斜拉索施工

主塔高174.75m塔型钻石状,双索面,每塔96根斜拉索,每塔肢对索。斜拉索型号分为73φ791φ7、127φ7、136φ7、167φ7。外径分别为:φ80、φ90、φ95、φ105和φ115mm。上塔柱为等截面拉索锚固区,塔板外形横断面为6.5m×4.0m,中空横断面为4.10m×2.80m,锚固区塔壁厚1.20m,塔肢内倾坡度比例10:1。标准梁段斜拉索水平间距分别为:9m、6m、4.5m。

一、方案选择

根据有关资料介绍国内已建成斜拉桥多采用张拉方案,即先梁端穿索,锚固,塔端穿索张拉。此方案优点为直接、快捷。但设备能力要求高。以杨铺大桥为例:最长索325m,重32吨,需用200KN卷扬机以7倍率的提升力方可将塔端拉索锚杯提至塔端索管下口,再以1000KN牵引力功能的千斤顶,用刚性拉杆将锚杯拉出索管上口锚固,最后安装正式张拉设备施拉锚固。采用此方案必须具备200KN卷扬机至少两台,每塔内张拉小车上必备大小吨位千斤顶、张拉设备、刚性张拉杆两套,张拉小车的载重量加大,其升降牵引力加大,设备配备能力也需加强。本桥最长索331.36m,重16.31吨,最小提升力735KN,仅有的设备现状为:78.4KN(8t)卷扬机四台,49KN(5t)卷扬机四台,塔吊高179m,最大提吊能力为13t。要适应一端张拉方案,必须购置大吨位卷扬机两台,增设刚性张拉杆两套。以付出较大的经济投入和增加成本为代价,换取现成的方案实施,虽然是不符合节流增放施工原则,根据项目部的实际情况,本着以小投入,低成本,达同效的方针。在技术方案上采取比较方案,径优化设计后,选定采用两端张拉方案,成功地解块了设备能力不足的问题。分解了问题集中的施工问题,使用权设备的大需求转化为用小型设备技术处理的措施。引伸出刚性牵引,在软牵引梁端张拉的技术问题。

斜拉索两端张拉实施方案:

塔吊起吊拉索至索塔端索管下口,塔顶49KN卷扬机牵引索至索管上口临时锚固。梁端49KN卷扬机水平牵引拉索至索管上口附近锁定,根据拉索受力大小,分别采用刚性牵引和软牵引张拉、锚固斜拉索。塔端张拉斜拉索采用500t穿心式千斤顶和

Ф=125mm。容许拉力F=300t刚性拉杆张拉锚固斜拉索。

二、斜拉索施工方案概述:

1、斜拉索水平运输

索重8t以下由塔吊直接吊运到桥面。8t以上索用龙门吊吊运到引桥,用49KN卷扬机水平牵引索到要求位置。

2、索盘放索及水平牵引

索重8t以下索,挂好塔端索后,塔吊提起斜拉索着梁部分,将锚杯固定于水平车上,由卷扬机水平牵引索到索管上口附近锁定。牵引过程中,沿线运动方向在索下间隔3m铺设硬度小于PE套的圆木支垫以防拉索PE套损伤。

8t以上索在盘上经卷扬机水平牵引均匀放索,水平牵引距较大,圆木支垫较多,应适当放慢牵引速度,牵引到塔位时就盘足挂塔端索高度的长度,挂完塔端索后,回牵拉索到梁端索管口附近锁定。

3、斜拉索挂穿索

塔端挂索系统由塔吊、张拉小车和卷扬机组成。张拉小车为挂索,张拉的施工平台,结构为框架承重结构,共分两层:底层为油泵工作平台,顶层为张拉工作平台。张拉小车设置四只滚动轮,沉塔内斜侧面坡度升降。卷扬机为张拉小车升降牵引动力和挂索牵引动力,为一机两用。当张拉小车升到位时,用索卡将张拉小车临时卡固于预设吊缆上,空出卷扬机,牵引由塔吊运至索管下口的斜拉索锚杯进入索管锚垫板以上时临时锚固。

