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荊州長(zhǎng)江大橋北汊主橋斜拉索安裝施工論文
摘要：荊州長(zhǎng)江大橋北汊橋是一座大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主跨為500米，斜拉索共252根，總重達(dá)2692噸，索長(zhǎng)規(guī)格多，安裝難度大，本文簡(jiǎn)要介紹北汊橋南塔斜拉索安裝施工。
關(guān)鍵詞：斜拉橋 斜拉索 安裝施工
1 工程概況
荊州長(zhǎng)江公路大橋北汊主橋?yàn)殡p塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主跨500米，邊跨200米，斜拉索呈扇形布置。斜拉索采用PES7熱聚乙烯拉索，PES7冷鑄鐓頭錨錨固體系，橋面斜拉索布置最小間距4米，標(biāo)準(zhǔn)間距8米。北汊橋南塔共126根斜拉索，分PES7-139、163、187、211、241、253、265、283八種規(guī)格，斜拉索最長(zhǎng)268米，索重達(dá)22.5噸。南塔位于江中心主航道，施工場(chǎng)地狹小，斜拉索安裝施工從船上索盤牽索上橋，先塔端掛設(shè)再梁端掛設(shè)，主梁施工采用8米前支點(diǎn)掛籃對(duì)稱懸澆施工工藝。
2 工藝流程
斜拉索的安裝施工穿插在主梁懸澆施工各工序中。實(shí)線框代表斜拉索安裝施工的主要工序，當(dāng)斜拉索第一次張拉后即可同時(shí)進(jìn)入下一根斜拉索安裝施工。
3 施工設(shè)備及布置
斜拉索安裝施工主要分為牽索上橋放索、塔端掛設(shè)、梁端掛設(shè)、索力張拉與轉(zhuǎn)換等，這些工作的完成要如下設(shè)施：
卷?yè)P(yáng)機(jī)牽索系統(tǒng)——牽索上橋，塔端掛索，梁端掛索
塔內(nèi)張拉系統(tǒng)——索力張拉與索力調(diào)整
掛籃張拉機(jī)構(gòu)——形成掛籃前支點(diǎn)，索力張拉與轉(zhuǎn)換
布置如下主要設(shè)備：
塔頂：上下游各布置3臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)：塔頂邊主跨各一臺(tái)，中間一臺(tái)。塔頂卷?yè)P(yáng)機(jī)平臺(tái)必須牢固可靠，確保卷?yè)P(yáng)機(jī)牽索時(shí)設(shè)備、人員的安全。
塔內(nèi)：當(dāng)前施工的每根斜拉索分別設(shè)立一套張拉機(jī)構(gòu)，包括撐腳、張拉桿、千斤頂、油泵車等，共4套。塔內(nèi)布索區(qū)域搭設(shè)滿堂腳手架，設(shè)置可移動(dòng)的操作平臺(tái)。
梁端：掛籃前支點(diǎn)張拉機(jī)構(gòu)包括張拉桿、撐腳、千斤頂、油泵車、滑車組等，掛籃前端焊接吊籠作為斜拉索張拉及索力轉(zhuǎn)換的操作車臺(tái)。
橋面：邊主跨各布置10噸卷?yè)P(yáng)機(jī)一臺(tái)，5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)一臺(tái)；配備導(dǎo)向滑車，橋面邊兩側(cè)布置供斜拉索牽引平移的滾輪、牽索上橋的導(dǎo)向裝置。
橋下：鋼圍堰附近停泊方駁一條，船頭船尾放置水平轉(zhuǎn)向索盤各一個(gè)，方駁上堆放待掛斜拉索。
主要設(shè)備型號(hào)及數(shù)量統(tǒng)計(jì)表
序號(hào) 名 稱 單位 數(shù)量 備 注
1 塔 吊 臺(tái) 1 塔頂索導(dǎo)管位置能吊6噸
2 浮 吊 艘 1 30噸浮吊，吊運(yùn)拉索
3 方 駁 艘 1 300—400噸放置索盤及斜拉索
4 卷?yè)P(yáng)機(jī) 臺(tái) 10 10噸2臺(tái)、5噸4臺(tái) 3噸2臺(tái)
5 滑車組 組 6 50噸4輪2組，30噸2輪4組
6 單輪滑車 個(gè) 8 與卷?yè)P(yáng)機(jī)配合使用變向
7 千斤頂 臺(tái) 8 850噸頂塔內(nèi)4臺(tái),500噸頂梁端4臺(tái)
8 油泵車 臺(tái) 8 與千斤頂配套
9 手拉葫蘆 個(gè) 20 10噸、5噸、2噸三型號(hào)
10 導(dǎo)向裝置 組 4 斜拉索上橋?qū)?在橋側(cè)邊位置
11 滾 輪 個(gè) 120 斜拉索在滾輪上牽引平移
12 電 梯 臺(tái) 1 人員及小型設(shè)備垂直運(yùn)輸
4 安裝施工方法
