鄭州朝陽溝水庫特大橋斜拉索設計及施工介紹

熊南京

【摘要】本文以鄭州朝陽溝水庫特大橋工程實例為依托，介紹了該橋斜拉索體系設計情況，分絲管索鞍、錨箱、索道管的安裝定位以及HDPE管掛設、斜拉索穿索與張拉等關鍵工藝;為類似工程提供參考。

【關鍵詞】斜拉索;分絲管索鞍;錨箱、索道管;HDPE管;穿索;張拉

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.043

1、 工程概況

1.1總體介紹

大橋采用58+118+188+108=472m跨波形鋼腹板PC箱梁矮塔斜拉橋，結構體系采用連續(xù)—剛構形式，平面曲線半徑3900m。（見圖1 橋梁總體布置圖）

主梁截面采用單箱四室斜腹板箱型截面，頂板寬35.0m，墩頂梁高7.0m，支架現澆段、合攏段梁高4.5m，梁高從主墩兩側46.8m處的4.5m高按直線變化至墩頂7.0m。0#塊箱梁底板厚度120cm，各塊段梁段底板厚從懸臂根部至第9個懸澆段處從80 cm～28cm，其間按直線變化，主梁頂板厚度0#塊為150cm，其余為30cm;主梁腹板采用1600型波形鋼腹板，鋼板厚度為12mm～24mm。

每個主墩各有18個對稱塊段，塊段長4.8m，0#塊長12m，合攏段長3.2m，設計采用“先中后邊”的合龍順序。主梁采用C55高性能砼。

橋梁塔柱布置在人行道與車行道之間，按雙塔柱設計，斜拉索為雙索面單排索，全橋共計52對索，設置在3#-15#塊。

波形鋼腹板PC 箱梁與砼腹板PC 箱梁相比，抗扭剛度較弱，須加強橫隔板設計。全橋設計有兩種跨間橫隔板：

鋼橫隔板：全橋共計59道，設于斜拉索位置52道，為桁架式、框架式;

砼橫隔板：全橋共設16道，厚50cm。

1.2 橋塔及斜拉索

橋梁塔柱布置在人行道與車行道之間，按雙塔柱設計，采用組合式鋼筋砼結構，主塔橋面以上高33m;采用C50高性能砼。

塔柱豎向采用縱向變化的矩形截面，寬度從根部的6.4m按直線變化至墩頂的3.5m，橫向寬1.5m;外側輔塔采用雙肢矩形截面，斷面尺寸為1.6×1.0m，輔塔橫截面內按斜向布置在塔頂與豎向塔柱合并。

斜拉索為雙索面單排索，布置在人行道與車行道之間，全橋共計52對索。索根附近梁體無索區(qū)長度為40m，梁面上索距4.8m，塔柱上索距1m。斜拉索的掛設安裝與張拉延遲兩個塊段，給掛籃懸澆施工預留操作空間。（具體詳見圖2-圖4）

斜拉索采用單絲涂覆環(huán)氧涂層鋼絞線。其標準強度為1860MPa，各根拉索張拉力根據調索結果而定。HDPE防護套與鋼絞線之間以防腐油脂等材料填充。（見圖5）

斜拉索在主塔頂部的錨固采用分絲管索鞍結構，每組拉索中每根鋼絞線穿過相應的導向管內，是分離布置，互不干涉。索塔上鞍座兩端每根鋼絞線固定一個抗滑鍵，抗滑鍵的端面與索鞍的端面緊密接觸，交叉布置，與索鞍的兩邊實現單根鋼絞線單向抗滑，可單根鋼絞線實現更換（見圖6）。參考文獻[1]。

2、 索鞍、錨箱、索道管施工

2.1 分絲管索鞍施工

1）索鞍制造加工，分絲管單根制作，而后采用定型胎膜組合成整體索鞍。（見圖7）

2）索鞍現場安裝

在綁扎主塔鋼筋的同時，塔吊配合安裝索鞍，測量定位后，利用塔柱內角鋼筋型骨架和普通鋼筋固定索鞍，確保位置準確，塔柱模板安裝后需復核索鞍位置。（見圖8）

2.2 錨箱與索道管的施工

錨箱與索道管設在鋼橫隔板處，為確?，F場定位方便、準確，錨箱與鋼橫隔板分離，索道管套入錨箱內，暫不固定焊接成整體，利用塔吊安裝，人工使用導鏈配合安裝，測量定位后，再將索道管、錨箱焊接成整體，并且焊接固定于鋼橫隔板。（見圖9）

3、斜拉索施工[2]

先安裝HDPE外套護管，然后逐根從HDPE護管內穿入鋼絞線，鋼絞線穿過主塔索鞍分絲管，兩端分別錨固于箱梁翼緣板根部鋼錨箱位置，采用逐根張拉、單根調索的施工方法。具體施工工藝見圖10。

