无背索斜塔拉索施工工艺.DOC

1、无背索斜塔拉索施工工艺 张 询 刁馨婷 摘 要 无背索斜拉桥是一种桥面体系受弯压、支承体系受拉的桥梁，是由梁、塔、索三部分组成的一种组合体系结构，具有美观、跨径灵活、工序简单、经济性好、 施工进度快、 劳动强度低等优点。本文基于在建的郑州市 中牟绿博园区 人文路跨贾鲁河大桥，详细论述了无背索斜塔拉索施工工艺，采用等值张拉法及测力传感技术，能准确按设计索力进行张拉。 关键词 无背索斜拉桥 斜拉索 等值张拉法 工艺 1 引 言 无背索斜拉桥由于造型优美，近年来在国内外建设方兴未艾。作为斜拉桥的一种特殊造型形式，无背索斜拉桥利用塔身创建一个制高点，体现出一种气势和力度，同时由于无背索斜拉桥是一种不对

2、称结构，塔身向岸倾斜，给人一种新颖的稳定感；桥梁纵立面的造型类似扬帆起航的船只，象征一帆风顺、欣欣向荣的景象，因此无背索斜拉桥在城市桥梁景观方案中常被采用。 无背索斜拉桥是一种桥面体系受弯压、支承体系受拉的桥梁，是由梁、塔、索三部分组成的一种组合体系结构。而斜拉索作为一种柔性拉杆，是斜拉桥的主要受力构件，在斜拉桥中起着至关重要的作用。因此在工程建设过程中要充分考虑斜拉索的施工工艺，从施工技术的科学有效应用方面全 面提升斜拉索的施工质量，以更好的确保斜拉桥工程施工质量，为全面提升斜拉桥的使用寿命，确保斜拉桥的安全稳定奠定重要的技术基础。 2 工程概况 郑州市 中牟绿博园区 人文路跨贾鲁河大桥位于

3、人文路与贾鲁河相交处，桥梁全长526.0m，全宽 55m，其中主桥长 190m，南引桥长 150.05m，北引桥长 179.95m。主桥采用钢混纵向组合结构，总体布置为 30+120+40m，其中中跨跨中 100m 为钢梁，钢梁总重量 3273吨 ， 钢梁与混凝土梁结合处设钢混结合过渡段。 主塔为预应力混凝土斜塔，采用 C50 混凝土，桥面至塔顶高 71.6m， 其中桥面以上混凝土高 60m，倾斜 60 ，顶部为钢构件，顶部钢结构高 11.6m。 主桥采用双索面，每个索面采用 9 根索，全桥共 18 根索，每根索的类型为 61 束 15.2 钢绞线；斜拉索与水平面夹角 24，斜拉索在主梁上锚固

4、的标准间距为 10m，斜拉索在主塔上锚固的标准间距为 6.92m， 斜拉索施工张拉端设置在塔上，锚固端设置在主梁上，斜拉索两端均采用相应规格的锚具。斜拉索两端设置阻尼器减震装置。 具体结构见图 1。 图 1 斜拉索锚具构造图 3 斜拉索施工技术 斜拉索是一种柔性拉杆，是斜拉桥的主要受力构件。当今国内外 斜拉桥所用的斜拉索主要采用经过多种防腐处理制作的高强平行钢丝和平行钢绞线两种形式。而平行钢绞线拉索在现代斜拉桥拉索中日渐常用。本工程斜拉索采用柳州欧维姆机械股份有限公司生产的OVM250-61 环氧涂层高强钢绞线，直径为 15.2mm，拉索标准抗拉强度为 fpk=1860MPa，其弹性模量为 E

5、p=1.95 105MPa。 平行钢绞线施工工艺相当复杂，对安全性、稳定性的要求比较高。如何保证施工工序的安全实施，保证钢绞线下料长度和拉索 PE 护套的剥除长度的准确无误，保证单根钢绞线索力的均匀性及准确性，对于整个斜拉桥施 工都是至关重要的。 3.1 施工平台搭设 塔外平台利用爬模机的操作平台，用前先检查平台的底板及护栏的牢固程度，必要时可进行加固和改进；塔内操作平台直接利用 脚手架在 塔内空间 搭设所需的施工平台。 3.2 钢绞线下料 3.2.1 下料场地 钢绞线采用可转动的放线架 ，在现场进行下料，下料前清理场地。下料时要求丈量准确，尽量减少下料误差， 在梁面铺好彩条布，防止污染损伤钢

6、绞线 PE 护套 。 3.2.2 下料长度计算 3.2.2.1 下料长度公式 ： L=L0+A1+A2+L1+L2+L3 式中： L0 张拉端、固定 端锚垫板之间距离； A1 固定端锚具厚度； A2 张拉端锚具厚度（根据调整长度决定）； L1 固定端预留长度； L2 张拉工作长度； L3 挂索工作长度。 由于挂索张拉要求，张拉端、固定端 PE 护套必须根据计算长度剥除 。 3.2.2.2 剥除长度按下式： 固定端： L 固 =L4+A1+50mm 式中： L4 固定端预留长度。 张拉端： L 张 =A2+L2+L3+ L+50mm 式中： L 单根张拉伸长量。 3.2.3 下料过程 （ 1）下

