丹陽(yáng)北二環(huán)大橋主塔斜拉索施工工藝探討

唐志俊 史建偉 中交三航局南京分公司

1 工程概況

丹陽(yáng)市北二環(huán)大橋改建搶修工程為一座塔墩梁固結(jié)的獨(dú)塔雙索面混凝土斜拉索橋，計(jì)算跨徑為89.2+109.2(m)，邊跨距離主塔中心線67 m處設(shè)置一個(gè)輔助墩。主塔為矩型斷面，橋面以上塔高55 m，橋?qū)?6.2 m(含風(fēng)嘴)。橋面拉索標(biāo)準(zhǔn)索距 6.5 m，塔上拉索索距 2～4（m）。

斜拉索采用Φ7鍍鋅高強(qiáng)平行鋼絲成品索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1670 MPa，拉索采用雙層PE護(hù)套，兩端均采用張拉端冷鑄錨（如圖 1、圖 2）。

圖1 斜拉索示意圖

圖2 斜拉索結(jié)構(gòu)圖

全橋共設(shè)斜拉索2x15對(duì)，分Φ7-223、211、187、163、139 合計(jì) 5 種規(guī)格。

索號(hào)表示：

主跨索Z01-Z15；

邊跨索B01-B15。

最大索（Z15）長(zhǎng) 112 m,重約 8.3 t。

最大成橋索力為：Z13：568.6 t。

主跨拉索間距6.5 m，邊跨拉索標(biāo)準(zhǔn)間距 6.5 mm，錨固區(qū) 3～4.5(m)。

主跨、邊跨、主梁都采用前支點(diǎn)掛籃懸臂澆筑施工工藝。

前支點(diǎn)體系轉(zhuǎn)換最大索力（B14）：520.2 t。

二次最大張拉力(B14)：298.7 t。

斜拉索安裝施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備-拉索塔端掛索（臨時(shí)錨固）-橋面展索、梁端拉索錨頭按設(shè)計(jì)位置定位-掛籃弧首錨固-塔端拉索牽引錨固-主邊跨塔內(nèi)張拉-索力轉(zhuǎn)換-調(diào)索-安裝上下減震器及錨具防護(hù)罩-防腐處理-安裝橋面拉索不銹鋼保護(hù)套。

2 斜拉索掛索

斜拉索掛索是將斜拉索的兩端，分別穿入梁上和塔上預(yù)留的索孔（索導(dǎo)管），并初步固定在索孔端面的錨板上。斜拉索掛索是斜拉橋施工中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，只有掌握了掛索技術(shù)，才能加快斜拉索安裝速度，從而縮短主梁標(biāo)準(zhǔn)段施工周期，加快施工進(jìn)度。

2.1 斜拉索塔上掛索工藝

根據(jù)索重、索長(zhǎng)、索的牽引力以及不同的施工區(qū)段可分別采取不同的施工方法，分別敘述如下：

前期：1#～6#索因索長(zhǎng)小于55 m，索重小于3 t，采用橋塔根部放索方案。用塔吊直接起吊，放索到橋面以上高度，橫移斜拉索至施工區(qū)段，松鉤使斜拉索下落至橋面適當(dāng)長(zhǎng)度后，用橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)把斜拉索拖至待裝錨管附近，拖拉距離以滿足掛索要求為宜。放索時(shí)拆下螺母，裝上牽引裝置，為掛索作準(zhǔn)備。此階段不需放索盤(pán)，直接從地面起吊上橋,索離開(kāi)地面后,靜停幾分鐘,讓其自由旋轉(zhuǎn)釋放扭力。

中期：7#～10#索因索長(zhǎng)大于55 m，索重小于7t，采取橋面放索方案。通過(guò)橋面吊機(jī)將索吊上橋、裝盤(pán)，橋面索盤(pán)倒運(yùn)通過(guò)平板車(chē)完成。塔端通過(guò)塔外卷?yè)P(yáng)機(jī)提升放索，在放索過(guò)程中直接上塔完成塔端掛索過(guò)程，梁端通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉到索道管附近完成全部放索。8＃索在7#索施工完成后及時(shí)上橋，在7#梁段養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，放索到位適當(dāng)位置并做好掛索的準(zhǔn)備工作。重復(fù)以上施工過(guò)程完成7＃～10＃的放索任務(wù)。

