主橋斜拉索安裝施工

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1、工程概況
    荊州長江公路大橋北汊主橋為雙塔雙索面預(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268米，索重達(dá)22.5噸。南塔位于江中心主航道，施工場地狹小，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：
    卷揚(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臺卷揚(yáng)機(jī)：塔頂邊主跨各一臺，中間一臺。塔頂卷揚(yáng)機(jī)平臺必須牢固可靠，確保卷揚(yáng)機(jī)牽索時設(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)置可移動的操作平臺。
    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。
    橋面：邊主跨各布置10噸卷揚(yáng)機(jī)一臺，5噸卷揚(yáng)機(jī)一臺；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，方駁上堆放待掛斜拉索。

    主要設(shè)備型號及數(shù)量統(tǒng)計表
    序號 名  稱 單位 數(shù)量 備     注
    1 塔  吊 臺 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 卷揚(yáng)機(jī)臺 10 10噸2臺、5噸4臺 3噸2臺
    5 滑車組組 6 50噸4輪2組，30噸2輪4組
    6 單輪滑車個 8 與卷揚(yáng)機(jī)配合使用變向
    7 千斤頂臺 8 850噸頂塔內(nèi)4臺,500噸頂梁端4臺
    8 油泵車臺 8 與千斤頂配套
    9 手拉葫蘆個 20 10噸、5噸、2噸三型號
    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 120 斜拉索在滾輪上牽引平移
    12 電  梯 臺 1 人員及小型設(shè)備垂直運(yùn)輸

    4、安裝施工方法
    對于小于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，塔頂中間卷揚(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,用橋面卷揚(yáng)機(jī)從索盤牽索上橋，塔頂兩臺卷揚(yáng)機(jī)牽引錨頭進(jìn)入索導(dǎo)管完成塔端掛設(shè),橋面10噸卷揚(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)場驗收后，用30噸浮吊整盤起吊放進(jìn)索盤。橋面5噸卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩與索盤內(nèi)斜拉索錨頭捆綁連接，卷揚(yáng)機(jī)牽引錨頭經(jīng)過導(dǎo)向裝置轉(zhuǎn)成水平方向時，10噸卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩與斜拉索錨杯用提吊頭連接，解除5噸卷揚(yáng)機(jī)與錨頭的連接，10噸卷揚(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PE保護(hù)層被劃破。主跨的斜拉索從邊跨向橋上牽引，方駁停靠在圍堰邊跨方向；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，斜拉索長度大于邊跨已澆梁端的長度，所以塔端的錨頭此時平放在主跨靠零號塊位置。塔頂邊跨卷揚(yáng)機(jī)下放鋼絲繩至橋面，與斜拉索用夾板連接，塔頂中間卷揚(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。塔吊在主跨零號塊附近兩點(diǎn)起吊斜拉索，同時塔頂二臺卷揚(yáng)機(jī)提升斜拉索，此時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，由塔頂兩臺卷揚(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噸卷揚(yáng)機(jī)放鋼絲繩穿過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，卷揚(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，梁端牽索時邊跨主跨應(yīng)同側(cè)對稱進(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對斜拉索后，張拉桿長度由2.4米接長至3.8米。
    4.4 軟牽引
    隨著主梁懸澆推進(jìn)，斜拉索長度和重量不斷增加，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，卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備最大牽引力已接近按垂度方式計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。軟牽引實際上就是利用可變長度的鋼鉸線束作為柔性張拉桿接長斜拉索，以減少梁端水平牽引力。施工時先將斜拉索牽引至塔端臨時固定，塔內(nèi)錨杯接長軟牽引，解除臨時錨固，用塔內(nèi)千斤頂下放軟牽引至最大時，錨固軟牽引鋼鉸線，梁端卷揚(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，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，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)，斜拉索張拉的同時用手拉葫蘆對張拉機(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。四根斜拉索要同步對稱分級張拉，每一級控制在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)束后開始綁扎鋼筋，澆注混凝土，當(dāng)混凝土澆一半時，使邊主跨及上下游的混凝土方量均衡、對稱，對斜拉索進(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，確保四個千斤頂同步對稱的張拉，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)換要求四個千斤頂同步進(jìn)行張拉轉(zhuǎn)換，張拉轉(zhuǎn)換的噸位不宜過大。
    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，四個千斤頂要逐級對稱張拉，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
    筆者參與了北汊橋南塔斜拉索安裝施工有幾點(diǎn)體會：
    (1) 前支點(diǎn)掛籃的張拉桿設(shè)計抗拉強(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，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)使用時不受剪力。張拉桿長度建議5米左右，長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，各卷揚(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)斜拉索張拉要分級同步張拉。
    (4) 在主梁現(xiàn)澆施工過程中，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。
    ⑸  梁端鐓頭錨錨墊板中心坐標(biāo)很難按設(shè)計的理論坐標(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，混凝土澆筑過程要不斷修正鋼導(dǎo)管的傾角。
    ⑹  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，保證起吊時斜拉索始終處于自由彎曲狀態(tài)。