梁端穿索系统由卷扬机,5t手动葫芦(或滑轮组),斜拉索抱箍和刚性(软)牵引结构组成。以卷扬机为水平动力,,5t手动葫芦(或滑轮组)为拉索,斜向导向对中牵拉动力,由刚性(软)牵引拉索进入索管下口临时锚固。

4、斜拉索张拉顺序:

挂塔端索→水平牵引梁端索→张拉梁端索→张拉塔端索。

5、调索张拉顺序:

索力、线型测量→边跨合拢调索→全桥索力、线型测量中跨合拢调索全桥索力、线型控制调索。

原则上进行三次调索,但在施工中索力误差大于±3%时应进行阶段性调索,以懑足高次超静定梁的工况要求,减少由梁和误差引起的不平衡作肜力影响.

三、斜拉索施工

在斜拉索施工中一般不会采用索力一次张拉到位的方法,由于其工况受力的多变性和复杂性,设计和施工之间始终存在一定差异。只能在连续的工况中逐步调整,完善施工。因此通常采用斜拉索两次张拉施工,首次为索力控制张拉,二次为线型控制张拉。每次张拉完成后都应对索力进检测和调控,以符合设计与渐臻的要求。

1、塔端挂索

吊点选择:吊点应选择在索的自然弯曲点,是指索在无回弹力状态下的最小弯曲长度:L=πR。吊点的选择除应考虑索管长度和拆卸吊具方便函长度外,最小长度就应不小于索的弯曲直径即πR≥L>2R因为在索的自然弯曲点吊装有利于索的入管牵引,当索被牵引入管后处于自然顺应牵引行走状态,不易挂拉损伤锚杯螺纹,可避免因吊点不适而引起的索在管内别劲,扭曲等引起的锚杯划擦损伤.螺纹变形等问题.

设备能力限定措施:塔吊起吊能力13吨,最大起吊高度150米,最重索16.31吨若采用一端张拉(塔端),塔吊起吊能力显然严重不足,即使在卷扬机协助下其总起吊能力亦难懑足75吨起吊力的要求。因此采用两端张拉方案后,设备能力由严重不足转化为已有富余,以最长最重索C24为例:索长331.6m,索重16.31吨,有效提吊高度135m,悬索线长25m,塔吊承力段长160m,重7.9吨。在塔吊起吊斜拉索过程中,只有提升的垂直段和离开桥梁面的悬链线段给塔吊施加重力,其余梁段索重不参与塔吊受力。使最大的起吊能力只有13吨的塔吊,最大承受重力7.9吨,减轻了塔吊的负荷,提高了塔吊的安全使用效率。

塔端挂索:塔吊起吊索到上横数值,柔性软牵引钢缆从索管内下放与锚杯拉环连接。由塔顶卷扬机从塔肢内导向、牵引;软牵引钢缆,卷扬机以49KN×4的牵引力将锚杯拉至索管上口锚固.

2、梁端穿索张拉:

a、斜拉索张拉采取两端张拉方案,缓解了梁端施工的难度。要求在技术上进行有效的处理措施。为此根据拉索的受力特性大小和索长分:短(150 m以下)、中(150-270m)、长(270m以上)索三种类型。分别采取单根刚性牵引张拉,双根刚性牵引张拉萨市软牵引张拉的相应措施,刚性牵引杆采用φ32精轧螺钢,软牵引采用7φ5钢绞线束。短索采用150吨穿心式千斤顶,中长索采用250吨穿心式千斤顶张拉。

斜拉索水平牵引:根据索牵引力大小的需求,以49KN卷扬机和5门导向滑轮组,分别以走二、走四、走六方式穿索。加大水平牵引能力,使用5吨手动葫芦或滑轮组顺斜拉索坡度导向,促使拉索与索管对中。在水平牵引力和斜拉导向的连云贵作用下,使由斜拉索偏角引起的矢向偏移逐步消除,安装牵引设备,通过千斤顶施拉,对斜拉索锚杯进行临时锚固。

b、刚性牵引张拉:

