钢绞线索斜拉桥逐根挂索施工工法.doc

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钢绞线索斜拉桥逐根挂索施工工法
中铁七局集团有限公司
杨延超 陈 思 丁业华 陈 彬 丁喜成
工法编号：GGG（中企）C3094-2008

1.前言
斜拉桥自上世纪70年代在中国开始修建以来，20多年来得到了迅速发展，它桥型美观，梁内力分布均匀合理，主梁的建筑高度小，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁采用的的最主要桥型之一。斜拉桥桥索安装一般都采用一次整束挂索到位的工艺进行施工，机械、人力投放较大。恩施市施州大桥斜拉索施工中，采用逐根挂索施工工艺，减少了机械和人员的投入，降低了施工中的不安全隐患，提高了现场工作人员的劳动效率。结合工程开展研究的科技项目《变截面高塔柱悬臂爬模施工技术》于2007年12月进行了鉴定，并总结形成本工法。

2.工法特点
2.0.1 将钢绞线索由一次性整束挂索到位改进为逐根吊装循环作业，降低高空作业中吊装索体的重量，极大提高作业的安全可靠性、减少对机械的需求，降低成本。
2.0.2 钢绞线索在逐根吊装到位的同时进行逐根张拉，待整束安装完毕后，根据监控整束张拉索力的数据进行整体张拉，有效保证斜拉索施工质量。
2.0.3 在挂索施工过程中,钢绞线索、锚头、夹片采用防腐油脂和环氧砂浆等防护措施，可以确保钢索达到设计规定的使用年限。

3.适用范围
本工法适用于斜拉索桥不同长度的钢绞线索的挂设和张拉。
4.工艺原理
4.0.1 塔顶张拉端和箱梁锚固端之间设置三角形循环钢丝绳，循环钢丝绳逐根将钢绞线索的一端传送到塔顶张拉端，另一端安装于箱梁锚固端，有效减轻高空挂设重量，保证作业安全。（详见图4.0.1-1）
图4.2.1-1 循环牵引动力大样
4.0.2 为满足规范要求,单根张拉过程中，使用传感器测试出整束斜拉索中第三根挂索的钢绞线的索力变化值，其后根据索力值变化调整下一根斜拉索钢绞线的张拉值，保证斜拉索中所有单根钢绞线的应力处于相同大小。
4.0.3 本桥按规范要求配套YDCS5500千斤顶（最大张拉力为550吨）进行索体整体张拉。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程 如图5.1-1
PE圆管安装

单根挂索

紧索，索箍、减振器、防松装置安装

整体张拉

单根张拉

索体外防护
锚具防护
N
次
循
环
循环牵引动力安装

图5.1-1 钢绞线索施工工艺流程
5．2 操作要点
5．2．1 循环牵引动力系统安装
1.设置导向、并将卷扬机移动到位
2.从塔外将循环钢丝绳穿过HDPE（高密度聚乙烯材料）套管，护管放到桥面

3.桥面人员将它与牵引器连接
4.另一端通过塔外导向后，沿索塔向放到桥面
5.在桥面将它通过桥面导向后，引入卷扬机
6.从卷扬机引出循环钢丝绳，通过挂索点导向后与专用牵引器另一端连接
7.在桥面导向处用2T葫芦对循环钢丝绳进行预紧
8.操作卷扬机进行试循环（见图4.2.1-1所示）
5.2.2 HDPE护套安装
1.在护管内穿入一根已计算好长度的钢绞线，同时在HDPE护管两端安装抱箍。
2.利用卷扬机等起吊设备将钢绞线(钢绞线吊点前预留一定长度，用以穿入塔上锚具)和圆管一起吊起，到达预定高度后将钢绞线穿入塔上锚具并固定，利用千斤绳和葫芦将护管吊挂在塔外管口相应位置。
3.护管下端牵引至下端预埋管口，先将钢绞线穿入下端锚具并固定。
4.通过张拉钢绞线使外护管挺直抬起达到设计的角度，以方便下一步挂索工作的进行。
5.2.3 单根挂索过程
1.钢绞线运输到施工现场后，将索盘吊装于放线架上，因挂索时从PE管下端向上牵引，将放线方向朝向梁端预埋管处，放线架与预埋管之间应设铺垫及导向，以防钢绞线PE损伤。
2.将盘好的钢绞线放盘打开张拉端与循环钢丝绳上的专用牵引装置连接，启动循环系统将钢绞线顺着HDPE护管牵引至上端管口，然后将钢绞线和从锚具孔穿过的牵引索连接，解除循环系统上的牵引装置，通过塔柱内的葫芦等工具将钢绞线拉出锚板孔，塔内作业人员相应辅助直到满足单根张拉所需的工作长度，安装临时夹片，拆除穿束器，准备牵引下一根钢绞线。
3.将已牵引出的钢绞线从盘上全部放出，与穿过下端锚具的牵引索连接，用人工穿过锚孔，安装夹片，打紧并顶压。
如图5.2.3-1所示