后期：10#～15#索采取橋面放索方案。索長(zhǎng)大于80 m，為了盡可能地釋放扭力,此階段的索在橋面通過(guò)橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引完全展開(kāi)。展開(kāi)時(shí)先用平板車(chē)把索倒運(yùn)至梁端,然后用橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)把索向塔端牽引至索完全展開(kāi)。

2.2 斜拉索梁上（掛籃端）掛索工藝

上索頭在塔上臨時(shí)錨固后，可用塔吊二次吊索，將下錨頭吊起，放在錨頭小車(chē)上，索下放置尼龍托輪和托棍，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引直接把索展開(kāi)。在距離下錨頭后數(shù)米處安裝哈夫夾和卷?yè)P(yáng)機(jī)滑輪組，掛藍(lán)端龍門(mén)架配合，牽引拉索，把下錨頭喂進(jìn)梁下索導(dǎo)管，錨頭露出錨箱錨板后，按設(shè)計(jì)要求的外伸量，旋合錨杯螺母，螺母要離開(kāi)索導(dǎo)管墊板一定距離（大于4 cm）不要碰觸錨墊板（見(jiàn)圖3、圖4）。安裝弧首連接桿組件，安裝弧首張拉撐腳和千斤頂，將拉索在弧首處錨固。圖5為梁上掛索示意圖。

圖3 梁上掛索示意圖

圖4 塔上掛索示意圖

圖5 梁上（掛籃端）掛索示意圖

2.3 斜拉索安裝牽引力計(jì)算

根據(jù)拉索的長(zhǎng)度、上下兩端錨墊板中心距離，可估算出牽引力T，拉索上端離塔柱上相應(yīng)索孔錨板端面的距離ΔL為:

式中：

L0--上下兩端錨墊板中心距離；

ω--拉索單位長(zhǎng)度重量；

L--拉索長(zhǎng)度；

LX--拉索長(zhǎng)度水平投影；

T--牽引力；

A--鋼絲截面積；

E--彈性模量。

施工前根據(jù)設(shè)計(jì)提供的索力及斜拉索相關(guān)技術(shù)參數(shù)，對(duì)每對(duì)索張拉時(shí)錨杯螺母剛旋平錨杯端面時(shí)的牽引力進(jìn)行計(jì)算，來(lái)確定拉桿長(zhǎng)度和預(yù)留長(zhǎng)度（見(jiàn)圖6）。

圖6 安裝索力計(jì)算圖式

3 斜拉索張拉

3.1 張拉準(zhǔn)備

(1)在成品索掛索完成后，塔內(nèi)張拉前的準(zhǔn)備工作也要立刻進(jìn)行。

(2)拆除掛索時(shí)使用的牽引頭，選擇與成品索錨頭內(nèi)部螺紋相配套的變徑套，旋入錨頭內(nèi)。此時(shí)應(yīng)該注意，變徑套所有螺紋一定要旋入錨頭的內(nèi)螺紋底部，多余的螺紋部分應(yīng)留在外面。

(3)將千斤頂?shù)膿文_安放到合適的位置，使之在裝拉桿及千斤頂就位時(shí)不要移動(dòng)。撐腳的中心與錨具中心，應(yīng)保持同心，不得有偏心的現(xiàn)象，以免在以后的張拉中將錨具的外螺紋拉傷。

(4)裝入拉桿時(shí)到位后,千斤頂就位。千斤頂在放下時(shí)要輕，和撐腳的接觸面要平，并且要求對(duì)中。

(5)裝配螺母。螺母裝上后不要旋得太緊，以便給千斤頂活動(dòng)的余地。應(yīng)離千斤頂1-2(cm)，這樣有利于調(diào)節(jié)千斤頂、撐腳與錨具的中心位置。同時(shí)，也有利于千斤頂?shù)墓┯汀?/p>

3.2 張拉順序（以監(jiān)控指令為準(zhǔn)）

(1)第一次，斜拉索牽引到位，連接張拉桿，掛籃模板調(diào)整到設(shè)計(jì)標(biāo)高，開(kāi)始張拉，使張拉力到達(dá)指定控制標(biāo)準(zhǔn)。

(2)第二次，梁段混凝土澆筑至1/2時(shí)，使張拉力到達(dá)指定控制標(biāo)準(zhǔn),梁段全部混凝土澆筑完成時(shí)，根據(jù)掛籃標(biāo)高或再次張拉調(diào)節(jié)。

