斜拉索施工及索力控制技術(shù)研究

陳有沖

中鐵十局集團(tuán)青島工程有限公司 山東 青島 266033

前言

斜拉橋施工中隨著主梁懸臂長度的增加，結(jié)構(gòu)體系和斜拉索的拉力也會不斷發(fā)生變化，掌握斜拉索施工關(guān)鍵技術(shù)，采用科學(xué)有效的控制措施，才能確保斜拉橋建成后滿足設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)要求。本文對斜拉索的施工工藝和索力控制技術(shù)進(jìn)行分析探討。

1 斜拉橋主要特點概述

斜拉索是斜拉橋的主要受力構(gòu)件，是一種柔性拉桿，斜拉橋的斜拉索主要采用高強(qiáng)平行鋼絲和平行鋼絞線兩種形式，經(jīng)過多種方式進(jìn)行了防腐處理。平行鋼絞線拉索在當(dāng)前斜拉橋拉索中應(yīng)用廣泛。斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系決定了其恒載內(nèi)力和線形都是由斜拉索索力來承擔(dān)。所以斜拉索的施工質(zhì)量一定程度上影響著斜拉橋的整體質(zhì)量。斜拉橋施工需要復(fù)雜的施工技術(shù)，平行鋼絞線施工工藝復(fù)雜，安全性、穩(wěn)定性要求很高，必須要科學(xué)合理的控制施工技術(shù)和施工工藝，才能使成橋達(dá)到設(shè)計目標(biāo)的要求。斜拉橋建設(shè)和施工中的關(guān)鍵工序是斜拉索張拉施工，必須采取有效的措施和科學(xué)的施工方法，合理控制斜拉索張拉過程，保證各環(huán)節(jié)施工安全規(guī)范操作，確保鋼絞線下料長度和拉索PE護(hù)套的剝除長度達(dá)到設(shè)計要求，確保單根鋼絞線索力均勻、準(zhǔn)確，確保高質(zhì)量、高效率施工[1]。

2 斜拉索施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 平行鋼絞線斜拉索架設(shè)

通常分絲管在索鞍管內(nèi)，拉索按照從上到下的順序逐行進(jìn)行，鋼絞線的安裝方法和工序要按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。一是將卷揚(yáng)機(jī)的牽引鋼絲繩從塔頂沿塔柱內(nèi)腔自由向下達(dá)到所需錨具位置，安裝連接器使其與高強(qiáng)鋼絲相連接，按安裝順序?qū)摻z繩插入錨具規(guī)定的錨孔內(nèi)，向下繼續(xù)放出鋼絲繩；二是在橋面工作臺上拖動鋼絞線繞過定位導(dǎo)向輪，通過高強(qiáng)鋼和牽引鋼絲繩聯(lián)成一條線連接牢固鋼絞線和穿索板；三是借助塔頂卷揚(yáng)機(jī)回拉鋼絲繩和鋼絞線，牽引到塔端斜拉索外套管口后，再使用連接器將兩根鋼絞線與塔內(nèi)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩相連，借助卷揚(yáng)機(jī)將鋼絞線牽引到塔內(nèi)，將鋼絞線拉入錨具，此時要降低速度防止錨具內(nèi)密封裝置遭到破壞。四是鋼絞線拉出錨環(huán)面后要對其兩端長度進(jìn)行調(diào)整，并對鋼絞線外層PE防護(hù)套剝除長度進(jìn)行檢查，確保達(dá)到設(shè)計要求，最后張拉端和固定端對應(yīng)的鋼絞線錨孔都要安裝好夾片。五是使用千斤頂、壓力傳感器對穿好的鋼絞線進(jìn)行張拉，達(dá)到預(yù)算應(yīng)力。六是按照以上步驟安裝完成全部鋼絞線。按照掛索要求，單根掛索時要注意鋼絞線護(hù)套保護(hù)，張拉端、固定端的護(hù)套要根據(jù)精確的計算長度，嚴(yán)格控制好剝除長度，剝除長度過短起不到防護(hù)作用、影響使用壽命，過長影響施工拉長工期。剝除時防止誤傷鋼絞線。剝除后，打散鋼絞線、避免打絞，并使用清洗劑清洗油脂，保護(hù)好環(huán)氧涂層，清洗完畢后復(fù)原鋼絞線處理好端頭墩頭，以備掛索牽引需要。

