1、混凝土拱桥吊杆索预应力施工工艺摘 要：通过沪昆客专赣江特大桥跨规划九龙大道混凝土拱桥吊杆索张拉对大跨度混凝土拱桥吊杆索张拉施工工艺进行探讨研究。 关键词：混凝土拱桥；吊杆索；预应力；施工工艺 1.工程概况 九龙大道北起既有祥云大道，南接规划外环高速，规划中的九龙大道与杭长客专、向莆铁路交叉，为适应周边环境和城市主干道的景观需求，要求九龙大道在规划线位处一跨下穿铁路。规划九龙大道在南昌西站东侧咽喉区与在建杭长客专交叉，交叉处里程为 DK569+901.8、夹角90，九龙大道路幅总宽 96m。 （1）主梁：采用 C50 预应力单箱双室混凝土截面，102m 跨中梁高3.6m，支点梁高加大，其它梁高
2、3.05m，混凝土方量 3980m3。在梁部施工时应在设计吊杆的相应位置预埋 D=220mm 的套管 （2）拱肋及横梁：拱肋净跨 102m，矢高为 25.5m，矢跨比为 1/4，设计拱轴线采用二次抛物线。拱肋采用双肋等截面钢筋混凝土平行拱结构，截面宽 1.8m、高 3.2m，采用 C55 钢筋砼中间凹槽工字型截面，施工采用桥面满铺支架法现浇施工，并与拱顶设一段 2.0m 后浇合龙段。拱肋于拱顶设置最大 0.0495m 预拱度，拱肋实际施工采用施工拱轴线立模板浇筑。在两榀拱肋支架共设 5 道横撑，横撑均采用矩形截面，高 2.0m，宽 1.0m。在拱肋施工时应在设计吊杆的相应位置预埋 D=220m
3、m 的套管。 （3）吊杆索：吊杆采用平行钢丝索，钢索由 7mm 的镀锌高强度低弛预应力钢丝组成，钢丝的标准强度 fpk=1670MPa，吊杆钢索均采用高密度聚乙烯（PE 护层）双护层防护。钢丝索两端配冷铸锚，吊杆采用双吊杆，间距均采用 7.5m，全桥共设 22 对，左右对称。 2.吊杆索张拉施工工艺流程 3.准备工作 3.1 预埋套管 3.1.1 预埋套管长度计算 根据设计图纸给出的标高计算出拱肋及梁部预埋套管的长度。梁部预埋套管长度为固定值，本桥拱肋预埋套管计算方法为：拱肋预埋套管长度=埋入拱肋的套管长度+埋入上锚固块套管长度+套管中心伸出拱肋下沿的长度。 3.2 吊杆实际长度的确定 吊杆的
4、实际下料长度应考虑吊杆理论长度及吊杆弹性伸长等因素，一般由设计单位及监控单位提供，若两者提供值不相同则可根据现场施工情况进行选择。本桥选择了监控单位提供的带吊杆弹性伸长量的长度。3.3 人员及设备 由于吊杆张拉的专业性很强，所以必须选择有经验、有资质的单位进行施工。 4.吊杆安装 双吊杆采用 PES（FD）7-109 型低应力防腐拉索（平行丝束） ，配套使用 LZM7-109 型冷铸镦头锚，吊杆上端穿过拱肋，锚于拱肋上缘张拉底座，下端锚于主梁吊点横梁腹板外侧。 4.1 吊杆体系 吊杆采用 OVMPES（FD）系列新型低应力防腐拉索，体系由索体、锚具和其它辅助结构件（根据应用结构的不同而有所区别
5、）组成： 4.1.1 索体 采用 OVMPES（FD）索体，由 PES（FD）7-109 型低应力平行钢丝束，抗拉强度 1670 MPa ，弹性模量 2.0105Mpa，材质符合 GB5223-95，双层 HDPE 防护，吊杆外套不锈钢护套管。 4.1.2 吊杆锚具 为切实保证拉索的锚固端部防水、防锈，务必将下预埋管伸出桥面结构 100150mm；上预埋管在吊杆安装前，务必做好防锈处理。本项目吊杆采用规格 OVMLZM（K）7-109L 和 OVMLZM7-109G 型锚具。 4.2 安装吊杆 （1）吊杆应根据计算长度在工厂内制成成品索，将吊杆搬至现场，按设计编号对号入座，然后将吊杆两端锚头拆
