矮塔斜拉桥缆索挂设施工技术

段丰军,贾卫中

(中铁大桥局集团第一工程有限公司,河南郑州450053)

摘 要:矮塔斜拉桥结构受力合理、刚度大、施工方便,而且经济、美观。根据山西禹门口黄河大桥施工过程,主要介绍矮塔斜拉桥斜拉索的挂设施工方法及质量控制。

关键词:矮塔斜拉桥;缆索;桥梁施工中图分类号:U 443.38

文献标志码:A

文章编号:1671-7767(2008)S1-0014-03

收稿日期:2008-01-17

作者简介:段丰军(19-),男,工程师,1998年毕业于北方交通大学铁道工程专业。

1 工程概况

山西禹门口黄河大桥位于国道主干线二连浩特至河口公路侯马至禹门口段,全桥布置为[12 30(先简支后连续)+75+2 125+75(矮塔斜拉桥)+

23 50(先简支后连续)+174+352+174(双塔双索面高塔斜拉桥)+19 50(先简支后连续)+75+2 125+75(矮塔斜拉桥)+20 30(先简支后连续)]m,全桥总长4566m 。

每联矮塔斜拉桥为三塔四跨单索面预应力混凝土部分斜拉桥(图1)。三塔均与主梁固结,中间主塔墩梁固结,其余2个主塔墩梁分离。主塔采用钢筋混凝土独柱实心矩形截面,顺桥向长3.0m ,横桥向宽2m,高24.5m,布置在隔离带上,并与主梁固接。塔身上部设有鞍座,以便拉索通过。每根斜拉索对应1个鞍座,斜拉索横桥向呈2排布置,鞍座亦设2排,鞍座采用分丝管结构形式,预埋于混凝土塔内,斜拉索逐根穿过分丝管。主梁为三箱室箱梁,0号块长10m,无索区1~5号块长3.0~3.5m,6号块以后为标准块段,长4m 。标准块段每块设置1道横梁,横梁中间(中间箱室)设锚块、索道管。

图1 合龙前的矮塔斜拉桥

2 斜拉索布置及构造体系

斜拉索为单索面双排索,每个塔上设有9对斜

拉索。塔上竖向索距为100cm,梁上纵向索距为4.0m 。斜拉索在塔上由鞍座支撑,两侧对称锚于箱体横梁的锚块上。从一锚固端到另一锚固端斜拉索依次由锚固段+过渡段+自由段+抗滑锚固段+

塔柱内索鞍段+抗滑锚固段+自由段+过渡段+锚固段构成。斜拉索采用OVM250-31(34,37)可换索式斜拉索体系,锚具内为灌注环氧砂浆的拉索群锚,索体为带PE 护套的低松弛环氧钢绞线。索体采用3层防护措施:最里层为单根钢绞线涂刷环氧树脂后再涂油脂层;然后钢绞线外热挤PE 层;最外层是成索后外面套的H DPE 整圆式套管[1]

。斜拉索构造见图2。

图2 斜拉索构造示意

锚固段位于斜拉索的最下端,主要由锚板、夹片、锚固螺母、锚筒、密封装置、防松装置及保护罩组成。钢绞线通过夹片锚固在锚筒端头的锚板上,锚筒内灌注环氧树脂砂浆增加锚固力,锚固螺母将锚筒锚固在索道管口的锚垫板上。密封装置位于锚筒口,主要起防止漏浆、防水的密封作用,它由隔板、O 型密封圈、内外密封板构成。防松装置主要由锁紧螺母和压板构成,在钢绞线单根张拉结束后安装,对

夹片起防松、挡护作用。保护罩安装在锚具后端,内注无粘结筋专用防护油脂,主要对外露钢绞线端头起防护作用。

锚筒口以上至梁上索道管口一段为过渡段,在

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世界桥梁

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抗滑锚固段位于塔上分丝管口外,主要由减振器、锚固装置及环氧砂浆组成。锚固装置安装并联接在塔外预埋的索鞍钢垫板上,内注环氧砂浆,作用是防止斜拉索在鞍座上滑动。

从梁上索道管口到塔上抗滑锚固段之间空中部分斜拉索为自由段。

塔柱内索鞍段(转向鞍)即分丝管段,分丝管分别由31,34,37根钢管组焊成整体,埋设于混凝土塔内,斜拉索钢绞线通过分丝管穿过塔身。

3 斜拉索挂设及质量控制

斜拉索挂设步骤为:索道管埋设钢绞线下料H DPE管焊接及吊装单根挂索、初张拉紧索、索箍和减振装置安装防松装置安装整体张拉抗滑锚固装置安装防护。

3.1 索道管埋设

(1)塔端分丝管埋设。分丝管在塔柱施工过程中埋设,将分丝管同齿块模板通过螺栓连接成整体一同固定在定位支架上,然后测量调整,使安装精度满足设计要求。混凝土浇筑过程中既不能扰动分丝管,又要保证其周围混凝土振捣密实。

