矮塔斜拉橋斜拉索施工技術分析

摘要 矮塔斜拉橋也被稱之為部分斜拉橋，主要特點是塔矮、梁剛、索集中，外觀接近于普通斜拉橋，而結構受力性能方面更接近連續梁橋，大橋造型設計美觀，建設成本相對較低。文章以某大橋主橋橋跨布置為（80+138+80）m雙塔中央雙索面變高度混凝土連續箱梁矮塔斜拉橋工程實踐為研究對象，深入分析了矮塔斜拉橋的施工技術，旨在為這類工程施工提供借鑒。

關鍵詞 公路橋梁項目；矮塔斜拉橋；單根可換式；斜拉索；施工技術要點

中圖分類號 U448.27 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）07-0121-03

0 引言

近幾年，隨著社會經濟的發展，道路行車量不斷增加，矮塔斜拉橋作為一種新型橋梁得到廣泛應用。該新型橋梁分為平行鋼絲索和平行鋼絞線索兩種結構形式。現階段，因國內技術相對成熟，基本采用平行鋼絞線斜拉索，相較于平行鋼絲索，可實現化整為零，將各條線束集合成索，在工程建設中更加適用。該文深入分析了某大橋矮塔斜拉橋平行鋼絞線斜拉索施工技術，為后期這類工程施工提供參考。

1 工程案例

某大橋主橋橋跨布置為（80+138+80）m雙塔中央雙索面變高度混凝土連續箱梁矮塔斜拉橋，全長298 m，其縱坡為1.55%，橋跨中間部位劃定豎曲線，其半徑為9 000 m，橋面整幅寬26 m，設計橫坡為2.0%，屬于雙向。主橋構造為連續三跨，邊主跨比0.580。主梁為變高度混凝土連續箱梁，每箱由三部分構成，整幅布置。主梁截面當中設計主塔，采用燈塔型，主塔塔高21.2 m，矩形實心斷面，四周設倒角，鋼筋混凝土實體截面，塔梁固結，梁與墩柱之間設置雙曲面球型減隔震支座。斜拉索采用Φs15.2環氧噴涂鋼絞線，每塔兩側安裝10對斜拉索，共計40根，型號均為250型15-27鋼絞線斜拉索，標準強度為1 860 MPa。主墩基礎位于水中，過渡墩基礎位于岸上，均采用鉆孔灌注群樁基礎。

全橋40對斜拉索設計為“單根可換式矮塔斜拉橋拉索”。斜拉索參數如前所述。彈性模量Ep=1.95×105 MPa，應力幅250 MPa。拉索錨具采用可換索式250型15-27群錨體系，如圖1所示。所用鋼絞線的各項技術參數應符合國家標準。斜拉索技術參數除滿足該次設計文件的相關規定外，還應同時滿足《斜拉橋熱擠聚乙烯高強鋼絲拉索技術條件》（GB/T18365—2001）的相關要求。為降低斜拉索受氣象環境的影響，需要安裝雙層雙螺旋線制成的HDPE外護套[1]。

2 斜拉索施工

塔內斜拉索對準索鞍座，便于斜拉索更換，其型式為分絲管結構，索塔內鋪設。為避免鋼絞線出現滑動，索鞍的斜拉索出口處安裝有抗滑錨裝置，斜拉索張拉完成后，安裝抗滑錨[2]。

2.1 斜拉索施工工藝流程

根據主橋施工進度，合理推進斜拉索施工，主梁施工工序主要有澆筑主梁混凝土、澆筑主塔混凝土、主梁體內預應力張拉、錨墊板清理等。建造該大橋所用的斜拉索為矮塔斜拉橋拉索，這類拉索是由具有防腐功能的鋼絞線制成，后期可更換。單根拉索張拉后，再全部進行張拉。單根的張拉力在整體索力中占比為90%[3]。具體工藝如圖2所示。

2.2 掛索前準備工作

為確保拉索順利實施，需做好各項準備工作，明確各施工環節內容及標準要求，主要準備工作如下：

（1）斜拉索運輸至建設工地后，檢查各部件是否齊全。

（2）各項施工機械設備是否準備就緒，用于張拉的專業設備是否完成標定。

（3）搭建操作平臺，便于工作人員開展工作，并有充分的安全保障。

（4）組織工人接受安全知識培訓，對相關安全保障措施進行全面檢查，確保設備完整。

（5）準確計算出各個構件的長度，并認真核對，測算出張拉所需的力度值和標準值，其結果提報給項目監理審核[4]。

2.3 鋼絞線下料

滾軸作為下料線的重要構件，是一種長約1.1 m、直徑為20 mm的能來回滾動的圓鋼。滾軸兩端都裝有型號為620422的軸承，安裝在座式軸承的固定槽中。座式軸承安裝在下料場的地面，通過焊接或螺桿進行固定。安裝滾軸時，要求保持相同水平面，主要為確保牽引小車能穩定行進在滾軸上[5]。

（1）鋼絞線下料長度公式：

L=L0邊+L0中+2A1+2A2+L1+2L2+2L3+L4+2L5 （1）

式中，L0邊——邊跨錨墊板與邊跨索鞍墊板中心間距（mm）；L0中——中跨錨墊板與中跨索鞍墊板中心間距（mm）；Al——張拉端螺母厚度（mm）；A2——張拉端錨板外露螺母厚度（mm），取50 mm；Ll——索鞍長度（mm）；L2——張拉端部需求的工作長度（mm），常見取值1 000 mm；L3——有圓形管件約束的垂直度干擾長（mm）；L4——施工產生的誤差需要修正的數值（mm），通常為150 mm；L5——牽引長度（mm），通常取值150 mm。

