斜拉索安装施工.doc

荆州长江大桥北汊主桥斜拉索安装施工
荆州长江大桥北汊主桥斜拉索安装施工

摘  要：荆州长江大桥北汊桥是一座大跨度预应力混凝土斜拉桥，主跨为500米，斜拉索共252根，总重达2692吨，索长规格多，安装难度大，本文简要介绍北汊桥南塔斜拉索安装施工。
关键词：斜拉桥；斜拉索；安装施工

1   工程概况
荆州长江公路大桥北汊主桥为双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主跨500米，边跨200米，斜拉索呈扇形布置。斜拉索采用PES7热聚乙烯拉索，PES7冷铸镦头锚锚固体系，桥面斜拉索布置最小间距4米，标准间距8米。北汊桥南塔共126根斜拉索，分PES7-139、163、187、211、241、253、265、283八种规格，斜拉索最长268米，索重达22.5吨。南塔位于江中心主航道，施工场地狭小，斜拉索安装施工从船上索盘牵索上桥，先塔端挂设再梁端挂设，主梁施工采用8米前支点挂篮对称悬浇施工工艺。

2   工艺流程
斜拉索的安装施工穿插在主梁悬浇施工各工序中，见图-1示。实线框代表斜拉索安装施工的主要工序，当斜拉索第一次张拉后即可同时进入下一根斜拉索安装施工。

                                            图-1 主梁现浇施工工序
3 施工设备及布置
斜拉索安装施工主要分为牵索上桥放索、塔端挂设、梁端挂设、索力张拉与转换等，这些工作的完成要如下设施：
    卷扬机牵索系统——牵索上桥，塔端挂索，梁端挂索
    塔内张拉系统——索力张拉与索力调整
    挂篮张拉机构——形成挂篮前支点，索力张拉与转换
    布置如下主要设备：
塔顶：上下游各布置3台卷扬机：塔顶边主跨各一台，中间一台。塔顶卷扬机平台必须牢固可靠，确保卷扬机牵索时设备、人员的安全。
塔内：当前施工的每根斜拉索分别设立一套张拉机构，包括撑脚、张拉杆、千斤顶、油泵车等，共4套。塔内布索区域搭设满堂脚手架，设置可移动的操作平台。
梁端：挂篮前支点张拉机构包括张拉杆、撑脚、千斤顶、油泵车、滑车组等，挂篮前端焊接吊笼作为斜拉索张拉及索力转换的操作车台。
桥面：边主跨各布置10吨卷扬机一台，5吨卷扬机一台；配备导向滑车，桥面边两侧布置供斜拉索牵引平移的滚轮、牵索上桥的导向装置。
桥下：钢围堰附近停泊方驳一条，船头船尾放置水平转向索盘各一个，方驳上堆放待挂斜拉索。
                        主要设备型号及数量统计表