刚性牵引张拉系统由拉杆、锚固螺母、反力架和千斤顶、油泵组成。拉杆φ32精轧螺纹钢的极限应力为1000Mpa,容许应力750 Mpa,单根容许应力60吨。刚性拉杆的牵引长度计算:L=l0+l1+l2+△l

l0—索管长度;l1—千斤顶、反力架、管工具锚的长度和;

l2—索管上口至连接器端头的距离;

l--连接器内螺纹锚固拉杆长度

刚性拉杆与锚杯的连接器,采用与锚杯材质相同的45号钢加工,因为机械性能相同的材料在工况条件下能同步适应温度和受力变形的影响,对不能更换的拉索锚杯内螺纹起着安全保障作用,若采用优地或低于其材质的材料加工,都会给锚杯螺纹造成不利因素,给施工带来难以补救的严重后果。连接器内螺纹及各部位尺寸与拉杆相同,连接器外螺纹各部位尺寸相同。精轧螺纹钢作刚性拉杆使用应注意:有锈蚀的、氧化层脱落的、变形、螺纹不规矩的、螺母不能全长通过的、经过电焊的或经过电焊搭铁的均不能使用。一般拉杆使用次数不宜超过5次,因为精轧螺纹钢为合金钢,多用于预应力为一次性施加应力,永久性锚固使用,但作为周转性工具多次施加应力后会使其弹性变形性能降低,使用稍有不慎会产生脆断,造成安全事故,因此应及时更换。

梁端斜拉索锚杯拉拢量计算与控制:

拉拢量计算:l=L-(Lˊ+h±△L)

?L—锚杯长度; Lˊ--锚杯设计预留长度即限位约束长度;

h—锚固螺母厚度; △L—索长误差

拉拔量控制:

斜拉索拉拢量控制,直拉影响拉索的安装质量和后期使用。减振器安装诸多方面。索长设计及加工中一般正误差偏移,索加长了对挂穿索有利,但对张拉施工不利,必须用增加垫板来填补由索长带来的锚杯长度不足,由此即可能引起锚杯脱离索管限位约束,随偏角方向发生偏心位移或极小长度多索管限位约束,但仍能发生小的偏心位移,其后果为减振器安装困难,索体紧近索管内避,在风振和动载作用下PE套磨损管壁,影响其使用受命,波及拉索平行钢丝的使用质量。

一般情况下,梁拉拔量应尽量的合理控制,减少塔端终拉时杯被拉出索管,失去索管对索的限位约束的可能,因此在梁端张拉时应考虑至少不小于计算拉拔量的控制,在不影响消梁体对索的限位约束前提下,适当加大拉拢量。在施工难度较大的情况下其拉拔量也不能小于设计拉拔量。

在塔、索梁上三位一体联系中,受温度,温差效应的影响很大,互动影响使塔梁索发生变形和偏位,是一个极为复杂的问题,因而很难把握和控制理想状态,加长锚杯长度也是解决问题的一个方面,但造价势必提高。若制索控制为小量误差,但给施工会带来困难,当然造成索长的原因外,不排除锚箱高程控制也会存在影响因素。

刚性牵引张拉程序:

启动油泵进油→前锚固工具螺母跟进紧固→应力与千斤顶行程控制→油泵持荷3分钟→锚固前工具螺母→油泵回油→锚固后工具螺母→开始下一行程张拉

在张拉过程中对拉杆的容许应拉力严格控制,当拉应力油长读数发生剧增突变时应停机查明原因。在斜拉索锚杯丝口的挂拉,应及时调整导向控制。刚性牵引张拉完成短中索张拉的最大锚固拉力为112吨,最大水平牵引力为34吨,达到了预期的目的。

C、软牵引张拉:

柔性软牵引张拉采用7ф5钢绞线,由不12根钢绞线组成牵引张拉束,采用12眼Ovm工具锚作前、后工具锚,使用250吨千斤顶、反力架和配套校正油泵为张拉设备。钢绞线极限应力为1860mpa,控制张拉力170吨,单根钢绞线控制张拉力为14.25吨。牵引张拉束由于长度大、艰数多,在张拉穿索过程中容易错位安装和发生扭转、进而造成钢绞线受力不均匀、官丝、滑丝等问题。因此大施工中设置安装前、后分线损控制穿线错位,保持线间平行,防止牵引张拉束扭转。减少了钢绞线受力不均匀引发的滑丝、断丝现象,起到了较好的作用。

