矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索調(diào)索施工技術(shù)

陳瑋 馬宏宇 易乾

摘 要：在矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索施工過程中，由于索塔及主梁造型復(fù)雜，使得在斜拉索索力控制難度加大，加之施工荷載的不確定性，初張拉的索力值往往與索力設(shè)計(jì)值存在偏差。這種偏差的積累，不僅影響成橋后的正常使用，而且會(huì)危及施工中的結(jié)構(gòu)安全，因此成橋后，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)監(jiān)控的索力值進(jìn)行調(diào)整[1]。本文通過對(duì)九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）矮塔斜拉平行鋼絞線拉索調(diào)索施工技術(shù)的介紹，詳細(xì)分析了索力產(chǎn)生偏差的原因，闡述了調(diào)索技術(shù)以供業(yè)內(nèi)人員參考借鑒。

關(guān)鍵詞：矮塔斜拉橋;平行鋼絞線拉索;調(diào)索

一、引言

隨著城市橋梁工程的不斷發(fā)展，矮塔斜拉橋由于其結(jié)構(gòu)安全、造型美觀，目前在城市橋梁中得到了廣泛應(yīng)用。而斜拉索作為斜拉橋主要的受力構(gòu)件，對(duì)維持整座橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)安全、結(jié)構(gòu)線形起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)際施工過程中，由于多種因素的影響，斜拉橋成橋后斜拉索張拉力與設(shè)計(jì)值存在一定偏差，針對(duì)平行鋼絞線拉索體系，可以采用單根補(bǔ)張、單根放張的工藝調(diào)整索力的大小，大大提高調(diào)索的精度、速度。

二、工程概況

九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）矮塔斜拉橋橋長(zhǎng)250m，孔跨布置為（65+120+65）m，為雙塔斜拉橋，塔、墩、梁采用固結(jié)體系，橋梁平面位于R=350m圓曲線上。斜拉索為外傾式扇形雙索面，斜拉索在主塔塔頂通過分絲管式轉(zhuǎn)向鞍座連續(xù)通過，兩側(cè)錨固于箱梁懸臂處錨塊上。斜拉索采用單層PE防護(hù)單絲涂覆環(huán)氧涂層鋼絞線，規(guī)格為27-φs15.2m。

三、平行鋼絞線拉索結(jié)構(gòu)

本工程矮塔斜拉橋平行鋼絞線拉索設(shè)計(jì)為單側(cè)雙向錨固體系，索鞍部分采用分絲管技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)單根穿索、單根換索。斜拉索的每根鋼絞線通過分絲管后，錨固在箱梁上。具體斜拉索構(gòu)造圖見圖2。

四、調(diào)索原因

（一）單根張拉索力控制不均勻。平行鋼絞線拉索目前基本采用單根鋼絞線穿索、單根張拉的工藝，但隨著每束鋼絞線的依次張拉，橋梁結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生變形。主梁產(chǎn)生上撓、索塔產(chǎn)生壓縮，斜拉索梁端錨點(diǎn)與塔端錨點(diǎn)的相對(duì)距離不斷縮短，已張拉鋼絞線的工作長(zhǎng)度同步縮短，導(dǎo)致已張拉鋼絞線所持索力不斷變小[2]。盡管目前也有一些控制索力均勻性的方法，例如采用等值張拉法，這種方法是根據(jù)斜拉索仿真模擬結(jié)果以及單根斜拉索安裝順序，提前計(jì)算出每根鋼絞線張拉力，換算到千斤頂油壓[3]。但由于每根鋼絞線張拉力相差不大，換到千斤頂油壓的時(shí)候油壓數(shù)值也相差不大，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際張拉的過程中，操作人員很難按計(jì)算結(jié)果精確控制油壓，從而控制張拉的索力，所以成橋后實(shí)測(cè)索力值與設(shè)計(jì)值會(huì)存在一定的偏差。

（二）索鞍、索導(dǎo)管安裝定位不精確。矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，導(dǎo)致索鞍、索導(dǎo)管安裝定位困難，特別對(duì)于主梁線形為曲線且索塔為外傾式曲面雙塔結(jié)構(gòu)的矮塔斜拉橋，其分絲管索鞍及索導(dǎo)管的空間定位十分困難，在實(shí)際安裝定位過程中，其定位的精度難以把控。如果塔上分絲管固定措施不到位，在澆筑混凝土后，會(huì)存在較大的沉降，導(dǎo)致分絲管偏位。對(duì)于梁端的索導(dǎo)管，梁段在澆筑混凝土后，索導(dǎo)管也會(huì)隨著梁體發(fā)生沉降。索鞍及索導(dǎo)管如果產(chǎn)生較大位置偏差，成橋后實(shí)測(cè)索力與設(shè)計(jì)索力也會(huì)產(chǎn)生偏差，需要根據(jù)索鞍及索導(dǎo)管實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)重新計(jì)算調(diào)整索力。

