中新苏滁(滁州)开发有限公司 安徽滁州 239000
摘要:矮塔斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种新型桥梁,其建造经济、造型美观、施工方便,综合了斜拉桥和连续梁桥的优点,在国内外应用广泛。
关键词:斜拉桥;斜拉索;方法计算
1工艺原理
斜拉索结构体系主要三部分组成:锚固段——锚板、夹片、锚固螺母、密封装置、防松装置及保护罩、磁通量传感器、预埋管及垫板、减振器等组成;自由段——带PE护套的钢绞线、索箍、HDPE外套管、梁端防水罩、塔端连接装置及梁端防护钢管;塔柱内段——索鞍分丝管、塔内锚垫板、抗滑锚。
1.1斜拉索的结构组成
斜拉索结构体系主要三部分组成:锚固段——锚板、夹片、锚固螺母、密封装置、防松装置及保护罩、磁通量传感器、预埋管及垫板、减振器等组成;自由段——带PE护套的钢绞线、索箍、HDPE外套管、梁端防水罩、塔端连接装置及梁端防护钢管;塔柱内段——索鞍分丝管、塔内锚垫板、抗滑锚。
1.2 斜拉索错位施工方法计算
主梁采用挂篮悬臂施工方法的矮塔斜拉桥施工过程中,常规方案是主梁n号节段挂篮悬臂施工完成后即进行n号节段的斜拉索施工(挂索和张拉),本项目中考虑到主塔在单箱三室箱梁的中间分隔带上,斜拉索梁上锚固点在宽度较小的中室上,此室空间相对较小,张拉空间受挂篮影响较大,故考虑斜拉索采用错位法施工,即主梁n号节段悬臂施工完毕后即移动挂篮至n+1号节段,然后进行n号节段斜拉索的挂索和张拉,这样增加了挂索和张拉的空间。采用MIDAS Civil建立全桥有限元模型(见图1)对该斜拉索错位法施工进行验证,错位施工结果见图2。
图1 有限元模型
(a)上翼缘最大压应力12.8Mpa (b)下翼缘最大压应力12.6Mpa
(c)上翼缘最大拉应力0.41Mpa (d)下翼缘最大拉应力0.16Mpa
图2 斜拉索错位法施工应力图
结果表明:斜拉索采用错位法施工工艺后箱梁上缘最大压应力为12.8Mpa,下缘最大压应力12.6Mpa,规范限值为
,满足施工阶段混凝土压应力计算要求。箱梁上缘最大拉应力值为0.41MPa,下缘最大拉应力值为0.16MPa,满足小于
。经验证错位施工法适合本项目斜拉索的施工。
2操作要点
2.1 备料
锚具加工厂检验合格后装箱运至工地,监理抽检合格后方可使用。
钢绞线拉索的制作方法是首先算好拉索钢绞线下料长度和两端剥除PE护套的长度,在工厂先进行单股钢绞线下料、热挤PE护套,然后上盘,每盘标签上注明索号、长度、根数、盘重,再卷盘运至工地,该根索运至工地后可直接使用,无需在工地上进行上述工作,最后进行整束防护。
2.2 搭设施工平台
塔外平台:用钢管脚手架或碗口支架在索塔四周搭设所需的施工平台,见图7。
梁下平台:主梁采用悬臂浇筑法施工,可直接在箱体内部进行斜拉索安 装、调索等工作。要在箱梁的顶板上预留孔,以便成桥后进行灌注防腐油脂。
2.3锚具安装
梁下锚固端锚具安装前应检查锚孔,使之保持清洁无污物。由于锚具是由多个零部件组成,出厂前已做调整,运到工地后不得随意拧动密封装置及定位螺栓.
