浦上大桥单索斜拉桥斜拉索施工技术.pdf

5 0 桥梁建设 2 0 0 7年增 刊 1 文 章编 号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 0 7 ) s 1 0 0 5 0 0 5 浦上大桥单索斜拉桥斜拉 索施工技术 章国平， 陈潇曦 ( 中铁 大桥 局集 团第 二工程有 限公 司 ， 江 苏 南京 2 1 0 0 1 5 ) 摘要 ： 福州浦上大桥主桥为 3 6 4 m 的三塔单索斜拉桥 。详细阐述该桥斜拉索的挂设方法和 施 工 工 艺 。 关键 词 ：斜拉桥 ； 斜拉 索； 桥 梁施 工 ； 施 工技 术 中图分类 号 ：u4 4 3 3 8 文献标 识码 ： a co n s t r u c t i o n te c h n i q u e s f o r s t a y ca b l e s o f s i n g l e ca b l e ca b l e s t a y e d br i d g e o f pu s h a n g br i d g e zhang gu o pi ng，chen xi a o xi ( th e 2 n d en g i n e e r i n g co ，lt d ，ch i n a z h o n g t i e ma j o r br i d g e en g i n e e r i n g gr o u p，na n j i n g 2 1 0 0 1 5 ，ch i n a ) ab s t r a c t ：the ma i n br i dg e o f pus h a ng br i dg e i n fu z h ou i s a n s i n gl e c a b l e c a bl e s t a y e d b r i dg e wi t h a m a i n s p a n 36 4 m a n d wi t h t r i p l e p yl on s i n t hi s pa p e r，t h e c on s t r u c t i o n me t h o ds a nd t e c h n ol o gy f o r i ns t a l l a t i on o f t h e s t a y c a bl e s o f t he br i dg e a r e de s c r i be d i n d e t a i l s ke y wo r ds ：c a b l e s t a y e d b r i dg e；s t a y c a bl e ；br i dg e c o ns t r u c t i on；c o ns t r uc t i o n t e c hn i q ue 1工程概 况 福州浦 上大 桥 主桥 为 7 2 m+1 1 0 m+ 1 1 0 m+ 7 2 m三塔 ( 矮塔 ) 单索斜拉桥， 桥长 3 6 4 m( 图 1 ) 。 斜拉索为双面索 ， 布置于主梁的两侧， 每对索 由双排 索构成。斜拉索采用镀锌平行钢绞线体系， 每根斜 拉索通过主塔顶鞍座转向后 ， 两端锚 固于主塔两侧 主梁 8号块段， 梁上锚固点距主塔 4 0 5 m， 每根索 由5 5 根4 1 5 2 4 钢 绞 线组 成 ， 单 根钢 绞 线 外 裹热 挤 高 密度 聚 乙烯护 套 ， 护 套 内填 充 石蜡 或 防锈脂 。钢绞 线 的标准强度 r 一1 7 7 0 mp a 。 3 6 4 7 2 l 1 1 0 i 1 1 0 i 7 2 3 1 5。 4 0 5 4 0 、 5 2 9 4 0 、 5 4 0 、 5 2 9 4 0 、 5 4 0 、 5 3 1 5 0 0 图 1 主桥桥型 布置 单位 ：m 2平行钢 绞线拉 索 斜拉索 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 ( 图 2 ) 。 2 1 锚 固段 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 。 ( 1 )在 锚 固段锚 具 中 ， 夹 片 、 锚 板 、 锚 筒 、 锚 固螺 母 是加 工 上 的 主 要 控 制 件 ， 也 是 结 构 上 的 主 要 受 力件 。 ( 2 )密封装置： 其主要起防止漏浆、 防水的密封 作用。它由隔板、 o型密封圈、 内外密封板 、 密封圈 构 成 。 ( 3 )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 。 ( 4 )保护罩 ： 保护罩安装在锚具后端， 并内注无 粘结 筋 专 用 防 护 油 脂 ， 主 要 对 外 露 钢 绞 线 起 防护 收稿 日期 ：2 0 0 7 0 3 1 5 作者简介：章国平 ( 1 9 7 6 一) ， 男 ， 工程师 ， l 9 9 7年毕业 于西南交通大学桥梁工程专业 。 维普资讯 浦上大桥单索斜拉桥斜拉索施工技术 章国平 ， 陈潇曦 5 1 预埋固定螺栓 锚固块钢管、 索箍 、 韪 笛 荔 管 斜 拉 索 锚定钢板 图 2 作用 。 2 2过渡段 主要 由预埋 管及垫 板 、 减振 器 组成 。 出浆孔 主 善 举 心 线 一 般部位索体结构 ( 5 5 1 5 2 4 ) 带 鞍座内索体结构 篷 濑 5 5 7 5 钢绞线 单位 ：i衄 斜拉索装配示意 组 成 。 ( 1 )减振器 ： 对索 体 的横 向振动 起 减振 作用 ， 从 而提高索的整体寿命。 ( 1 )预埋管及 垫板 ： 在体 系 中起 支承 作 用 ， 同时 垫板 正下方 最低处 应 设 有 排水 槽 ， 以便 施 工 过程 中 临 时排水 。 ( 2 ) 减 振器 ： 对索体 的横 向振 动起 减 振作 用 ， 从 而提高索的整体寿命 。 2 3 自由段 主要 由带 hdp e护套 的钢绞线、 索箍 、 hd p e 外套管 、 梁端防水罩、 塔端连接装置及梁端防护不锈 钢管构成。 ( 1 )钢绞线 ： 为拉索的受力单元 。 ( 2 )索箍 ： 在紧索完成后安装。主要作用是将 索体保持成一个整体 。 ( 3 )hd p e外 套 管 ： 主要 对 钢绞 线 起 整 体 防 护 作用 ， 本 工程采 用规 格为 , , 2 3 5 mm 整 体 圆管 。其 连 接方式采用专用 hd p e焊机进行对焊。 ( 4 )梁 端 防水 罩 ： 主 要起 hd p e外 套 管及 预 埋 管之间的过渡及防水作用 。 ( 5 )塔端 连接 装 置 ： 由于 hdp e外 套管 的热 胀 冷缩特性 ， 其主要为塔端 hd p e自由端热胀冷缩过 程 中提供 空 间和起密 封 防护作用 。 ( 6 )端 防护不锈钢管： 在桥面 2 5 m 高处 以下 范围内设 防护钢管 ， 主要 防止桥 面低处 斜拉索 及 hd p e外套管遭受人为破坏 。 2 4 抗 滑锚 固段 主要由减振 器、 锚 固套筒、 索夹及环氧砂浆 体 ( 2 )锚 固套筒 ： 锚 固装置通过螺杆连接安装在 塔 外 预埋 的索鞍 钢垫 板 上 ， 主要 对 减振 器 起 支承 作 用 ， 并 内灌注环氧砂浆和索夹一起锚 固以达到防止 钢绞线 滑动 的 目的。此 段 无 粘 结 筋 须 剥 除 p e层 ， 且清洗干净油脂。 2 5 塔柱内索鞍段 由鞍槽 ( 相 当于外钢 管 ) 和转 向内钢 管组成 。 ( 1 )鞍槽 ： 由塔顶铸 钢 件 2 4 8内槽 钢 管焊 接 成 整 体 ， 起 放置 内钢 管 的作 用 。 ( 2 )转向内钢管 ： 斜拉索钢绞线通过转 向钢管 穿过塔身， 承受斜拉索的竖 向压力， 外径 2 4 5 1 0 mm 圆弧钢 管 。转 向 钢 管 内 的无 粘 结 筋 需剥 除 p e 层 清洗 干净 。 3平行 钢绞 线拉 索的 架设 架设工艺流程 ： 主要机具材料及人员进场， 施工平 台、 预埋件检查。 绞线下料剥皮 清洗镦 头 ； 焊接 hd p e管 。 张拉端锚具、 塔端锚 固套筒 连接装置临时安装 ， 单根张拉支座安装 。 拉索 自 由段( hd p e管) 组装及 吊装到位 。 单根绞线挂 索张拉 。直 至索股全部钢绞线 挂索 张拉完成 。 梁端紧索 、 减振器 、 不锈钢管及索夹安装 。 