7、料时，在桥面放样下料，同时进行校核。 下料时应注意：如果发现钢 绞线 PE 护套有破损处，及时用修补液修补；下料时，随时对钢绞线长度进行复查，保证下料长度准确无误。 （ 2）张拉端、固定端 PE 护套剥除：用专用剥 PE 刀剥除，剥除时应注意不得误伤钢绞线 。 （ 3）钢绞线 PE 剥除后，打散钢绞线用专用清洗剂清洗两端油脂，清洗时注意保护环氧涂层，清洗后将钢绞线复原，对端头进行墩头处理，供挂索时牵引用。 3.3 HDPE 管安装 3.3.1 HDPE 管焊接 HDPE 管焊接时，根据管材规格，其焊接技术要求 见表 1。 表 1 管材焊接技术要求 管材规格 预热温度 ( ) H=1.0mm 时

8、的预热压 力 预热完成后加 热时间 (s) 允许最大切换时间 (s) 焊接压力 (bar) 冷却时间 (min) 235 7.7 210 10 25 142 12 25 18 特别提示： HDPE 管焊接前，底部用支架垫平，将管材旋转于夹紧装置内并将之夹紧，在压力作用下用平行机动旋刀削平两个管材的被焊端面。在焊接过程中，焊接压力必须保持至焊缝完全满足冷却时间且硬化后才能撤去。焊接到最后一根管时按设计总长度减掉已焊接好长度先下料，再焊接。 3.3.2 HDPE 管吊装 （ 1）先在 HDPE 管内穿入一根已计算好长度的钢绞线，同时在 HDPE 管两端安装抱箍。 （ 2）利用塔吊将钢绞线 (钢绞线

9、吊点前预留一定长度，用以穿入塔上锚具 )和 HDPE 管一起吊起，到达预定高度后将钢绞线穿入塔上锚具并固定，利用千斤顶和手拉葫芦将 HDPE管吊挂在塔外管口相应位置。 （ 3） HDPE 管下端牵引至下端预埋管口，先将钢绞线穿入下端锚具并固定。 （ 4）通过张拉钢绞线使外 HDPE 管挺直抬起达到设计的角度，以方便下一步挂索工作的进行。 3.3.3 HDPE 管焊接吊装注意事项 （ 1）焊接严格按 HDPE 焊机操作规程，焊接应作好详细的施工记录，保证焊接质量。 （ 2）在 HDPE 管搬运及吊装过程中，应防止 HDPE 护管刮伤、碰伤，如损伤严重应及时修复，严禁 HDPE 管弯折水平夹角大于

10、 90 。 （ 3） HDPE 外护管计算长度，应考虑上下管口挂索操作空间及整体防护时热胀冷缩的影响长度。 3.4 单根挂索 由于索鞍管内有分丝管，拉索顺序按先上游，后下游，先上排孔，后下排孔的顺序进行。钢绞线的安装方法及工序如下： （ 1）桥面工作台上拖动已准备好的钢绞线与循环牵引钢丝绳上的专用牵引装置连接，将钢绞线与穿索板连接牢固。钢绞线通过牵引连接器，与牵引钢丝绳联成一条线。 （ 2）启动卷扬机将钢绞线顺着 HDPE 护管牵引至上端管口，然后将钢绞线和从锚具孔穿过的牵引索连接，解除卷扬机上的牵引装置，通过塔柱内的葫芦等工具将钢绞线拉出锚板孔，塔内作业人员相应辅助直到满足单根张拉所需的工作

11、长度，安装一付临时夹片，拆除穿束器，准备牵引下一根钢绞线。 （ 3）将已牵引出的钢绞线从盘上全部放出，与穿过下端锚具的牵引索连接，用人工穿过锚孔，安装夹片，打紧并顶压。 （ 4）将千斤顶、压力传感器装到刚穿好的钢绞线上，并张拉至预先计算的应力。 （ 5）重复以上步骤直到完成全部钢绞线的安装。 单根挂索时，注意 PE 护套的保护、严防打绞、旋转 ，扭曲现象发生。利用循环牵引钢丝绳可同步一次牵引两根钢绞线。 图 2 钢绞线与牵引连接器连接 图 3 钢绞线在 HDPE 管内牵引 3.5 单根张拉 3.5.1 单根张拉工艺 每束斜拉索中的钢绞线逐根穿挂后，随即用单孔千斤顶进行单根张拉。如图 4 所示。

