斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工技術(shù)分析

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摘要：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。文章以某公路大橋斜拉橋施工為背景，通過對(duì)斜拉橋平時(shí)鋼絲斜拉索施工技術(shù)（掛設(shè)、入錨、張拉、索力調(diào)整）進(jìn)行研究分析，探索一種斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工工藝，經(jīng)實(shí)踐證明該方法施工安裝工效高，適用性強(qiáng)，設(shè)備要求較低。

關(guān)鍵詞：斜拉橋；斜拉索；工程實(shí)例；施工應(yīng)用

1工程概況

某公路大橋?yàn)橹骺?18m雙塔混合梁斜拉橋，斜拉索采用熱擠聚乙烯平行鋼絲斜拉索,鋼絲直徑7mm,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fPK=1670MPa。主橋北塔26對(duì)拉索，共計(jì)104根，1#～4#斜拉索直接錨固在塔壁混凝土齒塊上，5#～26#斜拉索直接錨固在鋼錨梁上。斜拉索最大索重36.125t，最大索長442.3m，最大吊裝高度180m。

2技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)斜拉索的安裝特點(diǎn)設(shè)計(jì)了多個(gè)施工輔助設(shè)施，包括塔頂掛索門架、吊索桁車、三角支架系統(tǒng)等，加工、使用簡便，降低了對(duì)施工設(shè)備的要求，有效地節(jié)約了施工成本。塔端和梁端的牽引系統(tǒng)的千斤頂機(jī)具可通用，提高了施工材料的利用率。根據(jù)梁端入錨牽引力的大小，采用不同的入錨方法，適用性強(qiáng)，施工工效高。

3工藝原理斜拉索

通過塔吊和橋面吊索桁車上橋面后，采用臥式放索機(jī)和梁面展索滾筒進(jìn)行展索，利用塔頂門架完成斜拉索的掛設(shè)。短索施工過程中采用塔端軟牽引下放斜拉索，以減小梁端入錨的施工難度，梁端通過卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)完成入錨。長索施工過程中塔端直接進(jìn)行掛設(shè)，梁端入錨根據(jù)牽引力大小采取相應(yīng)的入錨措施。梁端入錨且鋼箱梁焊接完成之后，根據(jù)監(jiān)控指令進(jìn)行塔端張拉。

4工藝流程如圖1。

5操作要點(diǎn)

5.1施工準(zhǔn)備

提前做好斜拉索施工的相關(guān)臨時(shí)設(shè)施的制作、安裝，卷揚(yáng)機(jī)布置，放索機(jī)具、斜拉索牽引錨固及張拉工具的制作、組裝。

5.2斜拉索整體上橋面

①斜拉索工廠加工、成盤，運(yùn)至索塔墩旁。索長較小、索重較輕時(shí)，可通過陸路采用汽車進(jìn)行運(yùn)輸；索長較大、索重較重一般采用水運(yùn)運(yùn)輸。②斜拉索吊裝采用三根長度相同扁平吊帶進(jìn)行捆綁吊裝，吊帶捆綁點(diǎn)在索盤上按120°夾角均勻布置，確保起鉤后索盤的平穩(wěn)。③拴鉤前必須根據(jù)索盤的直徑大小以及吊帶的長度估算每根吊帶的荷載值，根據(jù)吊帶的受力大小選擇合適的吊帶，不得超載使用。④吊索桁車由專人進(jìn)行操作，起吊過程中安排專人負(fù)責(zé)卷揚(yáng)機(jī)排繩。⑤斜拉索轉(zhuǎn)入橋面后即放入放索盤中，同時(shí)采取措施防止放索盤滑動(dòng)。

5.3斜拉索展索及塔端掛設(shè)