6、开包装，检查螺纹是否旋入自如，将吊杆两端的螺母旋出，待用；检查连接装置并剥除包装带。将卷扬机的钢丝绳由待穿吊杆的拱上预留孔道放下，穿过球型螺母和球型垫板； （2）将牵引绳的连接头与吊杆连接，用卷扬机将吊杆吊至预埋管下，梁上的人员将吊杆对正预埋管口，点动卷扬机缓慢起吊，直至吊杆提至拱肋上方，安放垫圈，拧上吊杆工作螺母，如图 4。 （3）继续上提吊杆，直至梁上工作人员让吊杆下锚头顺利通过预埋管，放下吊杆，吊装就位后，直至从梁底露出足够长度，然后安装垫圈，拧上锚固端球型垫板及球型螺母。 5.吊杆张拉 5.1 张拉设备的标定 本桥为横桥向及纵桥向同时对称张拉，共需 8 套张拉设备，另外还应准备一套备用
7、张拉设备。9 个顶及油压表都必须进行配套校定。 5.2 施工监控 5.2.1 监控内容 由于本桥变更时间较晚，根据工程进度及实际施工状况，本监控包括以下内容： （1）吊杆张拉顺序及张拉力； （2）吊杆张拉过程索力测量； （3）最后一轮吊杆张拉完毕后的全桥索力测量。 5.2.2 监控计算依据 计算荷载按设计要求及相关规范进行取值，本计算二期恒载按图纸设计说明中给出的 137kN/m 进行取值。吊杆张拉目标索力为设计要求单根吊杆成桥索力为 1125kN。吊杆张拉过程计算在确保主梁和拱肋结构安全的情况下尽量考虑方便施工单位张拉工作的进行，缩短施工时间 5.2.3 吊杆张拉顺序及张拉力 吊杆张拉过程中
8、，在确保主梁及拱肋结构安全的情况下，该桥吊杆张拉采用两轮张拉完成。施工中采用 8 台千斤顶同时张拉相同索长的 8根吊杆，吊杆编号见图所示，横向相同长度的 4 根吊杆每次张拉力均要求相同，图中按一个编号给出。 吊杆张拉顺序及张拉力见表 3 和表 4 所示。表 3 所示为成桥目标索力为设计图纸要求 1125kN。采取该方案进行吊杆张拉，第二轮吊杆张拉完成后，主梁部分支架无法脱空，需要在第二轮张拉完成后强行拆除主梁支架，支架拆除后，主梁下挠，二期施工完成后达到成桥索力。该方案主梁支架拆除时，主梁及部分支架未脱空，支架拆除困难，且成桥状态主梁最大位移为向下约 20mm。表 4 所示为成桥目标索力 11
9、80kN。采取该方案进行吊杆张拉，第二轮吊杆张拉完成后主梁支架完全脱空，拆除主梁支架后，二期施工完成后达到成桥索力。该方案支架拆除方便，且成桥状态主梁最大位移为向上 8mm。 综合两种方案，考虑施工情况和主梁线形，采用方案二进行吊杆张拉，即成桥目标索力由设计要求的1125kN，调整为 1180kN。 吊杆张拉过程中受材料容重、主梁截面实际尺寸、温度、主梁支撑情况等因素影响，第二轮的实际张拉力需要根据第一轮张拉完成后通测的实际索力进行调整计算。 5.2.3 监控实施流程 （1）吊杆张拉前，通测全桥主梁及拱肋控制点标高，吊杆位置主梁和拱肋必须有标高测点； （2）按照监控单位现场给出的第一轮张拉指令
10、进行吊杆张拉；张拉过程中根据监控单位要求进行控制点标高的测量； （3）第一轮张拉完成后，通测主梁及拱肋标高，同时监控单位通测全桥吊杆索力； （4）根据通测索力数据，计算第二轮吊杆张拉控制力； （5）按照监控单位现场给出的第二轮张拉指令进行吊杆张拉；张拉过程中根据监控单位要求进行控制点标高的测量； （6）第二轮张拉完成后，通测主梁及拱肋标高，同时监控单位通测全桥吊杆索力； （7）根据通测索力数据，计算判断是否进行吊杆补张拉； （8）按照监控单位现场给出的第三轮张拉（补张拉）指令进行吊杆张拉；张拉过程中根据监控单位要求进行控制点标高的测量； （9）补张拉完成后，施工单位通测主梁及拱肋标高，同时监控
