1、無(wú)背索斜塔拉索施工工藝張 詢 刁馨婷摘 要 無(wú)背索斜拉橋是一種橋面體系受彎壓、支承體系受拉的橋梁，是由梁、塔、索三部分組成的一種組合體系結(jié)構(gòu)，具有美觀、跨徑靈活、工序簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、施工進(jìn)度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。本文基于在建的鄭州市中牟綠博園區(qū)人文路跨賈魯河大橋，詳細(xì)論述了無(wú)背索斜塔拉索施工工藝，采用等值張拉法及測(cè)力傳感技術(shù)，能準(zhǔn)確按設(shè)計(jì)索力進(jìn)行張拉。關(guān)鍵詞 無(wú)背索斜拉橋 斜拉索 等值張拉法 工藝1 引 言無(wú)背索斜拉橋由于造型優(yōu)美，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外建設(shè)方興未艾。作為斜拉橋的一種特殊造型形式，無(wú)背索斜拉橋利用塔身創(chuàng)建一個(gè)制高點(diǎn)，體現(xiàn)出一種氣勢(shì)和力度，同時(shí)由于無(wú)背索斜拉橋是一種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，塔身向岸傾

2、斜，給人一種新穎的穩(wěn)定感；橋梁縱立面的造型類似揚(yáng)帆起航的船只，象征一帆風(fēng)順、欣欣向榮的景象，因此無(wú)背索斜拉橋在城市橋梁景觀方案中常被采用。無(wú)背索斜拉橋是一種橋面體系受彎壓、支承體系受拉的橋梁，是由梁、塔、索三部分組成的一種組合體系結(jié)構(gòu)。而斜拉索作為一種柔性拉桿，是斜拉橋的主要受力構(gòu)件，在斜拉橋中起著至關(guān)重要的作用。因此在工程建設(shè)過(guò)程中要充分考慮斜拉索的施工工藝，從施工技術(shù)的科學(xué)有效應(yīng)用方面全面提升斜拉索的施工質(zhì)量，以更好的確保斜拉橋工程施工質(zhì)量，為全面提升斜拉橋的使用壽命，確保斜拉橋的安全穩(wěn)定奠定重要的技術(shù)基礎(chǔ)。2 工程概況鄭州市中牟綠博園區(qū)人文路跨賈魯河大橋位于人文路與賈魯河相交處，橋梁全長(zhǎng)

3、526.0m，全寬55m，其中主橋長(zhǎng)190m，南引橋長(zhǎng)150.05m，北引橋長(zhǎng)179.95m。主橋采用鋼混縱向組合結(jié)構(gòu)，總體布置為30+120+40m，其中中跨跨中100m為鋼梁，鋼梁總重量3273噸，鋼梁與混凝土梁結(jié)合處設(shè)鋼混結(jié)合過(guò)渡段。主塔為預(yù)應(yīng)力混凝土斜塔，采用C50混凝土，橋面至塔頂高71.6m，其中橋面以上混凝土高60m，傾斜60，頂部為鋼構(gòu)件，頂部鋼結(jié)構(gòu)高11.6m。主橋采用雙索面，每個(gè)索面采用9根索，全橋共18根索，每根索的類型為61束15.2鋼絞線；斜拉索與水平面夾角24，斜拉索在主梁上錨固的標(biāo)準(zhǔn)間距為10m，斜拉索在主塔上錨固的標(biāo)準(zhǔn)間距為6.92m，斜拉索施工張拉端設(shè)置在塔上

4、，錨固端設(shè)置在主梁上，斜拉索兩端均采用相應(yīng)規(guī)格的錨具。斜拉索兩端設(shè)置阻尼器減震裝置。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。圖1 斜拉索錨具構(gòu)造圖3 斜拉索施工技術(shù)斜拉索是一種柔性拉桿，是斜拉橋的主要受力構(gòu)件。當(dāng)今國(guó)內(nèi)外斜拉橋所用的斜拉索主要采用經(jīng)過(guò)多種防腐處理制作的高強(qiáng)平行鋼絲和平行鋼絞線兩種形式。而平行鋼絞線拉索在現(xiàn)代斜拉橋拉索中日漸常用。本工程斜拉索采用柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的OVM250-61環(huán)氧涂層高強(qiáng)鋼絞線，直徑為15.2mm，拉索標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為fpk=1860MPa，其彈性模量為Ep=1.95105MPa。平行鋼絞線施工工藝相當(dāng)復(fù)雜，對(duì)安全性、穩(wěn)定性的要求比較高。如何保證施工工序的安全實(shí)施，保證