12、 图 4 单根张拉示意 图 3.5.2 斜拉索张拉的索力控制及措施 3.5.2.1 张拉力计算原理 在桥梁结构模型中，第 1 根钢绞线张拉至预定荷载，将导致桥面与连接的构件间出现新的平衡状态，相应于施加的力，将产生桥梁结构变形，钢绞线和 HDPE 管垂度减小。当张拉完第 2 根钢绞线后，将主要发生下列情况：由于索力的增加，塔梁结构变形增大，导致第 1 根钢绞线上的索力减小。正是由于钢绞线张拉先后顺序的影响，安装张拉时，钢绞线的张拉力是不同的，第 1 根钢绞线的张拉力最大，随着安装更多的钢绞线，其它钢绞线的张拉力也逐渐减小。例如第一根张拉好后，开 始张拉第二根时，第二根加载索力时，第一根索力是下

13、降的，它们的索力必定有相等的那一点，可以通过传感器读数与油泵的读数相结合，记录索力相等时的值。如图 5 所示。 图 5 等值张拉示意 所以实际施工时，采用如前所述的等值张拉兼分级张拉的方法，使索力均衡且索力逐级提高。 3.5.2.2 斜拉索张拉的索力控制及 措施 （ 1） 钢绞线单根张拉力计算（ S0#斜拉索） 见表 2。 表 2 钢绞线单根张拉力计算 张拉力（ kN） 索股编号 1-5（护套承重钢绞线） 6（基准钢绞线） 7-61 S0#索 77 73.1 73.1 68.9（递减数量为 0.077） （ 1）定义：前 5根钢绞线为护套承重钢绞线；第 6根钢绞线为基准钢绞线；第 7根 第 6

14、1 根钢绞线为普通钢绞线。护套承重钢绞线是用来承受 HDPE 护套管自重的钢绞线；基准钢绞线即作为等值法张拉控制参照的钢绞线；普通钢绞线即除护套承重钢绞线和基准钢绞线之外的所有其他钢绞线。 （ 2）普通 钢绞线的张拉按等法进行控制，即以当前张拉钢绞线的张力与基准钢绞线的张力相等为原则，在基准钢绞线上安装传感器 A， 在当前张拉的普通钢绞线上安装传感器 B，当前张拉钢绞线（第 i根）的张拉过程中，传感器 A的读数下降， B 的读数上升，最终以传感器 A 和 B 的读数相等为目标，即 TB=TA， 然后锚固钢绞线，继续进行下一根普通钢绞线张拉。 （ 3）以上数据根据单根张拉的顺序计算结果。 （ 4

15、）索的编号根据张拉顺序编号（张拉顺序由上至下）。 （ 5）每根斜拉索个股钢绞线张拉力误差不大于 3%。 （ 2） 张拉监控 为监控索力变化，并验证张拉精 度，在第一索施工时将安装传感器。在现场施工中，桥面有专人对安装在第一根钢绞线上传感器的读数进行记录，并同步和电算的张拉计算值进行对比，实现计算和实际张拉过程的双控。 若传感器读数值与计算值数据吻合，说明监控提供的数据与实际施工一致，则后续张拉施工仍可按监控提供的数据计算并进行张拉；若传感器读数值与计算值数据存在差异，说明监控提供数据与实际有差异，需立即报监控单位，并由监控单位作出是否调整的决定，并在后一级张拉中随之调整。 （ 3） 后续张拉

16、根据前一级的张拉数据，经上述 b 修正后，再根据本级张拉的目标索力值，重复 上述a 计算，进行张拉施工，并继续进行传感器读数跟踪。 根据上述控制，在斜拉索施工中，斜拉索索力的控制采用电算和传感器相结合方法予以准确的监控。 3.6 防松及减振措施、防水罩安装 3.6.1 单根钢绞线顶压 利用张拉顶压支座作反力架，用专用顶压器对钢绞线进行逐根顶压，每次最大顶压力为 10 吨。 3.6.2 索箍、减振器安装 （ 1）利用专用紧索器按正六边形截面将整束钢绞线紧固成形。 （ 2）减振器安装，在减振器两端头各安装一个索箍，拧紧索箍紧固螺栓，减振装置不作最后固定，待整体张拉、全桥调索结束后再进行。 （ 3）

17、在挂索时，应在索箍安装处的钢绞线上缠一道宽 50mm 的 XM 37 防水胶。索外PE 总护管安装后，安装过渡套，过渡套用热缩管与预埋管连接。 3.7 斜拉索防护 根据设计要求，锚具外露钢绞线的保护罩和梁端锚具密封筒内灌注防腐油脂；塔端锚固筒内灌注环氧砂浆防护。整体张拉后，支承筒外露部分、锚板、夹片等都涂上防腐油脂，而且支承筒外露部分锚板用封箱带缠绕密封。上、下锚箱内必须预设防水、防潮措施，下端锚垫板应设有排水槽。 4 结 语 本文在详细介绍无背索斜塔拉索施工工艺的同时，分析和介绍了钢铰线拉索在张拉施工 过程中的索力控制问题，采用等值张拉法及测力传感技术，能准确按设计索力进行张拉，避免二次调索。较好的解决了无背索斜塔拉索施工中的难题，确保了施工质量和施工安全。经实践证明效果良好，取得了很好的经济和社会效益，同时对类似工程具有一定的参考和借鉴作用。