序号 名  称 单位 数量 备      注
1 塔  吊 台 1 塔顶索导管位置能吊6吨
2 浮  吊 艘 1 30吨浮吊，吊运拉索
3 方  驳 艘 1 300—400吨放置索盘及斜拉索
4 卷扬机 台 10 10吨2台、5吨4台 3吨2台
5 滑车组 组 6 50吨4轮2组，30吨2轮4组
6 单轮滑车 个 8 与卷扬机配合使用变向
7 千斤顶 台 8 850吨顶塔内4台,500吨顶梁端4台
8 油泵车 台 8 与千斤顶配套
9 手拉葫芦 个 20 10吨、5吨、2吨三型号
10 导向装置 组 4 斜拉索上桥导向,在桥侧边位置
11 滚  轮 个 120 斜拉索在滚轮上牵引平移
12 电  梯 台 1 人员及小型设备垂直运输
4   安装施工方法
对于小于6吨的短索，塔吊整盘起吊至桥面，上夹板后塔吊起吊斜拉索锚头到索导管位置，塔顶中间卷扬机牵引锚杯进入塔内完成塔端挂设；大于6吨的斜拉索,用桥面卷扬机从索盘牵索上桥，塔顶两台卷扬机牵引锚头进入索导管完成塔端挂设,桥面10吨卷扬机牵引梁端斜拉索锚头至挂篮前端形成前支点。
4.1 斜拉索牵引上桥
斜拉索进场验收后，用30吨浮吊整盘起吊放进索盘。桥面5吨卷扬机钢丝绳与索盘内斜拉索锚头捆绑连接，卷扬机牵引锚头经过导向装置转成水平方向时，10吨卷扬机的钢丝绳与斜拉索锚杯用提吊头连接，解除5吨卷扬机与锚头的连接，10吨卷扬机牵引斜拉索上桥完成放索，如图—2所示。桥面上间隔8米设置滚轮，避免斜拉索牵引平移时PE保护层被划破。主跨的斜拉索从边跨向桥上牵引，方驳停靠在围堰边跨方向；边跨的斜拉索从主跨向桥上牵引，方驳停靠在围堰主跨方向。
                                   4．2 塔端挂设
以边跨两根索为例，边跨两根斜拉索全部牵引到桥面上后，斜拉索长度大于边跨已浇梁端的长度，所以塔端的锚头此时平放在主跨靠零号块位置。塔顶边跨卷扬机下放钢丝绳至桥面，与斜拉索用夹板连接，塔顶中间卷扬机从塔内下放钢丝绳穿出索导管与斜拉索锚杯用提吊头连接。塔吊在主跨零号块附近两点起吊斜拉索，同时塔顶二台卷扬机提升斜拉索，此时斜拉索锚头缓缓地由主跨向边跨方向起升。一定高度后塔吊脱钩，由塔顶两台卷扬机牵引斜拉索锚杯进入塔内，如图-3示，拧上锚杯大螺母，完成塔端挂设。
4.3  梁端挂设
边主跨四根斜拉索依次完成塔端挂设，挂篮立模，吊点锚固，前支点张拉杆角度定位，牵引梁端锚头与挂篮张拉机构连接形成前支点。以边跨为例，在边跨挂篮最前端建立牵索锚点，锚点与滑车组固定，边跨10吨卷扬机放钢丝绳穿过滑车组与梁端斜拉索锚头捆绑连接。锚杯上安装转换连接头及上叉头，卷扬机牵引斜拉索使上叉头与张拉连接杆用销轴连接，形成挂篮前支点，如图-4示。挂篮前端千斤顶张拉，继续牵引斜拉索接近第一次张拉吨位为止，梁端牵索时边跨主跨应同侧对称进行。为减少上叉头与张拉杆连接连接的水平牵引力，安装施工了20对斜拉索后，张拉杆长度由2.4米接长至3.8米。
4.4  软牵引
随着主梁悬浇推进，斜拉索长度和重量不断增加，梁端牵索形成前支点水平牵引力不断加大。最后二节段斜垃索梁端牵索时，卷扬机设备最大牵引力已接近按垂度方式计算得出的斜拉索水平牵引力，由于边跨最后二节段混凝土先浇后挂索，决定最后二节段边主跨采用软牵引进行斜拉索安装施工。软牵引实际上就是利用可变长度的钢铰线束作为柔性张拉杆接长斜拉索，以减少梁端水平牵引力。图-5是软牵引的结构示意图，施工时先将斜拉索牵引至塔端临时固定，塔内锚杯接长软牵引，解除临时锚固，用塔内千斤顶下放软牵引至最大时，锚固软牵引钢铰线，梁端卷扬机牵引斜拉锚头与张拉机构连接形成前支点，塔端千斤顶再逐级张拉牵引钢铰线束，直到锚杯进入塔内，拧上锚杯大螺母完成塔端挂设。
4.5  斜拉索第一次张拉
四根斜拉索全部完成塔端、梁端挂设后，按监控指令要求对斜拉索第一次张拉，第一次张拉在塔内或者在梁端进行。斜拉索垂度不是很大时，第一次张拉用塔内张拉机构进行；施工最后近十个节段索的垂度很大，第一次张拉用梁端的张拉机构进行，梁端张拉机构见图-4。在梁端进行张拉时，挂篮的张拉机构有可能随斜拉索平行钢丝的内扭力旋转，斜拉索张拉的同时用手拉葫芦对张拉机构施加反方向的力矩可约束并调整张拉机构的转动。四根斜拉索要同步对称分级张拉，每一级控制在15吨以内，以油压表读数控制。
4.6  斜拉索第二次张拉
第一次张拉结束后开始绑扎钢筋，浇注混凝土，当混凝土浇一半时，使边主跨及上下游的混凝土方量均衡、对称，对斜拉索进行第二次张拉，调整索力和标高满足监控要求。第二次张拉在塔内进行，塔内张拉机构如下图-6示。按监控指令提供的吨位分级，确保四个千斤顶同步对称的张拉，第二次张拉符合要求后，继续浇完剩余混凝土

4.7  索力转换
混凝土强度符合预应力张拉的强度后，对主梁内预应力筋进行张拉，张拉完后进行索力转换。索力转换就是将斜拉索对挂篮前支点的拉力转换到预应力混凝土主梁上，解除前支点。如图-4，索力转换前斜拉索锚杯大螺母不受力，张拉机构撑脚内的大螺母受力，千斤顶张拉使锚杯往外拉动1厘米左右，往上旋锚杯大螺母使之与主梁锚垫板紧贴，千斤顶卸压回油，此时张拉机构撑脚内大螺母不再受力，而锚杯大螺母受力，解除转换连接头即完成索力的转换。索力转换要求四个千斤顶同步进行张拉转换，张拉转换的吨位不宜过大。
4.8  斜拉索第三次张拉
斜拉索第三次张拉在塔内进行，同第一、二次张拉一样，四个千斤顶要逐级对称张拉，本次张拉要调整锚杯大螺母的位置在锚杯2/3处，避免锚杯上加垫块。第三次张拉结束后，挂篮落架，行走挂篮，塔内张拉机构移至下根索，进行下一节段的施工。

5   结语
笔者参与了北汊桥南塔斜拉索安装施工有几点体会：
(1)  前支点挂篮的张拉杆设计抗拉强度至少是斜拉索张拉最大吨位的2倍，张拉机构使用前要做抗拉强度试验，并定期检查张拉机构使用情况，采取措施保证张拉杆作为前支点使用时不受剪力。张拉杆长度建议5米左右，长的张拉杆能减小梁端牵索的水平牵引力。
(2)  梁端及塔端牵引斜拉索时，各卷扬机性能状况，滑车组，钢丝绳，锚点，钢丝绳及卡扣都要仔细检查。
(3) 强调斜拉索张拉要分级同步张拉。。
(4) 在主梁现浇施工过程中，斜拉索减震可采取如下经济可行的措施：     
a 斜拉索与斜拉索钢导管之间的缝隙用楔形木塞塞紧。
b 斜拉索上安装索夹，索夹和桥面埋件用紧张器、钢丝绳连接。
⑸  梁端镦头锚锚垫板中心坐标很难按设计的理论坐标进行精确放线定位，要保证成桥后斜拉索在钢导管内居中好安装减震装置，混凝土浇筑过程要不断修正钢导管的倾角。
⑹  斜拉索存放采取防污、防油、防水、防火措施，斜拉索牵引平移设置滚轮，禁止硬拖擦伤PE保护层，制作专用吊具、夹具，保证起吊时斜拉索始终处于自由弯曲状态。