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，通過對斜拉橋平時鋼絲斜拉索施工技術(shù)（掛設(shè)、入錨、張拉、索力調(diào)整）進行研究分析，探索一種斜拉橋平行鋼絲斜拉索施工工藝，經(jīng)實踐證明該方法施工安裝工效高，適用性強，設(shè)備要求較低。
關(guān)鍵詞：斜拉橋；斜拉索；工程實例；施工應(yīng)用
1工程概況
某公路大橋為主跨818m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,抗拉強度標準值fPK=1670MPa。主橋北塔26對拉索，共計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
根據(jù)斜拉索的安裝特點設(shè)計了多個施工輔助設(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，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，采用臥式放索機和梁面展索滾筒進行展索，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，梁端通過卷揚機系統(tǒng)完成入錨。長索施工過程中塔端直接進行掛設(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)控指令進行塔端張拉。
4工藝流程如圖1。
5操作要點
5.1施工準備
提前做好斜拉索施工的相關(guān)臨時設(shè)施的制作、安裝，卷揚機布置，放索機具、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，運至索塔墩旁。索長較小、索重較輕時，可通過陸路采用汽車進行運輸；索長較大、索重較重一般采用水運運輸。②斜拉索吊裝采用三根長度相同扁平吊帶進行捆綁吊裝，吊帶捆綁點在索盤上按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吊索桁車由專人進行操作，起吊過程中安排專人負責卷揚機排繩。⑤斜拉索轉(zhuǎn)入橋面后即放入放索盤中，同時采取措施防止放索盤滑動。
5.3斜拉索展索及塔端掛設(shè)
①掛索前，對梁端、塔端索道管和錨墊板上的焊渣、毛刺及雜物進行檢查、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作導向滑輪的固定點。掛索前，在塔腔內(nèi)將塔頂卷揚機鋼絲繩套上卡環(huán)，穿過斜拉索塔端錨固螺母，通過索導管，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，及時安裝臨時錨固用開合板。⑦斜拉索塔端掛設(shè)完成后，放索機上剩余斜拉索通過塔吊提升完全離開放索機后，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、塔端錨點與梁端錨點的相對位置等計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，可采取卷揚機系統(tǒng)入錨；索力較大時，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管口時，用汽車吊將斜拉索角度調(diào)整好。卷揚機繼續(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軟牽引鋼絞線長度范圍以內(nèi)，在梁端安裝軟牽引機構(gòu)，再利用卷揚機系統(tǒng)盡可能地將索頭牽引至梁端索導管口，同時用25t汽車吊調(diào)整斜拉索角度，輔助斜拉索入錨。④將軟牽引機構(gòu)將錨頭牽至設(shè)計位置后，安裝錨頭大螺母，拆除軟牽引機構(gòu)，梁端入錨完成。圖5梁端軟牽引入錨機構(gòu)拆除⑤在斜拉索錨頭上接長3m張拉絲桿，同時在索頭上安裝索夾，索夾與梁端卷揚機滑輪組相連，滑輪組倍率根據(jù)計算牽引力大小并取2倍安全系數(shù)進行取值。圖6梁端組合牽引入錨張拉絲桿安裝⑥梁端卷揚機牽引，當索頭與梁端索導管管口的距離接近軟牽引鋼絞線長度時，在張拉絲桿前端接長軟牽引鋼絞線，同時在梁端安裝梁端組合牽引系統(tǒng)，卷揚機繼續(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，拆除軟牽引機構(gòu)及撐腳B，改用張拉絲桿進行硬牽引。⑧將錨頭牽引至設(shè)計位置，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，在塔端進行斜拉索張拉。按監(jiān)控指令，每個節(jié)段的四根斜拉索需同步進行張拉。張拉采用幾何控制法進行施工控制，張拉時通過斜拉索的安裝長度來進行控制，以安裝索力進行檢驗，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)境溫度影響時比較敏感，掛索施工需要時間比較長，在溫差變化、風等環(huán)境因素、施工荷載等影響下，進行張拉作業(yè)時，出現(xiàn)導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%，張拉時嚴格按工藝控制進行，而且施工前必須提供以下項目：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，斜拉索錨固點計算相對位移量（或變形量），是該索所在豎直平面內(nèi)下端錨點豎向位移和上錨點水平位移，由監(jiān)控單位臨時給出；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、錨頭無傷痕、修飾且張拉索力滿足設(shè)計和監(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)選擇合適的運輸工具，同時派專人在運輸過程中負責沿途的保護工作。③張拉設(shè)備和方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計合理確定，并制定切實可行的施工方案。拉索張拉時，不宜在錨環(huán)與承壓板間加墊、需要加墊時，其墊圈材料和強度應(yīng)符合承壓要求，并應(yīng)設(shè)成兩個密貼帶扣的半圈。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)施工平臺應(yīng)搭設(shè)穩(wěn)固，設(shè)置上下通道，地面設(shè)置防護通道，嚴禁索塔內(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、施工效率高，尤其是斜拉索張拉施工中對張拉設(shè)備進行優(yōu)化設(shè)計，有效地節(jié)約了張拉施工空間，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，具有較高的推廣價值。
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作者：謝康華 單位：安徽省路港工程有限責任公司