第一 次整体张拉 ， 张拉端锚具防松装置安装。 塔端锚 固装置、 减振器 、 索夹及连接罩安装 ； 灌抗滑环氧砂 浆 。 箱梁 9 1 1 号 节段 施 工 ， 过 程索 力 调整 。 维普资讯 5 2 桥梁建设 2 0 0 7年增 刊 1 边中跨合龙 ， 成桥索力调整 ， 全桥斜拉索防护 。 3 1 架设前施工准备 3 1 1 钢 绞线 下料 、 剥 皮及镦 头 ( 1 )由于 钢绞 线 成 盘 进行 运 输 且 较 重 ， 因此 放 料 场地要求 清理 平 整 、 无堆 积 杂 物 。场 地设 在 桥 面 两 主塔 间的行车 道上 ， 下 料 时 面层 上 再铺 1层 彩 条 布 ， 以保护 钢绞线 hd p e护套 不受 损 伤或 弄脏 钢 绞 线 。由于梁面以上塔高仅 2 7 m， 在每个主墩墩顶梁 面上 布置 1台 2 5 t 汽 车 吊用 于 主 塔 和 斜 拉 索 吊 装 作业 。 ( 2 ) 钢绞线 下料 长度为 无应 力状 态 下 的 自由长 度 l l 。 + 2 ( l 1 + al +a2 +l 2 + l 。 ) 。式 中 ， l 。 为两 侧梁 端 垫 板底 面 之 间 的 中 心 线 或 弧 长 ( mm) ； a 为锚 筒外 露 长度 ( mm) ； a。 为锚 固螺 母厚 度 ( m m) ； l 为张 拉端工 作长度 ( mm) ， 一 般取 1 6 0 0 mm； l 为 有 圆管 限制 的垂直 影 响长度 ( mm) ； l 。 为塔 梁施工误 差 的影 响长度 ( mm) ， 一般 取 5 1 0 mm。 ( 3 ) 钢 绞线 p e护 套剥 除长度 ： 张拉端 l 一 l +a。 +a 一l ； 塔顶 l 塔一满足环氧砂浆体锚固长 度需要 。 式 中 ， a。 为锚 具 承 压筒 长 度 ( mm) ； a 为 密 封筒 长度 ( mm) ； l 为 p e护 套 进 入 锚 具 内 的长 度 ( mm) 。由于无粘 结 筋 钢 绞线 的热 挤 p e护 套 与 钢 绞线之间敷有无粘结预应力筋专用防护油脂， 两者 之 间是无应 力存在 的。在钢 绞线 张拉 过 程 中 p e层 随钢绞线的伸长而不均匀地伸长 ， 因此钢绞线张拉 端 p e护套剥 除长度 应考虑 伸长值 的影 响 。 ( 4 )钢绞线下料 ： 放线基架固定在离汽车吊机 较远 的地方 ， 汽 车 吊机把 盘装钢 绞线 吊人基 架 ， 牵 头 过转 向器进 入直线 通道 。为 了保证钢 绞线 下料长 度 准确 ， 除保证 钢绞 线行走 路线直 线外 ， 还应 分组进 行 长度 丈量 、 标 识 和复核 ， 断料应用 高速 切割 机 。 ( 5 ) 剥 皮及清洗 ： 将 钢绞线 两端 的 p e剥掉一 部 分作 为工作 和锚 固长度 。剥皮 时应注 意刀具 不能 损 伤钢 绞线层 ， 清洗 时应 将 钢 绞线 端 头 打 散后 并 用 清 洗剂 清洗 干 净 。同 时清 洗 后 的钢 绞 线 要 进 行 防 污 保护 。 塔顶 p e剥 除长 度 下 料 时 用 油 漆标 记 好 ， 此 时 由于钢绞线无法打散， 清洗时应特别注意清洗干净 ， 清洗 长度根 据预埋 钢管 和抗滑 长度 而定 。 ( 6 ) 切 丝及镦 头 ： 绞线清 洗完 成后 ， 在 绞线 两 端 打散后在端头约 1 2 c m 长度处平齐切掉外圈 6丝 ， 保 留中心丝 ， 然 后 将 钢 绞线 复 原 。复 原 后 用 l d镦 头器将 两端 的 中心丝 镦成 半 圆形镦 头 ， 边 丝 应 打磨 倒角 ， 以供挂 索牵 引用 。 3 1 2 hdp e管 焊接 ( 1 ) 焊接 长度 l 捍 一 l 。 z l 5 一a5 一l 6 一 l 7 一 l 。 2+ l 。 。式 中 ， l 为梁 端预埋 管 长度 及 钢垫板 厚度 之和 ( mm) ； a 为梁端 防水罩 长度 ( mm) ； l 为塔 端 连 接 装 置 长 度 ( mm) ； l 。 为 塔 梁 锚 固 装 置 长 度 ( mm) ； l 。 为 预 埋 转 向 内 钢 管 长 度 ( mm) ； l 。 