對(duì)于小于6噸的短索，塔吊整盤起吊至橋面，上夾板后塔吊起吊斜拉索錨頭到索導(dǎo)管位置，塔頂中間卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引錨杯進(jìn)入塔內(nèi)完成塔端掛設(shè)；大于6噸的斜拉索,用橋面卷?yè)P(yáng)機(jī)從索盤牽索上橋，塔頂兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引錨頭進(jìn)入索導(dǎo)管完成塔端掛設(shè),橋面10噸卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引梁端斜拉索錨頭至掛籃前端形成前支點(diǎn)。
4.1 斜拉索牽引上橋
斜拉索進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收后，用30噸浮吊整盤起吊放進(jìn)索盤。橋面5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩與索盤內(nèi)斜拉索錨頭捆綁連接，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引錨頭經(jīng)過(guò)導(dǎo)向裝置轉(zhuǎn)成水平方向時(shí)，10噸卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩與斜拉索錨杯用提吊頭連接，解除5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)與錨頭的連接，10噸卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉索上橋完成放索。橋面上間隔8米設(shè)置滾輪，避免斜拉索牽引平移時(shí)PE保護(hù)層被劃破。主跨的斜拉索從邊跨向橋上牽引，方駁�？吭趪哌吙绶较�；邊跨的斜拉索從主跨向橋上牽引，方駁�？吭趪咧骺绶较颉�
4.2 塔端掛設(shè)
以邊跨兩根索為例，邊跨兩根斜拉索全部牽引到橋面上后，斜拉索長(zhǎng)度大于邊跨已澆梁端的長(zhǎng)度，所以塔端的錨頭此時(shí)平放在主跨靠零號(hào)塊位置。塔頂邊跨卷?yè)P(yáng)機(jī)下放鋼絲繩至橋面，與斜拉索用夾板連接，塔頂中間卷?yè)P(yáng)機(jī)從塔內(nèi)下放鋼絲繩穿出索導(dǎo)管與斜拉索錨杯用提吊頭連接。塔吊在主跨零號(hào)塊附近兩點(diǎn)起吊斜拉索，同時(shí)塔頂二臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升斜拉索，此時(shí)斜拉索錨頭緩緩地由主跨向邊跨方向起升。一定高度后塔吊脫鉤，由塔頂兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉索錨杯進(jìn)入塔內(nèi)，擰上錨杯大螺母，完成塔端掛設(shè)。
4.3 梁端掛設(shè)
邊主跨四根斜拉索依次完成塔端掛設(shè)，掛籃立模，吊點(diǎn)錨固，前支點(diǎn)張拉桿角度定位，牽引梁端錨頭與掛籃張拉機(jī)構(gòu)連接形成前支點(diǎn)。以邊跨為例，在邊跨掛籃最前端建立牽索錨點(diǎn)，錨點(diǎn)與滑車組固定，邊跨10噸卷?yè)P(yáng)機(jī)放鋼絲繩穿過(guò)滑車組與梁端斜拉索錨頭捆綁連接。錨杯上安裝轉(zhuǎn)換連接頭及上叉頭，卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉索使上叉頭與張拉連接桿用銷軸連接，形成掛籃前支點(diǎn)。掛籃前端千斤頂張拉，繼續(xù)牽引斜拉索接近第一次張拉噸位為止，梁端牽索時(shí)邊跨主跨應(yīng)同側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。為減少上叉頭與張拉桿連接連接的水平牽引力，安裝施工了20對(duì)斜拉索后，張拉桿長(zhǎng)度由2.4米接長(zhǎng)至3.8米。
4.4 軟牽引
隨著主梁懸澆推進(jìn)，斜拉索長(zhǎng)度和重量不斷增加，梁端牽索形成前支點(diǎn)水平牽引力不斷加大。最后二節(jié)段斜垃索梁端牽索時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備最大牽引力已接近按垂度方式計(jì)算得出的斜拉索水平牽引力，由于邊跨最后二節(jié)段混凝土先澆后掛索，決定最后二節(jié)段邊主跨采用軟牽引進(jìn)行斜拉索安裝施工。軟牽引實(shí)際上就是利用可變長(zhǎng)度的鋼鉸線束作為柔性張拉桿接長(zhǎng)斜拉索，以減少梁端水平牽引力。施工時(shí)先將斜拉索牽引至塔端臨時(shí)固定，塔內(nèi)錨杯接長(zhǎng)軟牽引，解除臨時(shí)錨固，用塔內(nèi)千斤頂下放軟牽引至最大時(shí)，錨固軟牽引鋼鉸線，梁端卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引斜拉錨頭與張拉機(jī)構(gòu)連接形成前支點(diǎn)，塔端千斤頂再逐級(jí)張拉牽引鋼鉸線束，直到錨杯進(jìn)入塔內(nèi)，擰上錨杯大螺母完成塔端掛設(shè)。