①掛索前，對(duì)梁端、塔端索道管和錨墊板上的焊渣、毛刺及雜物進(jìn)行檢查、清理；檢查錨墊板是否平整，位置是否正確，用特制探孔器檢查索道管本身是否變形，如變形必須進(jìn)行處理后才能掛索施工。②軟牽引鋼絞線通過錨環(huán)、夾片和蓋板組合在一起，鋼絞線上共安裝兩套錨環(huán)。一套錨環(huán)上有螺紋裝在鋼絞線端頭上，用于與斜拉索索頭連接；使一套錨環(huán)用斜拉索掛設(shè)的臨時(shí)錨固，兩套錨環(huán)的間距為斜拉索需要下放的長度。軟牽引鋼絞線組裝好以后，通過錨環(huán)的外螺紋連接到索頭的內(nèi)螺紋上。③根據(jù)索導(dǎo)管的長度在斜拉索上安裝索夾，索夾至軟牽引錨固錨環(huán)的長度比索導(dǎo)管的長度長約50cm。④在索道管中心軸線延長方向的塔肢壁上焊一固定點(diǎn)作導(dǎo)向滑輪的固定點(diǎn)。掛索前，在塔腔內(nèi)將塔頂卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩套上卡環(huán)，穿過斜拉索塔端錨固螺母，通過索導(dǎo)管，放出塔肢外直至主梁上與斜拉索軟牽引鋼絞線連接。⑤將塔頂門架滑車組下放至鋼箱梁橋面，與斜拉索索夾通過卡環(huán)連接。⑥起升斜拉索至索道管口，通過塔內(nèi)入錨鋼絲繩將斜拉索軟牽引鋼絞線拉入索道管，塔頂門吊滑車組控制斜拉索入塔角度，避免破壞PE套。鋼絞線上錨固錨環(huán)拉出錨墊板后，及時(shí)安裝臨時(shí)錨固用開合板。⑦斜拉索塔端掛設(shè)完成后，放索機(jī)上剩余斜拉索通過塔吊提升完全離開放索機(jī)后，慢慢下放至鋼箱梁上布置的展索滾筒上，如圖2所示。

5.4梁端入錨

①根據(jù)斜拉索索長、索重、塔端錨點(diǎn)與梁端錨點(diǎn)的相對(duì)位置等計(jì)算斜拉索梁端入錨所需的牽引力大小，根據(jù)牽引力的大小選用不同的梁端入錨工藝。梁端入錨牽引力較小時(shí)，可采取卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)入錨；索力較大時(shí)，可采取軟牽引入錨和軟硬組合牽引入錨。②斜拉索錨頭牽引至索導(dǎo)管口時(shí)，用汽車吊將斜拉索角度調(diào)整好。卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)牽引斜拉索入錨，可在錨頭前端連接手拉葫蘆輔助斜拉索入錨。③滑輪組牽引錨頭至距離錨點(diǎn)軟牽引鋼絞線長度范圍以內(nèi)，在梁端安裝軟牽引機(jī)構(gòu)，再利用卷揚(yáng)機(jī)系統(tǒng)盡可能地將索頭牽引至梁端索導(dǎo)管口，同時(shí)用25t汽車吊調(diào)整斜拉索角度，輔助斜拉索入錨。④將軟牽引機(jī)構(gòu)將錨頭牽至設(shè)計(jì)位置后，安裝錨頭大螺母，拆除軟牽引機(jī)構(gòu)，梁端入錨完成。圖5梁端軟牽引入錨機(jī)構(gòu)拆除⑤在斜拉索錨頭上接長3m張拉絲桿，同時(shí)在索頭上安裝索夾，索夾與梁端卷揚(yáng)機(jī)滑輪組相連，滑輪組倍率根據(jù)計(jì)算牽引力大小并取2倍安全系數(shù)進(jìn)行取值。圖6梁端組合牽引入錨張拉絲桿安裝⑥梁端卷揚(yáng)機(jī)牽引，當(dāng)索頭與梁端索導(dǎo)管管口的距離接近軟牽引鋼絞線長度時(shí)，在張拉絲桿前端接長軟牽引鋼絞線，同時(shí)在梁端安裝梁端組合牽引系統(tǒng)，卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)牽引，盡可能地將張拉絲桿牽引至索頭管管口。圖7梁端組合牽引入錨機(jī)構(gòu)安裝⑦將張拉絲桿牽引出撐腳A的長度大于千斤頂及螺帽的長度后，安裝開合板、擰張拉絲桿螺帽，拆除軟牽引機(jī)構(gòu)及撐腳B，改用張拉絲桿進(jìn)行硬牽引。⑧將錨頭牽引至設(shè)計(jì)位置，擰緊錨頭大螺母，拆除撐腳、千斤頂、張拉絲桿，斜拉索梁端入錨完成。