2.4索鞍分丝管的安装
(1)护筒运输:利用塔吊、或汽吊垂直运输至塔外平台上。
(2)临时就位:在塔外用手拉葫芦拉起护筒,护筒与索鞍垫板间距离不小于80CM,保证挂索操作空间。
(3)角度调整:利用手拉葫芦调整护筒角度,使其角度大致与斜拉索的角度一致。
2.5 HDPE护套管的安装
套管安装前,应先将套管按给定的长度把两端锯好并刨平,然后将之运至梁上。安装时,在套管内穿上一根临时辅助索并将辅助索的一端穿入锚具,同时在套管端头附近一定位置上装上专用管夹,然后用卷扬机将套管一端吊至塔上分丝管管口附近;此时将辅助索分别先后穿过索鞍、塔另一端的套管、锚具,同样方法将套管起吊至塔上管口附近,最后在锚具两端同时用适合的千斤顶预紧后,索塔两端套管即落在辅助索上。
2.6钢绞线单根挂索
钢绞线安装采用循环牵引的方式,循环牵引系统由卷扬机、牵引托板、钢丝绳以及梁底和索导管口的转向滑轮组成。循环系统将钢绞线一次两个经HDPE护套管牵引至塔端索导管口,在桥面通过将钢绞线下端牵引穿出梁端锚具锚板并安装夹片后,塔内用牵引绳将钢绞线上端牵引穿出塔端锚具锚板,直到满足张拉需要的工作长度。
2.7钢绞线单根张拉
为使每根索中各钢绞线索力均匀,采用等值张拉法进行张拉,即每根钢绞线的拉力以控制压力表读数为准,传感器读数进行监测。挂索前,将监测传感器安装在底排的一根钢绞线上,安装顺序为:支座垫板——传感器——单孔工作锚。随后张拉时每根钢绞线的拉力是按当时传感器的显示值进行控制的。
2.8索力调整
斜拉索施工过程中,结构实际参数难免与设计值存在着差异,加之施工荷载的不确定性,使得结构力与位移偏离设计值。这种偏离的积累,不仅影响成桥后的正常使用,而且会危及施工中的结构安全,因此必须采取施工控制措施予以调整.
2.9拉索防护设施的安装
防护设施包括锚固筒、抗滑锚固装置、索箍、减振器、防水罩、锚头防护罩、鞍座处注环氧砂浆、锚具注环氧砂浆或注油。防护设施的安装顺序是:塔端锚固筒安装→抗滑锚固装置→索夹安装→紧索→安装减振器→锚头密封→压注环氧砂浆→管口防水罩安装→锚具外防护罩安装。
3质量安全主要控制措施
(1)斜拉索表面应平整密实、锚头无伤痕、修饰且张拉索力满足设计和监控要求。
(2)索厂制索完成后,根据斜拉索具体的几何参数选择合适的运输工具,同时派专人在运输过程中负责沿途的保护工作。
(3)在斜拉索起吊上升开始前,在斜拉索上挂设抗风缆减小斜拉索上升过程中的摆动与旋转。
(4)高空作业必须有安全防护措施(栏杆、安全网等);脚手架、安全网的搭设要符合安全要求,并要定期检查,维修和保养;禁止在未固定的构件上行走、作业或休息;高空作业时不得随意向地面抛掷物品;严禁酒后作业。
(5)锚具起吊、安装时要求起落平稳,注意对锚具的保护。
4结论
宽幅矮塔斜拉桥斜拉索错位施工及调索技术在工程中得到了应用,成功解决了项目斜拉索安装难度、施工质量和安装速度等问题。尤其是斜拉索张拉施工中对张拉设备进行优化设计有效的节约了张拉施工空间,不仅很好地保证了桥梁线型,而且缩短了工期,节约了工程成本,具有明显的经济效益和社会效益,具有较高的市场推广价值。
参考文献:
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[5](上海长江大桥超长大直径斜拉索塔端牵引施工技术.钟永新、马勇.《第十九届全国桥梁学术会议论文集(上册)[C]》2014年第32期)
[6](荆岳长江公路大桥超长斜拉索全软牵引安装技术.万华.《湖南交通科技》2011年第02期)
作者简介:韩旭(1974.12-至今),男,安徽定远人,毕业于同济大学,工程管理,高级工程师,专业方向:道路与桥梁.