11、单位通测全桥吊杆索力。 5.3 张拉实施 5.3.1 调节标高及索力 按设计要求分批依次张拉吊杆，使索力达到设计要求。 （1）张拉在拱肋上进行，一次对称张拉八根吊杆； （2）安装撑脚、张拉杆、千斤顶、张拉螺母及各油电管线； （3）启动油泵缓慢加压，开始张拉，待到设计油表读数时停机。 （4）由监控单位测量索力，符合设计要求索力。 （5）拧紧螺母，转入下一张拉顺序吊杆。 当上端螺母顶面调节至锚杯尽头，桥面还没达到设计索力时，可考虑在螺母下面垫半圆钢板，或者调节固定端螺母（如果固定端长度足够） 。5.3.2 张拉时注意事项 （1）顶操作时前方不许站人，设备安装要求端部平整对中。 （2）操作时需缓慢、
12、均速加压和卸压，严禁超压和快速加压。 （3）施工平台移动平稳，严防坠物。 （4）锚具起吊、安装时要求起落平稳，注意对锚具的保护。 （5）挂索时确保牵引连接可靠，注意信号配合，索下不许站人。 （6）注油时要求接头可靠，保持规定压力但严禁超压，注意劳动保护。 （7）严禁非专业人员擅自操作机械。 （8）高空作业时不得随意向地面抛掷物品。 5.3.3 吊杆张拉过程索力测量 该桥索力的张拉理论上为二次张拉到位。为保证结构受力安全，施工方便，要求至少同时拥有 8 台千斤顶对同一索长吊杆同时进行张拉。 吊杆的索力，是拱桥设计与施工的一个重要参数，其索力测试的准确与否关系到桥梁施工控制能否顺利实施、桥梁能否成
13、功修建。要在施工中准确控制索力，测定索力普遍采用下述三种方法： （1）压力表测定千斤顶液压 （2）压力传感器直接测定 （3）根据吊杆振动频率，换算索力 本桥采用（1） 、 （3）两种方法互相校核，发生冲突时，以监控单位提供数据为准。为保证吊杆索力的准确，在测量过程中采取以下措施： 索力测量尽量在清晨日出前进行，以避免日照和升温对索力的影响。 测量时应尽量避开雨天、大风天，避开大风产生的振动干扰，否则人工激振不明显。 如果人工激振前拉索已存在较大的振动，应可采取适当措施，先尽量减小拉索自振振幅，然后再用人工激振，这样会测得较好的低阶频率。 测量采样时间要适当。时间太短，采样数据少，分析得到的频率
14、不够准确；时间太长，人工激振的低阶振型衰减，高频振型占优。 5.3.2 吊杆张拉过程中结构变形观测 结构变形为结构受力状态的反应，吊杆张拉过程中必须实时的进行结构变形观测，主要包括主梁变形和拱肋变形。 拱肋和主梁标高测点必须按照要求进行设置，拱肋和主梁在吊杆位置必须有标高测点，主梁横向在吊杆位置和箱梁中心线位置共设置三个标高测点。 6.防护处理 （1）在吊杆预埋管内灌注防腐油脂，锚头部分完全充满，装好上、下减震体、密封装置及防水罩，要求密封不渗水，要求油脂在常温下处于凝固状态。 （2）安装上、下锚头的保护罩。 （3）保护罩内灌注防腐油脂。 （4）灌注操作步骤： 准备防腐油脂，将油脂放入注油机上
15、端的储油罐斗中； 灌注喷枪头插入待灌注孔里； 打开枪头阀； 开动注油机； 时刻观察压力表，如压力过大则关闭注油机，等压力减小再启动机器直至灌满。 每次灌注完一个作业区，将污染的油脂清洗干净。 7.施工注意事项 （1）吊杆及相关材料进场前必须按照规范及标准等验收出场合格证，进行外观质量检查，并且要有出场实验报告； （2）在对吊杆进行吊装时应注意保护吊杆外层 PE，禁止用钢丝绳吊装，须用背带等接触面积稍大的进行吊装； （3）本桥为对称结构，施工中应遵循对称的原则进行，吊杆张拉必须对称同时同步进行； （4）标高、索力、误差异常时，应暂停施工，待查明原因消除隐患后再恢复施工。 8.结束语 本文对大跨度混凝土拱桥吊杆张拉施工工艺进行了阐述，通过两轮张拉及部分吊杆数次张拉力的调整，完成了大桥的受力体系转换，通过压力表测定千斤顶液压、压力传感器直接测定、根据吊杆振动频率，换算索力等方法达到了设计要求的索力值，保证了大桥的整体的稳定性及安全性。而采用了两轮张拉力控制，大大的节省了施工时间及施工成本，对于施工工期较紧的施工项目有一定的指导作用。
