具，這個(gè)工作完后，塔外人員通知橋面人員，橋面人員調(diào)整鋼絞線外露長(zhǎng)度后開(kāi)始裝夾片。塔內(nèi)人員也解下連接器，打入夾片放進(jìn)張拉端錨具，然后安裝單根張拉千斤頂進(jìn)行張拉預(yù)緊。

橋面的計(jì)米器計(jì)算鋼絞線長(zhǎng)度到達(dá)下料長(zhǎng)度后切割鋼絞線，按之前計(jì)算的長(zhǎng)度剝PE，切斷的鋼絞線按張拉端長(zhǎng)度剝除PE,放索盤(pán)的鋼絞線按固定端的長(zhǎng)度剝除。剝好PE的鋼絞線留中心絲、墩頭、套靴紅色塑料帽，再用連接器把切斷的鋼絞線連接起來(lái)。等第一根鋼絞線張拉到位后，計(jì)米器清零，高塔穿索器拉鋼絞線進(jìn)行下一個(gè)鋼絞線穿索過(guò)程。其單根掛索工藝流程圖見(jiàn)圖7。

圖7 鋼絞線安裝工藝流程圖

2.8 OVM250A鋼絞線單根張拉

在張拉端前面選取受外界影響最小的鋼絞線(通常把測(cè)力傳感器放置在第2排的第2根鋼絞線上，避免該鋼絞線受到HDPE自重影響[3])上安裝壓力傳感器并將其張拉到位，在張拉后續(xù)鋼絞線即將到位時(shí)，由于結(jié)構(gòu)變形或溫度變化的影響， 在安裝有傳感器鋼絞線的索力會(huì)有所變化，傳感器也相應(yīng)的變化，根據(jù)這個(gè)變化值調(diào)整第二根鋼絞線的張拉油壓，使之與第一根鋼絞線的現(xiàn)存索力相同，然后將其錨固，同理以后每根鋼絞線的張拉力均按壓力傳感器變化情況進(jìn)行控制，即每根鋼絞線張拉力均與安裝傳感器的鋼絞線現(xiàn)存拉力相同。

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制OVM250A鋼絞線單根張拉工藝過(guò)程，能夠保證單束拉索中每根鋼絞線應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，施工中每束斜拉索中單根鋼絞線之間的索力誤差不超過(guò)±2%[4]。

圖8 OVM250A拉索單根張拉示意圖

2.9 OVM250A鋼絞線整體調(diào)索

單根掛索張拉全部結(jié)束后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及監(jiān)控單位指令對(duì)需要調(diào)索的斜拉索進(jìn)行整體張拉調(diào)索。

圖9 OVM250A拉索整體張拉安裝圖

3 結(jié)語(yǔ)

明月峽長(zhǎng)江大橋采用OVM250A鋼絞線斜拉索，其施工工藝在單根掛索新工藝主要是加入了計(jì)米器技術(shù)。以前沒(méi)有計(jì)米器，在剛掛前幾對(duì)索時(shí)，主要是在工地空地，把整捆鋼絞線解開(kāi)，按下料長(zhǎng)度切割鋼絞線，下好料的鋼絞線再卷回放索盤(pán)。該計(jì)米器的作用是邊掛索邊下料：在掛索的時(shí)候，放索盤(pán)放鋼絞線時(shí)，計(jì)米器就可以計(jì)算索長(zhǎng)，大大縮短了鋼絞線施工時(shí)間，同時(shí)也節(jié)約了工作量；隨著工程的進(jìn)展，后面掛索增加，鋼絞線下料長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，鋼絞線循環(huán)連接從三根變成兩根，以往是鋼絞線下料時(shí)到達(dá)標(biāo)記點(diǎn)就可以切割鋼絞線，現(xiàn)在有了計(jì)米器的加入，下料長(zhǎng)度可以精確計(jì)算，節(jié)約下料成本。實(shí)踐證明OVM250A鋼絞線拉索的施工技術(shù)在工程運(yùn)用中成熟、可靠和專業(yè)。