3.1 HDPE管掛設

3.1.1 HDPE管焊接

HDPE管焊接工藝流程為：

選管→初步對中→刨削→對中→加熱→對接→冷卻。

3.1.2 HDPE管掛設

HDPE管的掛設須與第一根鋼絞線同步進行。

1） 在對面塔外吊裝好HDPE管，臨時固定在塔外腳手架或預埋吊點上，管口離索鞍墊板不小于80cm。

2） 塔外人員利用麻繩吊起第一根鋼絞線的一端至塔外，將鋼絞線塞入對應分絲管內。利用塔吊或塔頂卷揚機慢慢起吊HDPE管，塔外另一端操作人員牽引鋼絞線沿HDPE管送至梁端。HDPE管至塔外時，塔外人員將HDPE管固定在塔外，梁下人員用手拉葫蘆拉緊HDPE管。

3） 塔外人員、梁上人員配合一起將鋼絞線穿過索鞍、對面HDPE管，使用牽引鋼絲繩拉出梁下錨具安裝好夾片。塔外人員注意塔外索體標記。

4） 梁上人員利用牽引鋼絲繩將輔助索尾端橋面錨具留好長度安裝好夾片。

5） 梁上利用千斤頂按預定的索力進行對稱張拉鋼絞線挺直HDPE管，張拉完成后塔外人員利用塔外吊點將HDPE管臨時固定。

3.2 斜拉索穿索與張拉

3.2.1第一根鋼絞線穿索

第一根鋼絞線穿索與HDPE套管掛設同步進行。

穿索掛設前，梁下錨具內先穿上Φ5的牽引鋼絲，隨后利用該鋼絲牽引出帶穿束器的牽引鋼絲繩至梁面管口。梁面工作人員將絞盤上鋼絞線的一端與從HDPE護管和分絲管內穿過來的牽引鋼絲繩連接，確認牢固后，啟動卷揚機直到將該束鋼絞線從另一HDPE護管引出并達到預定長度，撤出牽引鋼絲繩，將鋼絞線與錨頭處牽引鋼絲繩連接牢固后，將該端鋼絞線向錨具內推送，直至該端鋼絞線穿過錨孔達到預定長度，抽出牽引鋼絲繩，安裝臨時工作夾片后打緊錨固。使用同樣的方法將鋼絞線的另一端穿過該端的錨具，安裝臨時工作夾片后打緊錨固。

3.2.2 人工穿索與張拉

1） 掛索順序

由于斜拉索鋼絞線在塔柱上分絲管里是分層排列的，為便于施工，斜拉索的掛設順序為自上到下單根掛設、張拉。第一根鋼絞線穿索張拉完后，按順序人工穿索，在橋面穿進HDPE管，到達塔柱按順序穿過索鞍分絲管，進入對面HDPE管下穿到達對面索導管穿過錨箱錨具。

2） 單根鋼絞線張拉

為使斜拉索中各鋼絞線索力分布均勻，采用等值張拉法進行張拉，即每根鋼絞線的張拉力以壓力表讀數為準，輔以傳感器讀數進行監(jiān)測校正。掛設前，將傳感器安裝在底排的一根鋼絞線上，安裝順序為：墊板——傳感器——單孔工作錨，然后張拉時每根鋼絞線的拉力按當時傳感器的顯示值進行控制。每根斜拉索各鋼絞線均逐根掛設并隨即用YDCS160-150型千斤頂進行張拉，加載至10%張拉力時測量初始伸長量;用壓力表讀數控制最后一級張拉力，張拉至與傳感器顯示值相對應時，測量終止伸長量。安裝工作夾片，適當打緊，卸壓至2Mpa時測量回縮量后錨固。在掛索完成后，卸下傳感器，并按傳感器卸下時的讀數進行補張拉。在每一根鋼絞線張拉完后，應嚴格控制工作夾片的頂進平整度。在單根張拉過程中，邊、中跨應同時對稱均衡進行張拉加載，力求確保鋼絞線兩端伸長量的不均勻值控制在設計允許誤差范圍內。

整根斜拉索張拉完后，安裝抗滑鍵、抗滑插片，錨固裝置，防護罩等。

結語：

矮塔斜拉橋斜拉索施工工藝采用分絲管索鞍及抗滑錨工藝，可使各單根斜拉索索力均勻，布置整齊，后期維護中可監(jiān)測單根斜拉索，單根可更換，延長整束使用壽命。采用本工藝，改變原來一次整束掛索到位為多次逐根流水作業(yè)，投入的人員、設備較少，工序較簡單，提高了現場工作人員的勞動效率，具有較高的社會、經濟、技術效益。

參考文獻：

[1]DB37/T1312-2009《斜拉橋換索設計與施工規(guī)程》.

[2]胡傳超，矮塔斜拉橋斜拉索施工工藝及應用，《西部探礦工程》，2008（4）：204-207.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3