图5.2.3-1挂索工艺示意
5.2.4 单根张拉
1.每束斜拉索中的钢绞线单根穿挂后，随即用YDCS160-150型千斤顶进行单根张拉。
2.为使每根索中各钢绞线索力均匀，采用等张拉值法进行张拉控制，即每根绞线的拉力以控制压力表读数为准，根据传感器读数进行监测。张拉时严格按工艺控制进行。
3.单根张拉过程采用振弦式传感器控制，该传感器使用时安装在第三根钢绞线上，通过单孔锚具临时锚固，待该整束斜拉索安装完成之后拆除。其中传感体通过导线与显示仪相联，压力变化值从显示仪中读取。
4.第一、二根：为减少HDPE外套管对单根张拉力造成过大的非线性影响，第一、二根钢绞线用来承受HDPE外管的自重，所以张拉力由该管的垂度确定。
5.第三根：先取整束拉索索力的平均单根索力，然后考虑锚固点间位移、拉索垂度及夹片回缩等预应力损失，进行索力修正，要求安装完成之后的索力值与设计接近。索力大小按下式确定：
6.第根：，—第根安装时传感器变化值。
7.第一、二根补拉时按控制方法确定。
单根张拉示意图5.2.4-1所示

图5.2.4-1
5.2.5 整体张拉
1.整体张拉时，选择合适的千斤顶，并配套张拉连接套、张拉杆和张拉撑脚，其安装工艺如图5.2.5-1所示：

图5.2.5-1
2.为保证张拉时克服张拉部件的变形量对有效应力的影响，张拉到控制应力之后，超张拉2%然后拧紧锁紧螺母，锚固卸压；
3.整体张拉时两个工作点进行同步分级张拉，各点同级索力相对误差控制在5%之内，拉索最终索力误差控制在控制索力的3%以内。
5.2.6 斜拉索防护
1.索体材料采用带PE环氧涂层钢绞线，PE层与钢绞线间涂专用油脂，如在下料、挂索等过程中发现PE有破损处，立即用焊枪修补。
2.索体外用HDPE圆管防护，成桥调索结束，并将减振器固定后，固定已预先套在管外的防水罩，与两端预埋管联接，可有效防止水份进入PE管内，并隔绝了紫外线照射，进而起到保护索体的作用。
5.2.7 锚头内防腐
锚头内钢绞线由于挂索、张拉需要，两端PE保护层需剥除，剥除段钢绞线必须进行有效防护，需在锚具内灌注环氧砂浆。注浆设备采用OVM专用注浆泵，待调索结束后，用该泵把砂浆压进锚具内。
5.2.8 锚头端面、夹片、外露钢绞线的防腐
1.整体张拉后，支承筒外露部分、锚板、夹片等都涂上防腐油脂，而且支承筒外露部分锚板用封箱带缠绕密封。
2.调索结束后，锚具外安装保护罩，内注油对裸露钢绞线、夹片、锚板等进行防护。
3.上、下锚箱内必须预设防水、防潮措施，下端锚垫板应设有排水槽。
6.材料与设备
6.0.1 使用材料 见表6.1-1所示
表6.1-1 施工所用材料统计
序号
项 目
单位
数量
备注
1
龙门架
个
3

2
放盘支架
套
2

3
塔内平台
个
1

4
塔外平台
个
2

5
梁底平台
个
2

6
塔顶钢支架
套
1

7
φ15钢丝绳
米
2000

8
φ9.3钢丝绳
米
2000

注：本表所列设备为完成1个索塔上挂索所需施工设备。
6.0.2 主要机具设备 见表6.2-1所示
表6.2-1 施工所用机具设备统计
序号
设备名称
规格
单位
数量
1
卷扬机
50KN/11
台
2
2
卷扬机
15KN/22
台
4
3
电动油泵
ZB4-500
台
4
4
千斤顶
YDCS160
套
2
5
千斤顶
YDCS5500
套
2
6
PE焊机