（2）鋼絞線PE剝除及清洗。要求下料場地有較高平整度，為有效保護鋼絞線PE護套，下料過程中地上需要加鋪一層彩條布或帆布。下料場地面積應充分實現最長度斜索的下料，通過計算可知，所需場長度不能小于50 m，寬度不能小于5 m[6]。

2.4 HDPE外套管焊接

HDPE管是斜拉索的最外一層，能有效防護斜拉索，避免出現腐爛問題。焊接HDPE管，必須由熟練技工負責完成，長度計算公式如下：

L邊焊=L0邊?L1?A1?L2/2?L3（2）

L中焊=L0中?L1?A1?L2/2?L3（3）

式中，L0邊——邊跨錨及索鞍墊板的距離（mm）；L0中——中跨錨及索鞍墊板的距離（mm）；Ll——梁端預埋管長與鋼墊板厚的和（mm）；Al——安裝于梁端的防水罩HDPE管限位長（mm），取值為300 mm；L2——安裝于塔端的連接裝置長（mm）；L3——安裝于塔端的錨固筒長（mm）。

3 斜拉索張拉

該橋所用的斜拉索，安裝在橋的兩端，進行單次張拉即可，施工環節主要分為如下步驟：①對每股拉索進行張拉，確保全部斜拉索的張拉應力等于9.5 t。②合理調節支撐設備，錨固需要安裝抗滑錨，鋪設橋面時將水泥漿注入抗滑錨內[7]。

3.1 索力控制

在掛索環節，力作用于梁體和索體，這一過程的轉變具有漸進性。施工過程中，通過運用等張力法保證索力保持均勻，實際操作步驟如下：①壓力傳感器安裝在第三根鋼絞線上，對于控制索力受PE管的影響程度，必須嚴格管控。②鋼絞線張拉力值，依照壓力傳感器變化值通過下式計算：

PN=P傳單?ΔTN （4）

式中，ΔTN ——第n根鋼絞線張前一根相比的變量。

3.2 單根索力確定

P傳單＝P控單+P1+P2+P3+P4+P5 （5）

式中，P傳單——每根索的實際初張力；P控單——控制下的每根索的初張力；P1——夾片發生收縮后的實際索力；P2——橋面位置發生移動后的實際索力，通過監控手段確定移動距離；P3——塔柱位置發生移動后的實際索力，通過監控手段確定移動距離；P4——受到壓縮后的實際索力；P5——垂度出現差異后的實際索力[8]。

3.3 單根張拉安裝步驟

第一步，張拉支座由底板、頂板和立柱構成。底板位置保持不變，固定之后設置立柱及頂板，其孔位與錨具需保持一致。第二步，將反力架安裝到錨板上，其結構如圖3～4所示。第三步，傳感器安裝。在第三根鋼絞線上安裝單根壓力傳感器，提升傳感器的精確度，導線連接傳感器和顯示儀，壓力數值顯示在儀器上。第四步，千斤頂、錨具及夾片安裝于鋼絞線張拉端，準確標記測量基點。第五步，張拉環節：當拉力升到5 MPa時，明確初試變化值，通過油表對后續張拉力實施管控。第六步，每根索張拉力增至5 MPa時，測量初始伸長值，張拉結束時讀取最終伸長量，安裝夾片，壓力值降至3 MPa時，測量回縮值后進行錨固[9]。第七步，將傳感器清理掉，根據壓力變化值及時調整錨固。第八步，結合記錄數值計算鋼絞線的實際伸長量，數據校核需對比分析實際伸長量與理論伸長量。當實際數值嚴重偏離標準值時，不能再繼續張拉，分析具體成因。

4 單根張拉與錨固工藝過程注意事項

經過分析明確具備相應條件后，才能繼續開始張拉。

（1）單根掛索時，應將兩束索力差控制在20 t以內，掛索時，每束索相差不超過2根。

（2）張拉過程中，應確保油壓平衡，當油壓與把控油壓相當時，需要下調進油時速，油壓符合標準后繼續控制油壓1 min，確保油壓度數準確。

（3）泄壓步驟應放慢速度，泄壓前保證夾片已安裝完畢，敲緊夾片后進行泄壓，最后要檢查夾片錨固的松緊度。

（4）張拉過程中，斜拉索、撐架、千斤頂、張拉桿應在中間位置，確保拉索、張拉桿均勻受力。

（5）吊裝過程中會用到具體的夾具，吊完后需要放索，與墊索小車相距大約是3～4 m[10]。

5 結論

綜上所述，該文以某矮塔斜拉橋工程為研究對象，論述了斜拉索張拉的施工技術要點。基于該工程索力均勻性控制、斜拉索調索和換索工藝復雜的特點，重點分析了斜拉索施工工藝流程，總結了掛索前的準備工作、鋼絞線下料、HDPE外套管焊接、斜拉索張拉等方面的技術要點，并提出了單根張拉與錨固工藝過程的注意事項。該橋梁建成后，與周邊環境充分融為一體，還產生了環境效益，為今后橋梁結構設計提供了較大參考價值。

參考文獻

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