系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調整工法

蔡 琪

中鐵上海工程局集團第二工程有限公司

系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調整工法

蔡 琪

中鐵上海工程局集團第二工程有限公司

大蘆線湖北碼頭橋位于規劃浦江港區，主橋設計起點里程為K0+929.570m，終點里程為K1+054.970m，主橋長125.4m。采用計算跨徑123m的下承式系桿拱橋，主橋系梁采用鋼-砼組合梁，拱肋采用全焊鋼箱構造，拱軸線為二次拋物線，主拱矢跨比為1/5。湖北碼頭橋全橋共設置14對共28根吊桿。吊桿均與主拱拱腳連線垂直，沿橋軸水平向吊桿中心線間距均為8m，關于橋梁中心對稱布置。吊桿采用HDPE護套填充型環氧涂層鋼絞線，所有吊桿均采用拱上固定、梁上張拉采用智能整體快速施工工藝。本文結合工程實例，對系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調整工法進行闡述。

快速施工；系桿拱施工；智能張拉；工法

1 概述

系桿拱橋作為一種外形柔美的橋型，在城市橋梁、景觀橋梁、地方干線公路上被廣泛運用。系桿拱橋吊索（桿）的張拉施工一直是該類橋梁的關鍵工序，但由于傳統吊索（桿）的施工工藝較為落后，一直是影響該類橋梁施工質量和進度的主要因素之一。所以，探索開發一種快速化、智能化、標準化的系桿拱橋吊索（桿）張拉施工工藝極具工程意義和行業價值。

2 工藝原理

（1）全橋每根吊索配套安裝一個張拉千斤頂，由同一個電腦總控中心統一操控各個千斤頂工作，實現全橋吊索整體張拉。

（2）基于PLC技術開發電腦總控中心的設備系統和軟件系統，電腦總控中心可操控全橋所有千斤頂整體同步張拉，也可操控局部或單個千斤頂實現異步張拉。

（3）采用智能控制技術代替人工操作千斤頂，消除人為操作誤差影響，精確保證全橋吊索整體張拉的同步性和精準性。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

吊索安裝→全橋安裝智能千斤頂→由監控單位出具初次張拉應力值→系統聯機調試→第一次整體吊索張拉→吊索錨固→系統卸載停機→橋面系施工完畢→監控單位出具初次張拉應力值→第二次整體吊索張拉→吊索錨固→系統卸載停機→拆除智能千斤頂及相應裝置。(見圖1)

3.2 操作要點

3.2.1 吊索安裝

1）確認全橋吊索掛設正確，吊索錨固螺母已經擰緊；

2）確認全橋當前狀態，排除對正式張拉施工可能存在的安全隱患。

3.2.2 千斤頂安裝

1）全橋吊索匹配的智能張拉千斤頂，千斤頂最大張拉力宜為對應吊索的成橋最大索力的1.5～3.0倍；

2）每根吊索依次安裝張拉附屬構件，并確認安裝正確；

3）每根吊索依次安裝智能張拉千斤頂，并確認安裝正確；

4）各千斤頂安裝完成后，設置安全保護繩（索），防止張拉施工過程中意外情況發生。

3.2.3 智能張拉和調索系統聯機和調試

1）全橋智能張拉千斤頂和電腦控制中心、油泵從站通過信號和油路系統聯機，確認聯機正確；

2）確認施工電源正確，線路和油路布置安全；

3）確認設備油量儲備足夠，不會影響正式張拉的施工進程；

4）進行系統調試，確認各千斤頂的壓力和伸長量數據信號反饋正常，各千斤頂進油和回油正常，各千斤頂整體聯動正常。

3.2.4 預張拉

1）全橋吊索預張拉至成橋索力的10%左右（或根據橋梁具體實際情況另行設定），消除吊索的空間彎曲，保證每根吊索基本處于無應力順直狀態；

2）預張拉一次到位，張拉時間宜為10～15min，張拉完成后，持荷等待30min；

3）預張拉過程中和持荷等待時，確認設備系統運轉正常，并同時注意觀察橋梁狀態，若有異響或突發情況發生，應立即停止預張拉。

3.2.5 正式整體分級張拉

1）預張拉順利完成后，才可進行全橋吊索整體分級張拉；

2）根據監控方（如無監控指令，則以設計圖紙為準）下發的第一次張拉指令，確定第一次張拉的索力目標，按各索索力目標的百分比進行整體分級張拉；

3）整體張拉應分為2～4級，一般情況下，宜按各索索力目標的0%→25%→50%→75%→100%分四級進行張拉，對于第一次張拉索力目標值較小或有特殊要求的橋梁，宜按0%→50%→100%分兩級進行張拉；