5、鋼絞線下料長(zhǎng)度和拉索PE護(hù)套的剝除長(zhǎng)度的準(zhǔn)確無(wú)誤，保證單根鋼絞線索力的均勻性及準(zhǔn)確性，對(duì)于整個(gè)斜拉橋施工都是至關(guān)重要的。3.1 施工平臺(tái)搭設(shè)塔外平臺(tái)利用爬模機(jī)的操作平臺(tái)，用前先檢查平臺(tái)的底板及護(hù)欄的牢固程度，必要時(shí)可進(jìn)行加固和改進(jìn)；塔內(nèi)操作平臺(tái)直接利用腳手架在塔內(nèi)空間搭設(shè)所需的施工平臺(tái)。3.2 鋼絞線下料3.2.1 下料場(chǎng)地鋼絞線采用可轉(zhuǎn)動(dòng)的放線架，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行下料，下料前清理場(chǎng)地。下料時(shí)要求丈量準(zhǔn)確，盡量減少下料誤差，在梁面鋪好彩條布，防止污染損傷鋼絞線PE護(hù)套。3.2.2 下料長(zhǎng)度計(jì)算3.2.2.1 下料長(zhǎng)度公式：L=L0+A1+A2+L1+L2+L3式中：L0張拉端、固定端錨墊板之間距離；

6、A1固定端錨具厚度；A2張拉端錨具厚度（根據(jù)調(diào)整長(zhǎng)度決定）；L1固定端預(yù)留長(zhǎng)度；L2張拉工作長(zhǎng)度；L3掛索工作長(zhǎng)度。由于掛索張拉要求，張拉端、固定端PE護(hù)套必須根據(jù)計(jì)算長(zhǎng)度剝除。3.2.2.2 剝除長(zhǎng)度按下式：固定端：L固=L4+A1+50mm式中：L4固定端預(yù)留長(zhǎng)度。張拉端：L張=A2+L2+L3+L+50mm式中：L單根張拉伸長(zhǎng)量。3.2.3 下料過(guò)程（1）下料時(shí)，在橋面放樣下料，同時(shí)進(jìn)行校核。下料時(shí)應(yīng)注意：如果發(fā)現(xiàn)鋼絞線PE護(hù)套有破損處，及時(shí)用修補(bǔ)液修補(bǔ)；下料時(shí)，隨時(shí)對(duì)鋼絞線長(zhǎng)度進(jìn)行復(fù)查，保證下料長(zhǎng)度準(zhǔn)確無(wú)誤。（2）張拉端、固定端PE護(hù)套剝除：用專用剝PE刀剝除，剝除時(shí)應(yīng)注意不得誤傷鋼絞

7、線。（3）鋼絞線PE剝除后，打散鋼絞線用專用清洗劑清洗兩端油脂，清洗時(shí)注意保護(hù)環(huán)氧涂層，清洗后將鋼絞線復(fù)原，對(duì)端頭進(jìn)行墩頭處理，供掛索時(shí)牽引用。3.3 HDPE管安裝3.3.1 HDPE管焊接HDPE管焊接時(shí)，根據(jù)管材規(guī)格，其焊接技術(shù)要求見(jiàn)表1。表1 管材焊接技術(shù)要求管材規(guī)格預(yù)熱溫度()H=1.0mm時(shí)的預(yù)熱壓力預(yù)熱完成后加熱時(shí)間(s)允許最大切換時(shí)間(s)焊接壓力(bar)冷卻時(shí)間(min)2357.72101025142122518特別提示：HDPE管焊接前，底部用支架墊平，將管材旋轉(zhuǎn)于夾緊裝置內(nèi)并將之夾緊，在壓力作用下用平行機(jī)動(dòng)旋刀削平兩個(gè)管材的被焊端面。在焊接過(guò)程中，焊接壓力必須保持至

8、焊縫完全滿足冷卻時(shí)間且硬化后才能撤去。焊接到最后一根管時(shí)按設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度減掉已焊接好長(zhǎng)度先下料，再焊接。3.3.2 HDPE管吊裝（1）先在HDPE管內(nèi)穿入一根已計(jì)算好長(zhǎng)度的鋼絞線，同時(shí)在HDPE管兩端安裝抱箍。（2）利用塔吊將鋼絞線(鋼絞線吊點(diǎn)前預(yù)留一定長(zhǎng)度，用以穿入塔上錨具)和HDPE管一起吊起，到達(dá)預(yù)定高度后將鋼絞線穿入塔上錨具并固定，利用千斤頂和手拉葫蘆將HDPE管吊掛在塔外管口相應(yīng)位置。（3）HDPE管下端牽引至下端預(yù)埋管口，先將鋼絞線穿入下端錨具并固定。（4）通過(guò)張拉鋼絞線使外HDPE管挺直抬起達(dá)到設(shè)計(jì)的角度，以方便下一步掛索工作的進(jìn)行。3.3.3 HDPE管焊接吊裝注意事項(xiàng)（1）焊接