(2)梁端预埋钢管埋设。主梁6~14号梁段每块设有1对索道管。索道管埋设在每个块段的中箱横隔梁上,预埋管定位标高应考虑主梁挠度及斜拉索悬链线影响。

3.2 钢绞线下料及整理

下料场地要求清理平整、无堆积杂物且坚实。下料过程保证钢绞线H DPE护套不受损伤或弄脏钢绞线。下料场地长度和宽度,应能满足最长索下料和堆放索盘和机具操作空间的要求。钢绞线下料长度除设计给定长度外,还应考虑张拉端工作长度、锚具安装尺寸、垂度影响长度、梁塔施工误差影响长度等因素。下料长度计算公式为:

L=L0+2(L1+A1+A2+L3+L4)

式中,L0为两侧梁端垫板底面之间的中心线或弧长,该数据由设计院提供;A1为锚筒外露长度;A2为锚固螺母厚度;L1为张拉端工作长度,一般取1800mm;L3为有圆管的垂直影响长度;L4为塔梁施工误差的影响长度,一般取5~10m m。严格按照钢绞线计算下料长度准确量测,采用砂轮切割机切断,下料过程确保PE护套完好。

钢绞线两端工作和锚固长度的PE剥除时,应注意刀具不能损伤环氧涂层和钢绞线表面。将剥除PE的钢绞线端头打散,清洗干净并进行防污保护。塔端锚固装置段的钢绞线PE剥除应在每次穿索并单根张拉结束后进行,由于钢绞线无法打散,清洗时应特别注意清洗干净。将下料、剥皮、清洗好的钢绞线单根重新卷盘,为保护PE外套,用软绳做吊具,转运至桥面前,需在桥面铺帆布或地毯防护。

3.3 H DPE圆管焊接及吊装

H DPE圆管规格尺寸 200mm 7.7mm,颜色为银灰色,在厂家采用分节段制造,运至现场后由多段焊接成设计长度。H DPE圆管的连接采用专用发热式工具对焊方式,H DPE圆管焊接前,将管材旋转于夹紧装置内并夹紧,在压力作用下用平行机动旋刀削平2个管材的被焊端面。并保证这2个端面相互接触时满足工作长度的要求。在焊接过程中,无论如何焊接,压力都必须保持至焊缝完全满足冷却且硬化后才能撤去。

将按给定的长度焊好的圆护管运至安装位置的桥面上,然后将塔端连接装置、塔端锚固装置、梁端防水罩等部件组装并临时固定好,在护管两端头附近(距端头约80cm)装上专用抱箍,专用抱箍垫上一块3~5m m橡胶板以增加摩擦。然后用1根普通钢绞线(或19m m钢丝绳)从中心穿过,用卷扬机将护管一端吊至塔上管口附近并用葫芦挂好,下端固定在梁上预埋钢管顶上,并绷紧。

3.4 单根挂索、初张拉

安装张拉锚具时注意将锚板注浆孔向下,排气孔向上。两锚板与塔上分丝管锚孔必须对齐,以免钢绞线缠绞,锚板的中心线与承压板(锚垫板)的中心线应力求保持一致,两者偏差不得超过5mm。将抗滑锚固装置安装在塔端索鞍出口处,在转向鞍端口上方设吊点或支撑架临时吊挂锚固装置和连接装置。

采用逐根钢绞线挂设(图3),分丝管形式索鞍,能有效防止各钢绞线之间发生缠绞。挂索顺序采用逐排、先上孔后下孔的方式,上下游2排索交叉循环进行。将单根钢绞线从一个锚固端索道管开始穿入,先后穿过后端H DPE管、后端抗滑锚固装置、分丝管、前端抗滑锚固装置、前端H DPE管、前端索道管口,待前端钢绞线与牵引索连接好后,在牵引索的引导下将钢绞线穿过前端锚具直至单根张拉所需的工作长度;前端钢绞线到位后,随即将后端钢绞线与牵引索连接,在牵引索的引导下将钢绞线穿过后端锚具直至单根张拉所需的工作长度[2]。调整好两端

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矮塔斜拉桥缆索挂设施工技术 段丰军,贾卫中

钢绞线,装上临时夹片,单根挂索完毕。斜拉索挂设完成后的索、塔见图4

。

图3 挂设第1

根钢绞线

图4 斜拉索挂设完成后的索、塔

单根斜拉索初张拉采用YLSD160-150型千斤顶两端同步进行。挂索前,将监测传感器安装在第1根不受外界影响的钢绞线上,随后张拉时每根绞线的拉力均按当时传感器的显示变化值进行控

制,使所有钢绞线单根张拉力都与第1根保持一致。单根初始张拉力按设计给定张拉力的15%计算,分级加载并测量伸长值;用压力表读数控制最后一级张拉力,使之跟传感器显示变化值相同时,测终止伸长值,装上工作夹片,适度打紧。在单根斜拉索张拉过程中,两端应同时均衡加载,防止索体向某一端偏移,力求使两端伸长值的不均匀差值控制3%之内。单根斜拉索张拉完成后,将抗滑锚固段钢绞线的PE 剥除并清洗干净,然后在分丝管的端口处用XM -55密封腻子绕钢绞线缠1圈并挤压堵住分丝管口,以免往锚固装置内灌注环氧砂浆时浆体进入分丝管内。全部钢绞线挂设、初张拉完成后,将抗滑锚固装置固定在分丝管端面上。3.5 索箍、减振器安装