（三）橋梁線形控制不到位。矮塔斜拉橋主梁由于平縱線形復(fù)雜，在采用掛籃懸臂澆筑法施工時(shí)，對(duì)于主梁的線形控制是施工的一個(gè)重難點(diǎn)。在掛籃模板立模前，立模標(biāo)高需將設(shè)計(jì)標(biāo)高、設(shè)計(jì)預(yù)拱度、掛籃彈性變形值、施工預(yù)拱度相加得到，盡管立模時(shí)根據(jù)理想狀態(tài)下的標(biāo)高進(jìn)行了測(cè)量放樣，但由于掛籃模板固定不牢固、混凝土澆筑順序不對(duì)、主梁預(yù)應(yīng)力張拉等諸多施工因素的影響，主梁的線形往往會(huì)與理論值存在一定的偏差。成橋后，需要通過調(diào)整斜拉索索力來改改變主梁的線形，使其滿足設(shè)計(jì)的要求。

五、調(diào)索工藝

（一）單根補(bǔ)張調(diào)索。斜拉橋成橋后，斜拉索實(shí)測(cè)索力小于設(shè)計(jì)索力允許的范圍，根據(jù)第三方監(jiān)測(cè)單位給出的調(diào)索指令，需將索力進(jìn)行調(diào)大，索力調(diào)大采用單根補(bǔ)張的工藝，與單根張拉的工藝一致。

（1）成橋后，所有斜拉索初張拉已經(jīng)全部完成，單根鋼絞線索力的微調(diào)對(duì)整座橋梁的塔梁結(jié)構(gòu)變形很小，在調(diào)索時(shí)，索力調(diào)整不在考慮鋼絞線張拉先后順序的影響，也就是說張拉力計(jì)算不使用等值張拉法。直接根據(jù)成橋后單根索力設(shè)計(jì)值，除以鋼絞線根數(shù)，計(jì)算出每根鋼絞線的張拉力，根據(jù)千斤頂標(biāo)定的線性回歸方程，將張拉力換成成千斤頂油壓。（2）將單根斜拉索張拉千斤頂及其他張拉工具依次安裝到位，千斤頂與油泵油管接好。（3）開動(dòng)油泵，使千斤頂活塞無負(fù)載空升3-5cm;（4）按預(yù)先計(jì)算確定的相應(yīng)張拉力，通過油泵緩慢進(jìn)油張拉至設(shè)計(jì)索力值，兩端應(yīng)同時(shí)均衡加載，達(dá)到控制油壓后保壓1分鐘，保證油壓數(shù)值準(zhǔn)確。（5）通過安裝在拉索中的磁通量傳感器，使用索力檢測(cè)儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)索力，當(dāng)索力達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)，用專用工具打緊夾片，完成斜拉索單根鋼絞線補(bǔ)張拉。（6）重復(fù)以上工作，完成單根拉索中所有鋼絞線單根補(bǔ)張拉，安裝附屬構(gòu)件及進(jìn)行拉索防腐施工。

（二）單根放張調(diào)索。成橋后，當(dāng)實(shí)測(cè)索力大設(shè)計(jì)索力值所允許的范圍，需對(duì)索力進(jìn)行放張?zhí)幚?，使其達(dá)到設(shè)計(jì)索力值。索力降低調(diào)整（退索）的步驟如下：（1）整體索力調(diào)整以監(jiān)控指令為準(zhǔn)，根據(jù)監(jiān)控指令計(jì)算出每根索的張拉力，換算成千斤頂油壓。（2）開動(dòng)油泵，千斤頂油缸空行程一段距離（該距離為預(yù)計(jì)退索長(zhǎng)度+50mm），工具錨板定位。（3）千斤頂供油，兩端同時(shí)均衡緩慢加載，油壓大于初張拉時(shí)的油壓，油缸帶動(dòng)鋼絞線束前行，觀察夾片是否松動(dòng)。（4）取出夾片，千斤頂回油卸載，油壓回退至小于調(diào)索時(shí)需要的油壓，因?yàn)榍Ы镯敾赜碗y以控制直接回油至要求的索力油壓。（5）千斤頂再次供油，直到油壓滿足調(diào)索后的索力油壓為止，索力檢測(cè)儀檢測(cè)的索力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，此時(shí)將夾片安裝打緊。（6）重復(fù)以上工作，完成單根拉索中所有鋼絞線單根放張，安裝附屬構(gòu)件及進(jìn)行拉索防腐施工。

六、結(jié)語

本文通過對(duì)九江新建快速路系統(tǒng)（一期）工程總承包（一標(biāo)段）矮塔斜拉橋斜拉索索力偏差產(chǎn)生的原因分析、調(diào)索技術(shù)的介紹，實(shí)踐表明，斜拉索索力由于施工過程中索力控制不均勻、預(yù)埋件安裝定位不精確、橋梁線形控制不到位等因素影響，難以避免成橋后索力會(huì)產(chǎn)生偏差，通過應(yīng)用單根補(bǔ)張、單根放張調(diào)索技術(shù)，可快速、高效、安全的完成索力的調(diào)整，確保拉索索力滿足設(shè)計(jì)要求，保證結(jié)構(gòu)的安全性。

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