软牵引的连接器除材质与刚性牵引连接器相同外、螺纹、直径、长度均与锚杯内螺纹相同。由于采用了钢绞线,连接器广告旋入锚杯端铣出了等同Ovm工具锚孔眼尺寸分布,深度为7cm圆槽口,容纳钢绞线挤压锚固钢套(冷压套)。牵引张拉力由钢绞线冷压套传递给连接器。

软牵引张拉程序:

安装张拉设备及导向→调正对中索管开启油泵→前工具锚跟进打紧夹片→应力及千斤顶行程控制→持荷3分钟→锚固前工具锚,打紧夹片→油泵回油→退出后工具锚夹片→安装后工具锚打紧夹片→开始下一程序张拉。

在软牵引张拉过程中前工具锚跟进打紧夹片工作要及时:一是防止夹板脱落,二是跟进锚固在发生断、滑丝时,梁体会发生较大力量的振动,由于已锚固不会对施工安全带来危胁。在完成每次张拉任务后,都应对钢绞线、冷压套、工具夹片进行全面检查,对有破损的构件于以及时更换。软牵引能适应于三种索长的张拉,但施工进度较慢,软牵引在使用中最大张拉锚固力达174吨,略大于控制张拉力,为极限应力的76.3%,对施工安全影响最小。最大水平牵引力53吨。

刚性牵引及软牵引的优缺点:

刚性牵引构件简单、操作方便、可换性强、成本低、循环施工节奏快,但受其强度限制适应范围小,最大牵引水平约5米。在短、中索引张拉中有较好的应用价值。

软牵引构造较复杂,操作工序多,牵引速度慢,循环施工周期长,相对成本高,但拉应力大,安全性能好,适应范围广大。最大牵引水平距不小于10米,有泛的应有前景。

刚性柔性牵引,在生产的应用过程中没有出现过安全质量事故,只要严格地控制张拉应力,及时地检查和更换拉力构件,认真地掌握工序操作,就可避免安全质量事故的发生。

3、斜拉索张拉

塔端张拉千斤顶摩阻系数的确定,是按照千斤顶、油泵、油表配套的校正曲线图取值。张拉应力允许有±3%的误差.斜拉索的索力控制,线型控制张拉以及调索张拉的为塔端张拉.梁端斜的索张拉仅为塔端张的的前期铺助措施.

斜拉索桥是高次超静定结构,在施工阶段,随结构体系和荷载状态的不断变化,索力及线型亦不断变化,采用索力,线型控制的两次张拉,使塔梁受力基本保持平衡状态,当累积误差大于±3%时应进行局部对称的阶段性调索.

造成索力误差的成因:一是油表读数误差,二是千斤顶校正误差,三是塔梁因日照温差效引起的变形误差,四是索力测量仪器本身存在的误差等综合性不利因素迭加积累形成索力误差连带产生线型误差.对索力影响最小的因素就是塔梁变形,实践证明在白昼日照状态张拉比较间温度相对稳定时张拉,索力误差不小于10%.因此斜拉索张拉时间应选择在温度相对稳定的0时后,日出之前.在24°以下无日照时张拉或测调索力,塔索梁的为形差异不明显,这是因为钢结构和砼结构线膨胀系数比较接近,在不能日照温差的影响下,二者之间的相互影响不大.

斜拉索调索主要分三个阶段,在边跨合拢前进行一次全面调索,使合拢段线型要求得到满足.中跨合拢前进行一次全面调索,除满足合拢线型要求外,还存在纠正塔的变形,使塔体在预设的偏移量在允许范围内,当成桥后的二期恒载和运营动载施加以后,由偏移量形成的应力对特大跨径的中跨受力起着牵制作用.全桥贯通后,进行全桥索力调整,其主要目的除线型要求外,对各索的工史索力进行平衡调整.使高次超静定梁的受力状态达到设计要求的±3%以内.

斜拉索的张拉要求对称施工:每完成一根索的索力线型控制张拉,要测量紧前连续四根索的索力变化,为检核设计数据和调整索力提供参数,同时进行轴线偏移高程测量.