在分丝管口索夹旁相应的位置装上1套紧索器将索收紧,空隙处加1m 长假索,使之成型至设计断面(正六边形);将组装好的减振器推入调整护管内,直至减振器端面与调整护管端口持平,再收紧螺栓,按内缩外涨原理,使其内外分别与索体和调整护管壁紧紧相贴。在成型的索体相应位置装上钢质索

箍并收紧螺栓。

3.6 整体张拉

整体张拉采用YDCS5500型千斤顶及其配套工具进行张拉。整体张拉选择在温度较低的傍晚(或夜晚)时进行,以尽可能减少温差,同时通过测量索体温度修正伸长量变化。根据设计成桥索力或按设计院及监控单位通知的张拉力分级张拉至设计索力,测量各级伸长值,并与计算值比较。张拉完成后,旋紧螺母,千斤顶回油,锚固。在张拉过程中,4个锚固点要求做到同步对称进行,相互呼应,级差应

控制在设计允许范围之内。前一块段的斜拉索整体张拉完成后,需对主梁悬臂端挠度进行测量,并调整下一块段的立模标高后方可浇筑混凝土。在主梁合龙前后,根据实测索力确定是否通过调整索力来调整主梁线形。3.7 防护

根据设计要求,锚具外露钢绞线的保护罩和梁端预埋管内灌注无粘结筋专用防护油脂;锚具的锚筒和塔端锚固装置(即抗滑锚处)内灌注环氧砂浆防

护(主梁线形调整完成后)。灌注环氧砂浆和防护油脂时,为保证其密实度,除采用高压灌浆泵外,还要注意灌浆孔在下,排气孔在上。4 结 语

禹门口黄河大桥矮塔斜拉桥斜拉索采用钢绞线逐根人工穿挂,运输、吊装、安装非常方便,不需要大型设备,操作简单,效率高,作业安全环境得到改善。鞍座采用分丝管形式,有效避免了钢绞线缠绞、扭转现象,加快了挂索进度,平均每组斜拉索挂设时间为48h,同时在挂索期间不影响主梁块段钢筋绑扎和预应力安装。

缆索单根张拉采用传感器控制,保证索体各钢绞线受力均匀。主梁施工过程中,每束斜拉索张拉力完成后整索索力误差小于2%,确保了合龙精度。合龙后实测索力与设计成桥索力间的误差小于5%,均满足设计及施工规范[3]要求。参 考 文 献:

[1]余锦秀,陈 研,叶觉明.南京长江第三大桥斜拉索制

造的工艺特点及质量控制[J].桥梁建设,2007,(6):61-.

[2]李东平,梁 炜,彭春阳,等.!成品索∀主缆及吊索施

工工艺[J].世界桥梁,2002,(3):37-40.[3]JT J 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

(下转第23页)

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Assembling and Erection of Precast Segmental

Concrete Box Girders for Rail Transit

XIE Jian ling,YAN Xue kai

(T he3rd Eng ineering Co.,Ltd.,China Zho ng tie M ajor Br idg e Eng ineering Gr oup,Guang zho u510800,China)

Abstract:T he superstructure of the V iaduct on Line No.4(Contract7w ithin the section of the T ransit)of Guangzhou City Rail T ransit is o f precast pr estr essed concrete simply supported segm ental bo x g ir ders having span leng th25m,27.5m,30m and32.5m.In this paper,the key techniques applied in construction of the seg mental box girder s and the w orkmanship for assemb ling and erection of the girders ar e mainly dealt w ith.

Key words:light r ailw ay;box girder;assembling;bridg e erection

(上接第16页)

Construction Techniques for Installation

of Stay Cables of Extradosed Bridge

DU AN Feng j un,JIA Wei zhong

(T he1st Eng ineering Co.,Ltd.,China Z ho ng tie M ajor Br idg e Eng ineering Gr oup,Zheng zhou450053,China)

Abstract:T he extradosed bridge structure featur es rational load bearing capacity,g reat ri

g idity and convenient construction and the bridge is also econom ic and aesthetic.In this paper,

w ith refer ence to the construction process of Yumenkou H uanghe River Br idge in Shanx i,the construction methods and quality contro l of installation of stay cables of the ex trado sed bridg e are mainly presented.

Key words:extrado sed br idge;stay cable;br idge construction

(上接第20页)

the superstructure of Laohekou H anjiang River Bridg e o n the Second Xiangfan Chongqing Rail w ay w er e constructed by the cast in situ metho d on scaffolding while the middle segm ents w ere constructed by the cantilever cast in situ metho d by the diamond shaped form traveler s.In this paper,the key techniques for co nstructio n of the seg ments No.0,m iddle seg ments and midspan closure segm ents are mainly descr ibed.

Key words:prestressed co ncrete bridge;railw ay bridge;box girder;superstructure;bridge erection 23

轨道交通预制节段箱梁拼装架设施工 谢建玲,严学开