4.5 斜拉索第一次張拉
四根斜拉索全部完成塔端、梁端掛設(shè)后，按監(jiān)控指令要求對(duì)斜拉索第一次張拉，第一次張拉在塔內(nèi)或者在梁端進(jìn)行。斜拉索垂度不是很大時(shí)，第一次張拉用塔內(nèi)張拉機(jī)構(gòu)進(jìn)行；施工最后近十個(gè)節(jié)段索的垂度很大，第一次張拉用梁端的張拉機(jī)構(gòu)進(jìn)行。在梁端進(jìn)行張拉時(shí)，掛籃的張拉機(jī)構(gòu)有可能隨斜拉索平行鋼絲的內(nèi)扭力旋轉(zhuǎn)，斜拉索張拉的同時(shí)用手拉葫蘆對(duì)張拉機(jī)構(gòu)施加反方向的力矩可約束并調(diào)整張拉機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。四根斜拉索要同步對(duì)稱分級(jí)張拉，每一級(jí)控制在15噸以內(nèi)，以油壓表讀數(shù)控制。
4.6 斜拉索第二次張拉
第一次張拉結(jié)束后開(kāi)始綁扎鋼筋，澆注混凝土，當(dāng)混凝土澆一半時(shí)，使邊主跨及上下游的混凝土方量均衡、對(duì)稱，對(duì)斜拉索進(jìn)行第二次張拉，調(diào)整索力和標(biāo)高滿足監(jiān)控要求。第二次張拉在塔內(nèi)進(jìn)行。按監(jiān)控指令提供的噸位分級(jí)，確保四個(gè)千斤頂同步對(duì)稱的張拉，第二次張拉符合要求后，繼續(xù)澆完剩余混凝土
4.7 索力轉(zhuǎn)換
混凝土強(qiáng)度符合預(yù)應(yīng)力張拉的強(qiáng)度后，對(duì)主梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，張拉完后進(jìn)行索力轉(zhuǎn)換。索力轉(zhuǎn)換就是將斜拉索對(duì)掛籃前支點(diǎn)的拉力轉(zhuǎn)換到預(yù)應(yīng)力混凝土主梁上，解除前支點(diǎn)。索力轉(zhuǎn)換前斜拉索錨杯大螺母不受力，張拉機(jī)構(gòu)撐腳內(nèi)的大螺母受力，千斤頂張拉使錨杯往外拉動(dòng)1厘米左右，往上旋錨杯大螺母使之與主梁錨墊板緊貼，千斤頂卸壓回油，此時(shí)張拉機(jī)構(gòu)撐腳內(nèi)大螺母不再受力，而錨杯大螺母受力，解除轉(zhuǎn)換連接頭即完成索力的轉(zhuǎn)換。索力轉(zhuǎn)換要求四個(gè)千斤頂同步進(jìn)行張拉轉(zhuǎn)換，張拉轉(zhuǎn)換的噸位不宜過(guò)大。
4.8 斜拉索第三次張拉
斜拉索第三次張拉在塔內(nèi)進(jìn)行，同第一、二次張拉一樣，四個(gè)千斤頂要逐級(jí)對(duì)稱張拉，本次張拉要調(diào)整錨杯大螺母的位置在錨杯2/3處，避免錨杯上加墊塊。第三次張拉結(jié)束后，掛籃落架，行走掛籃，塔內(nèi)張拉機(jī)構(gòu)移至下根索，進(jìn)行下一節(jié)段的施工。
5 結(jié)語(yǔ)
筆者參與了北汊橋南塔斜拉索安裝施工有幾點(diǎn)體會(huì)：
(1) 前支點(diǎn)掛籃的張拉桿設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度至少是斜拉索張拉最大噸位的2倍，張拉機(jī)構(gòu)使用前要做抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，并定期檢查張拉機(jī)構(gòu)使用情況，采取措施保證張拉桿作為前支點(diǎn)使用時(shí)不受剪力。張拉桿長(zhǎng)度建議5米左右，長(zhǎng)的張拉桿能減小梁端牽索的水平牽引力。
(2) 梁端及塔端牽引斜拉索時(shí)，各卷?yè)P(yáng)機(jī)性能狀況，滑車組，鋼絲繩，錨點(diǎn)，鋼絲繩及卡扣都要仔細(xì)檢查。
(3) 強(qiáng)調(diào)斜拉索張拉要分級(jí)同步張拉。。
(4) 在主梁現(xiàn)澆施工過(guò)程中，斜拉索減震可采取如下經(jīng)濟(jì)可行的措施：
a 斜拉索與斜拉索鋼導(dǎo)管之間的縫隙用楔形木塞塞緊。
b 斜拉索上安裝索夾，索夾和橋面埋件用緊張器、鋼絲繩連接。
�、� 梁端鐓頭錨錨墊板中心坐標(biāo)很難按設(shè)計(jì)的理論坐標(biāo)進(jìn)行精確放線定位，要保證成橋后斜拉索在鋼導(dǎo)管內(nèi)居中好安裝減震裝置，混凝土澆筑過(guò)程要不斷修正鋼導(dǎo)管的傾角。
�、� 斜拉索存放采取防污、防油、防水、防火措施，斜拉索牽引平移設(shè)置滾輪，禁止硬拖擦傷PE保護(hù)層，制作專用吊具、夾具，保證起吊時(shí)斜拉索始終處于自由彎曲狀態(tài)。
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