9、嚴(yán)格按HDPE焊機(jī)操作規(guī)程，焊接應(yīng)作好詳細(xì)的施工記錄，保證焊接質(zhì)量。（2）在HDPE管搬運(yùn)及吊裝過(guò)程中，應(yīng)防止HDPE護(hù)管刮傷、碰傷，如損傷嚴(yán)重應(yīng)及時(shí)修復(fù)，嚴(yán)禁HDPE管彎折水平夾角大于90。（3）HDPE外護(hù)管計(jì)算長(zhǎng)度，應(yīng)考慮上下管口掛索操作空間及整體防護(hù)時(shí)熱脹冷縮的影響長(zhǎng)度。3.4 單根掛索由于索鞍管內(nèi)有分絲管，拉索順序按先上游，后下游，先上排孔，后下排孔的順序進(jìn)行。鋼絞線的安裝方法及工序如下：（1）橋面工作臺(tái)上拖動(dòng)已準(zhǔn)備好的鋼絞線與循環(huán)牽引鋼絲繩上的專用牽引裝置連接，將鋼絞線與穿索板連接牢固。鋼絞線通過(guò)牽引連接器，與牽引鋼絲繩聯(lián)成一條線。（2）啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)將鋼絞線順著HDPE護(hù)管牽引至上端

10、管口，然后將鋼絞線和從錨具孔穿過(guò)的牽引索連接，解除卷?yè)P(yáng)機(jī)上的牽引裝置，通過(guò)塔柱內(nèi)的葫蘆等工具將鋼絞線拉出錨板孔，塔內(nèi)作業(yè)人員相應(yīng)輔助直到滿足單根張拉所需的工作長(zhǎng)度，安裝一付臨時(shí)夾片，拆除穿束器，準(zhǔn)備牽引下一根鋼絞線。（3）將已牽引出的鋼絞線從盤(pán)上全部放出，與穿過(guò)下端錨具的牽引索連接，用人工穿過(guò)錨孔，安裝夾片，打緊并頂壓。（4）將千斤頂、壓力傳感器裝到剛穿好的鋼絞線上，并張拉至預(yù)先計(jì)算的應(yīng)力。（5）重復(fù)以上步驟直到完成全部鋼絞線的安裝。單根掛索時(shí)，注意PE護(hù)套的保護(hù)、嚴(yán)防打絞、旋轉(zhuǎn)，扭曲現(xiàn)象發(fā)生。利用循環(huán)牽引鋼絲繩可同步一次牽引兩根鋼絞線。圖2 鋼絞線與牽引連接器連接 圖3 鋼絞線在HDPE管內(nèi)

11、牽引3.5 單根張拉3.5.1 單根張拉工藝每束斜拉索中的鋼絞線逐根穿掛后，隨即用單孔千斤頂進(jìn)行單根張拉。如圖4所示。 圖4 單根張拉示意圖3.5.2 斜拉索張拉的索力控制及措施3.5.2.1 張拉力計(jì)算原理在橋梁結(jié)構(gòu)模型中，第1根鋼絞線張拉至預(yù)定荷載，將導(dǎo)致橋面與連接的構(gòu)件間出現(xiàn)新的平衡狀態(tài)，相應(yīng)于施加的力，將產(chǎn)生橋梁結(jié)構(gòu)變形，鋼絞線和HDPE管垂度減小。當(dāng)張拉完第2根鋼絞線后，將主要發(fā)生下列情況：由于索力的增加，塔梁結(jié)構(gòu)變形增大，導(dǎo)致第1根鋼絞線上的索力減小。正是由于鋼絞線張拉先后順序的影響，安裝張拉時(shí)，鋼絞線的張拉力是不同的，第1根鋼絞線的張拉力最大，隨著安裝更多的鋼絞線，其它鋼絞線的張

12、拉力也逐漸減小。例如第一根張拉好后，開(kāi)始張拉第二根時(shí)，第二根加載索力時(shí)，第一根索力是下降的，它們的索力必定有相等的那一點(diǎn)，可以通過(guò)傳感器讀數(shù)與油泵的讀數(shù)相結(jié)合，記錄索力相等時(shí)的值。如圖5所示。 圖5 等值張拉示意所以實(shí)際施工時(shí)，采用如前所述的等值張拉兼分級(jí)張拉的方法，使索力均衡且索力逐級(jí)提高。3.5.2.2 斜拉索張拉的索力控制及措施（1） 鋼絞線單根張拉力計(jì)算（S0#斜拉索）見(jiàn)表2。表2 鋼絞線單根張拉力計(jì)算張拉力（kN）索股編號(hào)1-5（護(hù)套承重鋼絞線）6（基準(zhǔn)鋼絞線）7-61S0#索7773.173.168.9（遞減數(shù)量為0.077）（1）定義：前5根鋼絞線為護(hù)套承重鋼絞線；第6根鋼絞線為