2.2 平行鋼絞線斜拉索的張拉

鋼絞線逐根掛索后使用千斤頂張拉，為保證各鋼絞線索力均勻，采用等張拉值法張拉，用控制壓力表讀數(shù)判斷每根鋼絞線的拉力，將索力均勻性控制離散誤差理論值的2%以內(nèi)。可以采用中邊跨兩端同步張拉，配備專用張拉撐腳和連續(xù)張拉裝置，張拉到控制噸位后一次性錨固工作夾片，防止工作夾片反復(fù)錨固。鋼絞線掛設(shè)完畢在兩側(cè)梁端同時同步先單根、再整體張拉；整體張拉使用千斤頂及配套設(shè)備，安裝時借助手拉葫蘆依次安裝撐腳、千斤頂、工具錨板。根據(jù)成橋設(shè)計索力確定整體張拉的初始張拉力，分級加載張拉至設(shè)計要求，級差控制在設(shè)計允許范圍內(nèi)，每對斜拉索兩根間的差值控制在整索索力理論值的1%內(nèi)，整索索力誤差控制在理論索力值的2%以內(nèi)[2]。

3 斜拉索張拉施工要點

3.1 張拉前準(zhǔn)備工作

檢查臨時錨固的穩(wěn)固性，拆掉牽引索連接接頭保證無額外掛件；清洗錨墊板油污、廢渣確保清潔；檢查冷鑄錨頭內(nèi)外螺牙是否破損并與錨墊板孔眼對正；檢查張拉設(shè)備電源，校驗油表、液壓油泵和千斤頂標(biāo)定；整理每次張拉的力值、張拉次數(shù)、換算讀數(shù)、塔柱的偏移值、拉索理論延伸量等數(shù)據(jù)資料。

3.2 張拉步驟

準(zhǔn)備工作完成后指定位置安裝千斤頂，張拉桿擰入冷鑄錨杯、工具錨圈，施加5%的設(shè)計索力，適當(dāng)調(diào)整安裝位置，詳盡記錄初始張拉值，分級施力達(dá)到一次張拉規(guī)定的拉力值，與張拉同步擰緊錨圈。檢查錨墊板、錨箱、塔柱結(jié)構(gòu)、拉索油污、斷絲滑絲等情況，合格后解除千斤頂和張拉桿，進(jìn)入下一根索的張拉。

3.3 索力調(diào)整

索力調(diào)整與索力張拉同步進(jìn)行，主要步驟是精確計算要調(diào)整的索力、延伸量、主梁標(biāo)高變化值等數(shù)據(jù)，調(diào)試好張拉設(shè)備，安裝張拉設(shè)備、工具，張拉絲擰入冷鑄錨杯，接好千斤頂與油泵油管；開動油泵使千斤頂活塞根據(jù)調(diào)索要求提高或降低索力；擰入工具錨圈，在工具錨圈與千斤頂墊圈間安裝穿心式壓力傳感器；按預(yù)先計算并確定調(diào)索的相應(yīng)的張拉力，通過電動油泵進(jìn)油或回油逐級調(diào)整索力。調(diào)索過程中要檢測、校核數(shù)據(jù)共同控制張拉力[3]。

4 斜拉橋施工控制

拉索索力的準(zhǔn)確性關(guān)系主梁的線形和施工安全，為確保索力測量精度，應(yīng)按直徑對斜拉索分類，根據(jù)纜索工作索力范圍選擇長、中、短三根索以不同噸位標(biāo)定，找出頻率和索力的關(guān)系，用理論公式計算的索力進(jìn)行修正。每根斜拉索張拉、調(diào)索都要進(jìn)行索力測試，提供每一個施工階段的真實索力數(shù)據(jù)，加強(qiáng)施工控制。要根據(jù)斜拉橋施工索力的測試結(jié)果，采取措施做好平行鋼絞線張拉和架設(shè)施工工藝控制，確保單根索均勻性和整體張拉索力達(dá)到設(shè)計要求。

5 結(jié)束語

斜拉索施工是斜拉橋施工重點之一，只有掌握鋼絞線斜拉索的施工工藝及平行鋼絞線拉索張拉施工過程中的索力控制技術(shù)，采取科學(xué)合理的施工方法，才能有效保證工程順利進(jìn)行和成橋后的橋梁質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。