5.5塔端張拉

梁端入錨完成后，在塔端進(jìn)行斜拉索張拉。按監(jiān)控指令，每個(gè)節(jié)段的四根斜拉索需同步進(jìn)行張拉。張拉采用幾何控制法進(jìn)行施工控制，張拉時(shí)通過斜拉索的安裝長度來進(jìn)行控制，以安裝索力進(jìn)行檢驗(yàn)，索力誤差控制在±5%范圍

5.6索力調(diào)整

①主橋結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，在受環(huán)境溫度影響時(shí)比較敏感，掛索施工需要時(shí)間比較長，在溫差變化、風(fēng)等環(huán)境因素、施工荷載等影響下，進(jìn)行張拉作業(yè)時(shí)，出現(xiàn)導(dǎo)致索塔和主梁受力結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。②單束拉索中每根鋼絞線應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求，施工中每根斜拉索中單根鋼絞線之間的索力誤差不超過±2%，成橋后每根斜拉索中單根鋼絞線之間索力誤差不超過±1%，張拉時(shí)嚴(yán)格按工藝控制進(jìn)行，而且施工前必須提供以下項(xiàng)目：a.斜拉索張拉力，該值由監(jiān)控單位以書面監(jiān)控指令形式提供給斜拉索施工單位；b.在斜拉索張拉力作用下，斜拉索錨固點(diǎn)計(jì)算相對(duì)位移量（或變形量），是該索所在豎直平面內(nèi)下端錨點(diǎn)豎向位移和上錨點(diǎn)水平位移，由監(jiān)控單位臨時(shí)給出；c.主梁相應(yīng)截面的相關(guān)物理參數(shù)，該參數(shù)一般根據(jù)設(shè)計(jì)而定；d.斜拉索索體幾何和物理參數(shù)，由斜拉索產(chǎn)品供方提供。

6質(zhì)量安全主要控制措施

①斜拉索表面應(yīng)平整密實(shí)、錨頭無傷痕、修飾且張拉索力滿足設(shè)計(jì)和監(jiān)控要求。②索廠制索完成后，根據(jù)斜拉索具體的幾何參數(shù)選擇合適的運(yùn)輸工具，同時(shí)派專人在運(yùn)輸過程中負(fù)責(zé)沿途的保護(hù)工作。③張拉設(shè)備和方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)合理確定，并制定切實(shí)可行的施工方案。拉索張拉時(shí)，不宜在錨環(huán)與承壓板間加墊、需要加墊時(shí)，其墊圈材料和強(qiáng)度應(yīng)符合承壓要求，并應(yīng)設(shè)成兩個(gè)密貼帶扣的半圈。④禁止在未固定的構(gòu)件上行走、作業(yè)或休息。⑤索塔內(nèi)施工平臺(tái)應(yīng)搭設(shè)穩(wěn)固，設(shè)置上下通道，地面設(shè)置防護(hù)通道，嚴(yán)禁索塔內(nèi)作業(yè)人員拋擲物品。7結(jié)論大跨徑斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工技術(shù)在此工程中得到了應(yīng)用，成功解決了項(xiàng)目斜拉索安裝難度、上構(gòu)懸臂拼裝的施工質(zhì)量和安裝速度等問題，其設(shè)備要求較低、適用性較強(qiáng)、施工效率高，尤其是斜拉索張拉施工中對(duì)張拉設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地節(jié)約了張拉施工空間，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有較高的推廣價(jià)值。

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作者：謝康華 單位：安徽省路港工程有限責(zé)任公司