13、基準(zhǔn)鋼絞線；第7根第61根鋼絞線為普通鋼絞線。護(hù)套承重鋼絞線是用來(lái)承受HDPE護(hù)套管自重的鋼絞線；基準(zhǔn)鋼絞線即作為等值法張拉控制參照的鋼絞線；普通鋼絞線即除護(hù)套承重鋼絞線和基準(zhǔn)鋼絞線之外的所有其他鋼絞線。（2）普通鋼絞線的張拉按等法進(jìn)行控制，即以當(dāng)前張拉鋼絞線的張力與基準(zhǔn)鋼絞線的張力相等為原則，在基準(zhǔn)鋼絞線上安裝傳感器A，在當(dāng)前張拉的普通鋼絞線上安裝傳感器B，當(dāng)前張拉鋼絞線（第i根）的張拉過(guò)程中，傳感器A的讀數(shù)下降，B的讀數(shù)上升，最終以傳感器A和B的讀數(shù)相等為目標(biāo)，即TB=TA，然后錨固鋼絞線，繼續(xù)進(jìn)行下一根普通鋼絞線張拉。（3）以上數(shù)據(jù)根據(jù)單根張拉的順序計(jì)算結(jié)果。（4）索的編號(hào)根據(jù)張拉順序編

14、號(hào)（張拉順序由上至下）。（5）每根斜拉索個(gè)股鋼絞線張拉力誤差不大于3%。（2）張拉監(jiān)控為監(jiān)控索力變化，并驗(yàn)證張拉精度，在第一索施工時(shí)將安裝傳感器。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，橋面有專人對(duì)安裝在第一根鋼絞線上傳感器的讀數(shù)進(jìn)行記錄，并同步和電算的張拉計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)計(jì)算和實(shí)際張拉過(guò)程的雙控。若傳感器讀數(shù)值與計(jì)算值數(shù)據(jù)吻合，說(shuō)明監(jiān)控提供的數(shù)據(jù)與實(shí)際施工一致，則后續(xù)張拉施工仍可按監(jiān)控提供的數(shù)據(jù)計(jì)算并進(jìn)行張拉；若傳感器讀數(shù)值與計(jì)算值數(shù)據(jù)存在差異，說(shuō)明監(jiān)控提供數(shù)據(jù)與實(shí)際有差異，需立即報(bào)監(jiān)控單位，并由監(jiān)控單位作出是否調(diào)整的決定，并在后一級(jí)張拉中隨之調(diào)整。（3）后續(xù)張拉根據(jù)前一級(jí)的張拉數(shù)據(jù)，經(jīng)上述b修正后，再根據(jù)本級(jí)張

15、拉的目標(biāo)索力值，重復(fù)上述a計(jì)算，進(jìn)行張拉施工，并繼續(xù)進(jìn)行傳感器讀數(shù)跟蹤。 根據(jù)上述控制，在斜拉索施工中，斜拉索索力的控制采用電算和傳感器相結(jié)合方法予以準(zhǔn)確的監(jiān)控。3.6 防松及減振措施、防水罩安裝3.6.1 單根鋼絞線頂壓利用張拉頂壓支座作反力架，用專用頂壓器對(duì)鋼絞線進(jìn)行逐根頂壓，每次最大頂壓力為10噸。3.6.2 索箍、減振器安裝（1）利用專用緊索器按正六邊形截面將整束鋼絞線緊固成形。（2）減振器安裝，在減振器兩端頭各安裝一個(gè)索箍，擰緊索箍緊固螺栓，減振裝置不作最后固定，待整體張拉、全橋調(diào)索結(jié)束后再進(jìn)行。（3）在掛索時(shí)，應(yīng)在索箍安裝處的鋼絞線上纏一道寬50mm的XM37防水膠。索外PE總護(hù)管安裝后，安裝過(guò)渡套，過(guò)渡套用熱縮管與預(yù)埋管連接。3.7 斜拉索防護(hù)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，錨具外露鋼絞線的保護(hù)罩和梁端錨具密封筒內(nèi)灌注防腐油脂；塔端錨固筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿防護(hù)。整體張