台
1
7
挤压机
YC20
套
1
8
镦头器

台
1
9
顶压器
D15
套
4
10
传感器
ZX300
套
4
11
电焊机
BX1-315
台
3
12
电焊机
BX1-250
台
1
13
张拉专用小型设备

套
2
14
小型起重设备

套
4
15
其他小型设备

套
4
16
弦式测力仪

套
2
注：本表所列设备为完成1个索塔上挂索所需施工设备。

7.质量控制
7.0.1 按照公路工程相关规范对一般项目进行检查。
7.0.2 单根张拉涉及临时锚固，全部在连续张拉装置内完成，工作夹片只一次性咬合锚固，不允许出现多次工作夹片锚固的情况。
7.0.3 单根钢绞线顶压：在低应力状态下锚固的拉索，还须利用OVM拉索专用的顶压设备，对锚固夹片进行顶压，以确保有效的夹持效果，杜绝钢绞线滑丝现象。
7.0.4 防松装置：安装夹片防松装置，用专用扳手将各空心螺栓旋紧，空心螺栓与夹片间垫有四片蝶簧，以随时保持对夹片的压紧力。
7.0.5 索箍和减振器按设计位置进行安装，拧紧索箍紧固螺栓，并将减振装置最后固定。
7.0.6 环氧树脂涂料性能：附着完好，表面无气泡，耐冲击性500g*50cm,耐弯曲性：弯曲半径5mm时不出现裂纹。
7.0.7 采用等张法对斜拉桥索索力进行控制，同一束斜拉桥索各钢绞线应力差不大于3‰
8.安全措施
8.0.1 千斤顶操作时前方不许站人，设备安装要求端部平整对中。
8.0.2 油泵操作时需缓慢、均速加压和卸压，严禁超压和快速加压。
8.0.3 锚具起吊、安装时要求起落平稳，注意对锚具的保护。
8.0.4 挂索时确保牵引连接可靠，注意信号配合，索下不许站人。
8.0.5 严禁非专业人员擅自操作机械。
8.0.6 高空作业时不得随意向地面抛掷物品。

9.环保措施
9.0.1 HDPE护套在现场加工过程中如不控制，会产生白色污染；施工中应远离火源，加工后的边角料集中收集，统一按所在地区环保部门意见处理。
9.0.2 防腐用的防腐油脂和环氧砂浆在施工中如有剩余，严禁向河中倾倒，由项目部统一收集，按所在地区环保部门指定的地点进行深埋处理。
9.0.3 合理安排施工时间，尽量避免夜间作业，降低施工噪音满足当地环保部门要求

10.节省资源
改变原来一次整束挂索到位为多次逐根流水作业，不需要大型机械辅助，仅需要卷扬机配合便可，减少大型机械配套临时工程带来的资源浪费。

11.效益分析
11.0.1 经济效益好（与一次整束挂索到位方法对比）见表10.2-1所示

表11.1-1 效益对比
项目
一次整束挂索施工方法
逐根吊装施工方法
人工费（元）
1800
1200
机械费（元）
30000
2000
安全费（元）
5000
2000
合计（元）
36800
5200
11.0.2 安全性强：降低挂索的风险，由原来一次整束挂索到位分解为逐根循环挂设，大大降低高空作业中挂索的重量，避免安全隐患并节省大量安全辅助费用。

12..应用实例
施州大桥是恩施市规划中的城市主干道重点控制工程，跨越清江，建成后将作为该城市主要标志之一。斜拉索形式为用扇形，横桥向同平面，共14对斜拉索，在索塔上的标准索距为1.8m，在主梁上的标准索距为8.0.5m，边跨BS10~ BS14的索距为4.25m。索长最大为150米，全桥共14对56根斜拉索，重量总计270吨，挂索从07年4月开始施工第一对斜拉索，至08年3月施工最后一对。整个施工过程安全可靠，现场操作方便快捷，经监控方现场测试并经设计方认可索力张拉值准确，质量可靠。受到监理、业主、当地政府和人民好评。
恩施市施州大桥斜拉索采用OVM250系列环氧涂层高强度低松弛钢绞线斜拉索体系。钢绞线标准强度为1860Mpa，弹性模量为1.95×105 Mpa。
施州大桥钢绞线索安装施工工法较传统的整束吊装钢绞线索施工更安全、方便、节省人力物力。改变原来一次整束挂索到位为多次逐根流水作业，减少了机械和人员的投入，降低了施工中的不安全隐患，提高了现场工作人员的劳动效率，具有较高的社会、经济、技术效益。
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