为 hd p e外 套 管 进 入 塔端 连 接 装 置 长度 ( mm) ， 此 长 度须 根据焊 接时气 温 而定 。 ( 2 )hdp e圆管的连接采用专用发热式工具对 焊方式。其焊接工艺流程： 焊接准备一 hdp e管端 面刨平 一预 加热一 撤 离 发热 工 具 、 切 换一 加 压 焊 接 一 加 压冷却一 循 环 n 次一 焊接结 束 。 hdp e管焊接 前 ， 将 管 材旋 转 于夹 紧装 置 内并 将之 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 ， 焊 接 压 力必 须 保持至焊缝完全满足冷却时间且硬化后才能撤去。 3 1 3施 工平 台 ( 1 )塔外平 台 ： 塔 柱应有 拼装 辅 助施 工设 施 ( 支 架 ) 。故塔 外工作 平 台可铺 设 在辅助 施工设 施上 ， 塔 柱两 侧要有 通道相 连 。 ( 2 )梁底平 台： 由于索锚点大横梁在墩旁支架 上施 工 ， 平 台 设 在支 架 上 ， 平 台须 满 足 2 5 k n 的施 工荷载要求 ， 设走道。还应在翼缘板上预留 8个整 体张拉时吊装孔 ， 作为吊设备用。 3 1 4 张 拉端锚 具安装 ( 1 )安装前 ， 将锚具锚板和密封筒压盖拆下 ， 清 洁锚孔、 密封筒和锚筒 ， 将锚板按注浆孔在下 、 排气 孔在 上定位 好 ， 并 与锚板 孔对 正后焊 牢 ， 同时焊缝 要 求用 锌粉漆 重新 防护 。螺母旋 人支 承筒 1 5 mm。 ( 2 )中、 边跨 锚具组装件 的锚板上明显成排 的 中排 孔 的中心线 必须严 格控 制在 同一垂 直平 面 内。 ( 3 )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 5 mm； 中、 边 跨锚板 及塔 上分丝 管 锚 孔 也 必须 相 互 对齐 ， 以免 钢 绞线 打绞 。 3 1 5调 整护管 安装 在距梁下预埋管 口约 6 0 c m 的预埋管内壁位置 上， 均布焊上 3 个挡块 ， 并将调整护管放进预埋管内 的挡块 上 。 3 1 6 抗 滑锚 固套 筒安 装 锚 固套筒 安 装 在塔 端索 鞍 出 口处 ， 如 锚 固套 筒 中心线与拉索中心线偏差较大 ， 可对锚 固套 筒切割 加工 。 维普资讯 浦上大桥单索斜拉桥斜拉索施工技术 章国平 ， 陈潇曦 5 3 3 1 7张拉支 座安装 将张拉支座吊装到锚 固端锚具端部 ， 然后按支 座下的定位板孔对准部位再用螺杆将张拉支座与锚 板连 接稳 固。 3 1 8 hd p e护 套管 吊装 hd p e套管吊装前 ， 应先将按给定 的长度焊好 的套管运至塔下 ， 然后将梁端整圆式防水罩、 梁端防 护钢管 、 塔 端 连接装 置 、 塔 端锚 固装 置组 装 并 固 定好 。 安装时， 在套管两端头附近装上专用抱箍 ， 专用 抱箍 垫上 1块 3 5 mm 橡 胶 板 以增 加摩 擦 。然后 用塔 吊将套 管一 端 吊至 塔上 管 口附 近并 用 葫芦 挂好 。 按 以上 方法 将两侧 的 hd p e管 吊至塔 端后 ， 通 过张拉锚具最下一排的 1 根 钢绞线将其托住 ( 其挂 索张拉工艺与单根挂索张拉一致) 。 3 1 9 挂索顺序及传感器安装位置 由于 索 鞍转 向钢管 中问段 为 内外 管 形 式 ， 出塔 口处须把钢绞线按顺序排列整齐 ， 保证拉索在索塔 两侧一 一对 应 。 挂索顺序应 自下而上逐行进行， 同时传感器要 安装在 其不受 到外 界影 响 的一 根钢 绞线上 ( 图 3 ) 。 图 3传 感 器布 置示 惫 3 2 单 根挂 索 3 2 1 单根挂索工艺流程 钢绞线准备 ， 定位一两端锚具牵 引绳穿至预埋 管 口一 前 端 钢绞 线 穿 上 hdp e管 至塔 前 一 前 端 钢 绞线与预先穿过索鞍的中心丝连接一中心丝牵引绞 线 穿 过后 转 向内钢 管 一 前 端钢 绞 线 穿 下 hd p e管 一 前端钢绞线与前端牵引绳连接一前端钢绞线穿过 前端锚具一后端钢绞线与后端牵引绳连接一后端钢 绞线穿过后端锚具一循环 5 5次一单根挂索完毕 。 