(3)第三次，在主梁預(yù)應(yīng)力束張拉完成后，啟動(dòng)千斤頂將調(diào)節(jié)拉桿拉出，然后向前旋動(dòng)下錨錨圈，使其緊密貼合錨下墊板，卸除斜拉索與掛籃的連接拉桿組件，實(shí)現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，使得原先錨固于掛籃的索力轉(zhuǎn)換到主梁上去。當(dāng)已澆梁段完成體系轉(zhuǎn)換后，同時(shí)對(duì)本梁段的拉索進(jìn)行第三次張拉調(diào)整索力。

3.3 張拉工藝

(1)接通油泵和千斤頂?shù)挠凸埽瑱z查精密壓力表是否與千斤頂相符，在未張拉之前，可以在空載的情況下活動(dòng)兩個(gè)行程，確保千斤頂在張拉時(shí)無(wú)任何問(wèn)題。

(2)啟動(dòng)油泵，在張拉過(guò)程中成品索緩慢上升。與此同時(shí)，應(yīng)將成品索的錨圈緩慢下旋，使其不致離錨墊板的位置過(guò)高。

(3)當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控給定的張拉噸位后，應(yīng)先穩(wěn)住油壓，檢查索力值是否正確。然后旋緊螺母，使螺母能與錨墊板充分結(jié)合。

(4)最后卸除油壓回油、關(guān)機(jī)、斷電、完成張拉的全過(guò)程。

3.4 張拉施工要點(diǎn)及安全措施

3.4.1 張拉施工要點(diǎn)

(1)施工要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)所提出的張拉程序及張拉力進(jìn)行。如施工中出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)停止施工，并及時(shí)報(bào)請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理和設(shè)計(jì)，待查明原因，采取措施后再繼續(xù)施工。

(2)千斤頂、油泵等整個(gè)加載系統(tǒng)在施工前必須標(biāo)定，以確保張拉控制的準(zhǔn)確性。施工中應(yīng)同時(shí)觀察油壓表讀數(shù)，是否同設(shè)計(jì)計(jì)算值等同，確保張拉力控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

(3)當(dāng)張拉設(shè)備如千斤頂、壓力表等損壞或超過(guò)規(guī)定使用期限，應(yīng)重新進(jìn)行標(biāo)定。

(4)張拉操作必須逐級(jí)、平穩(wěn)、對(duì)稱進(jìn)行，以每10%～20%噸位分級(jí)為宜，不允許出現(xiàn)超載現(xiàn)象，并作好張拉記錄。

(5)在張拉過(guò)程中，要不斷擰緊斜拉索冷鑄錨的錨環(huán)，防止千斤頂回油時(shí)，斜拉索產(chǎn)生沖擊損壞千斤頂和油泵。

(6)張拉斜拉索和索力調(diào)整應(yīng)在溫度比較穩(wěn)定的夜間進(jìn)行。如需在白天施工，應(yīng)有設(shè)計(jì)計(jì)算提供的張拉力溫度修正值。

3.4.2 張拉安全措施

(1)作業(yè)場(chǎng)地兩端外側(cè)應(yīng)設(shè)有防護(hù)欄桿和警告標(biāo)志。

(2)作業(yè)前，應(yīng)檢查被拉錨具，當(dāng)有損傷時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

(3)高壓油泵起動(dòng)前，應(yīng)將各油路調(diào)節(jié)閥松開(kāi)，然后開(kāi)動(dòng)油泵，待空載運(yùn)轉(zhuǎn)正常后再緊閉回油閥，逐漸擰開(kāi)進(jìn)油閥，待壓力表指示值達(dá)到要求、油路無(wú)泄漏、確認(rèn)正常后，方可作業(yè)。

(4)作業(yè)中，操作應(yīng)均勻，平穩(wěn)。張拉時(shí)，兩端不得站人。在有壓力情況下，嚴(yán)禁拆卸液壓系統(tǒng)任何零件。

(5)高壓油泵不得超載作業(yè)，安全閥應(yīng)按設(shè)備額定油壓調(diào)整，嚴(yán)禁任意調(diào)整。

(6)在測(cè)量伸長(zhǎng)值時(shí)應(yīng)先停止拉伸，操作人員必須站在側(cè)面操作。

(7)高壓油泵停止作業(yè)時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)電源，再將回油閥緩慢松開(kāi)，待壓力表退回零位時(shí)，方可卸開(kāi)通往千斤頂?shù)挠凸芙宇^，使千斤頂全部卸荷。

(8)各指示儀表應(yīng)定期校驗(yàn)其準(zhǔn)確值。