4）整體分級張拉過程中，每級索力張拉完成時間宜為5～10min（根據不同橋梁的實際情況而定），張拉后持荷等待時間應不少于20min；

5）張拉過程中，確認各索索力和伸長量整體同步進行，未出現異常情況，并同時注意觀察梁狀態，若有異響或突發情況發生，應立即停止張拉。

3.2.6 吊索錨固

1）整體分級張拉完成后，擰緊各吊索的錨固螺母；

2）全橋吊索錨固螺母擰緊后，監控或監理單位應即時對全橋的索力、線形、應力狀態進行復測，確認張拉目標正確實現。若張拉目標未實現，則須檢查原因，并及時再次張拉調整。

3.2.7 智能張拉和調索系統卸載停機

1）第一次張拉目標實現后，全橋吊索千斤頂回油退頂；

2）拆除和整理設備系統的信號和油路線管，防止對后續施工造成影響；

3）電腦控制中心和油泵從站停機并入庫回收，防止損壞或被盜；

4）不拆除張拉千斤頂，如有需要，對個別張拉行程較大的千斤頂進行位置調整，以便后續第二次張拉施工。

3.2.8 成橋索力張拉和調索階段

在橋面系及相應工序完成后進行第二次吊索整體張拉，操作過程與控制要點與第一次張拉一致，需要強調以下幾點：

1）整體分級張拉完成后，根據設備系統電腦控制中心各索索力數據，對不滿足設計索力的吊索進行整體或局部（單根）調索；

2）調索張拉完成后，持荷等待不少于30min，繼續觀測全橋吊索索力狀態，確保全橋吊索最終索力滿足設計要求。

3.2.9 拆除全橋張拉附屬裝置和智能千斤頂

依次拆除各吊索的智能千斤頂和張拉附屬裝置，完成吊索張拉和調索施工。

圖2.1 施工工藝流程

3.3 勞動力組織

該工法勞動力人員配置見表3.1

表3.1 人員及設備配置表

4 效果驗證

4.1 傳統張拉和調索施工時由人工操控傳統液壓油泵

同時對1～3對吊索進行張拉。按每個張拉處1人操作油泵，1人測量記錄，一般至少需要4～12人同時作業。而采用吊索智能張拉和調索系統進行施工，全橋所有吊索可以進行整體張拉，只需1人操作電腦，1人輔助照看張拉現場，只需共2人可完成張拉和調索。所以，智能張拉和調索比傳統張拉施工節約2～10人，按每人每月工資5000元，月節約人工費用1～5萬元。一般在一座中等規模索式橋梁的建設中，傳統張拉和調索施工需要3～5個月，按每月平均節省2.5萬元人工費用，共可節省人工費用7.5～12.5萬元。

另外，傳統張拉施工時需要多次拆卸和安裝千斤頂進行循環張拉，吊索智能張拉和調索系統施工只需一次安裝所有千斤頂，張拉完成后一次拆卸即可，中間過程不需要反復拆卸安裝千斤頂，大大節省了張拉和調索的工期，由此可大量節省施工和管理成本。

4.2 社會效益

本施工工法的推廣應用提高了系桿拱橋的施工質量和工效，施工簡便快捷，縮短了施工工期，節約了建設成本，很好的解決了傳統張拉施加索力不準確、加載速率過快、持荷時間不夠、索力監測不同步、循環調索復雜等問題，，切切實實保證了吊索張拉施工質量。

同時，本工法還有利于節省施工和管理成本，有利于提高索式橋梁吊索的耐久性，保證橋梁結構安全運營和改善使用功能，可大大節省橋梁后期的維護成本，具有顯著的經濟效益和良好的社會效益。

5 結語

該橋的施工中采用系桿拱橋橋梁吊索（桿）快速化整體張拉施工工法，于2016年5月4日完成實橋和工法應用，經現場吊索索力檢測后，發現該工法不僅能較大的縮短吊索張拉和調索的施工工期，同時還能確保吊索索力、主梁線形達到設計值，施工質量滿足《公路橋涵施工技術規范》(JTG/T F50-2011)的相關要求，具有推廣應用價值。

[1]CJJ 11-2011.城市橋梁設計規范[S].

[2]JTG D60-2004.公路橋涵設計通用規范[S].

[3]JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S].

[4]JTJ 025-86.公路橋涵鋼結構及木結構設計規范[S].

[5]JTJ/T F50-2011.公路橋涵施工技術規范[S].

[6]CJJ 2—2008.城市橋梁工程施工與質量驗收規范[S].

[7]GB 50205-2001.鋼結構工程施工質量驗收規范[S].