斜拉索在张拉过程中由于塔梁变形,索长误差,锚箱高程等因素的影响,锚杯的拉拔量在边跨比较合理,锚下垫板较少,中跨跨径大,索长较比边跨锚杯拉拢量偏大,锚下垫板相应加厚。

安装拉索张拉程序:

安装张拉设备→启动油泵进油张拉→锚固螺母跟进紧固→应力伸长量控制→油表读数控制→伸长量校核→持荷5分钟→紧固锚固螺母

千斤顶的校核一般规定搁置时间较长,张拉次数超过200次,使用超过6个月的千斤顶要进行重新校验,本桥则采用以测索仪器与印证千斤顶控制拉力和规范要求相结合的措施,当千斤顶的索力误差大于仪器的允许误差时千斤顶进行校核。

4、施工 测量控制

斜拉索测量分为索力、线型、塔梁位移、支座应力应变,温度等,施工位主要与索力,线型和塔梁位移检测和施工控制。

张拉施工控制及测量:

斜拉索为对称张拉,四套张拉设备要求 同时张拉,不对称的张拉会形成偏载,在索力控制张拉中反映为名义索力达到,高程及要测索力差距偏大,在线型控制张拉中反映为伸长量达到高程及索力仍有差距。在张拉控制过程中对施工荷载的分布要求明确,基本对称,不对称的荷载分布也是引起张拉误差的主要因素。因此在钢梁拼装前,对梁上架桥机,施工荷载等都应绘出了分布图和重量便利索力调整的受力分析。张拉顺序控制为:当A 梁完成螺接终拧后,对A索进行索力控制张拉测量A索以前四根索力,当B梁完成螺接终拧后,对象A索进行? 线型控制张拉,对B索进行索力控制张拉及前四根索的索力测量,以此循环施工。

每次完成索力张拉后,对索当即进行测索,索力误差在±3%以内时不予补拉,当误差大于±3%时进行补拉调索.全面完成张拉工作后,梁塔处于稳定状态,此时进行轴线、高程、塔梁位移,支座应变、温度等测量工作。

梁高程和塔位移在三次主要调索过程中逐步完成控制调整.轴线偏移在边、中跨合拢时通过导向顶推装置,根据测量成果控制测调到位。

5、减振器安装:

减振器的工能作用是吸收桥上活载、风振等的振动能量,通过吸收能量性能抑制其响应值,消除索对梁、塔的振动,延长结构的使用受命。减振器由于两个半圆铸铁外套和两个半圆高分子橡胶阻尼器构成,其固定结构为四对铸铁对拉楔块,在外套和槽内对拉,聚中挤压锲固。安装时一般采用铁丝捆固于索上,在羊城振器顶部垫木锤击入进索管。紧固锲块对拉杆。减振器顶部略低于索管口,对安装防护罩有利。当索存在一定偏心时可用千斤顶、葫芦等做调整,一般情况中长索偏心与悬链线长有关,调整比较容易。短索悬链线短、偏心率低安装减振器基本不存在问题。减振器安装要不橡胶阻尼器必须紧贴斜拉索,以端部橡胶略显鼓起为宜。锲块对拉杆螺母应与索管焊固,塔端索管口还应焊固防护网,以防螺杆螺母松动坠落。

五、结束语

斜拉索在塔、梁间为中介传力结构。一根索就是一个支点,拉索的水平分力对主梁产生轴向压力。这种作用力有利于砼主梁的抗裂性,但对钢梁的稳定性有不利影响,水平分力虽受弹性索约束和大位移量介缩缝调节,但在高温下仍会因塔濯变形产生负弯矩,可能对桥面磨耗层产生不利影响。因此弹性索约束作用的控制尺变和合理性是值得研究的问题。如何妥当地处理塔梁三者之间的连动影响,减少水平分力影响,是确保梁体稳定体性的根本途径。有效地将不利因素控制在最小允许范围内是一个保证桥面运管质量的问题。

Internet

2005.9.6

[关闭本窗口]

 

Copyright @ 2001-2005 egjyc.com.cn Inc. All Rights Reserved
中国路桥集团第二公路工程局第一工程处 版权所有
地址:湖北省武汉市汉口香港路中段特1号远洋大厦22F 邮编:430019 电话:027-82440520 Mail To:em@egjyc.com.cn
建议使用1024×768分辨率浏览