3 2 2 单 根挂 索工艺 ( 1 )将下 料 好 的单 根 钢 绞 线 拉 至 桥 面 穿 索 点 ， 钢绞线的一头( 称前端 ， 另一头称为后端) 用人工将 其穿过 hd p e管( 称后端 ， 另一端称为前端) 。 ( 2 )人工将钢绞线按事先约定好的顺序先后穿 过转 向内钢管 ； 继续将 钢 绞线 穿 出前 端 的 hd p e管 到达前端预埋管 口， 待前端钢绞线与牵引绳 的穿束 器连接好后， 在牵引绳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。 ( 3 )前端钢绞线 到位 ， 随即将后端钢绞线与牵 引绳连接 ， 同样在牵引绳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。 ( 4 )前后两端调整好钢绞线后 ， 单根挂索完毕 。 在单根挂索时 ， 应注意防止钢绞线 的 hd p e护套的 保护和打绞现象发生 。 3 2 3 单 根张 拉 单根 钢绞 线 穿 挂 后 ， 随 即用 yd c s 1 6 0手 提 式 单孔连续千斤顶进行 张拉和锚固， 直至每对斜索 中 的钢 绞线逐 根穿 挂 、 逐 根 张拉 、 逐 根 锚 固完成 ， 初 步 形成单股斜索。 ( 1 )索力均匀性控制 ： 为使每根索 中各钢绞线 索力均匀 ， 采用等张拉值法进行张拉， 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一根不受外界影 响的钢绞线上， 安装顺序为 ： 支座垫板一传感器一单 孔工作锚。随后张拉时每根绞线的拉力是按当时传 感器的显示变化值进行控制的。 通过以上索力控制 ， 索力均匀性可控制在每根 斜拉索的各股钢绞线的离散误 差不大于理论值 的 2 。 ( 2 )张拉力 ： 单根初始张拉力的确定应考虑箱 梁逐根受力后上挠抬升引起钢绞线位移损失索力和 张拉时的工作夹片回缩损失， 单根初始张拉力大小 应根据设计给出箱梁理论抬升量和夹片回缩损失值 确 定 。 ( 3 )工艺 要点 ： 安 装上 yl s d 1 6 0 1 5 0千斤 顶 。 加载至单根钢绞线设计应力的 2 o 时测钢 绞线伸长初始 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， 卸压至 3 mp a时测 回缩 值后锚 固。 在挂索结束后 ， 即拆 除传感器 ， 并按传感器拆除时的读数再进行补张拉。 在单根张拉完每一根绞线后 ， 应严格控制工作 夹片的跟进平整度。在单根张拉过程中， 两侧应同 时均衡进行加载， 力求两端伸长值的不均匀值应控 制在设计允许范围之 内。 3 2 4 梁端紧索、 减振器、 管口索夹及防松装置安装 ( 1 )紧索时 ， 在管 口索夹旁相应 的位置装 上一 套紧索器将索收紧 ， 然后将 预先裁好长度约为 1 0 维普资讯 5 4 桥 梁建 设 2 0 0 7年增刊 1 m钢绞线( 即假索) 填入索体相应位置周围空隙中， 使之成型至设计断面。 ( 2 ) 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 缩外胀原理， 使其 内外分别与索体 和调整护管壁紧 紧相贴 。 ( 3 )在成型的索体相应位置装上索夹并收紧螺 栓 ， 使索与索夹之间紧密。 ( 4 )安装 防松 装 置 前 ， 应 先 用 手 提 砂 轮机 切 除 锚头两端的多余绞线 ， 并预留一定的长度。要求绞 线 端 头平 整 、 光滑 。装 上 防松 装 置 ， 拧 紧锁 紧螺母 ， 以便有效地防止夹片松动。 3 2 5 塔端锚固装置、 减振器、 索箍及连接装置安装 抗 滑锚楔 紧后 ， 即可依 次进行塔 端锚 固装 置 、 减 振 器 、 索箍 及连 接装置 安装 ， 在 安装 过程 中要 注意减 振器处索体之间的密封 ， 以保证抗滑锚处灌浆时不 漏 浆 。 3 3 整体 张拉 3 3 1张拉机 具 采用 穿心式 yd c s 5 5 0 0 一1 0 0型千 斤 顶 进行 张 拉 ， 在张拉端( 锚点横梁) 通过张拉可调式锚具达到 张拉索股的 目的。 3 3 2 张拉 系统安装 整 体 张 拉 系统 包 括撑 脚 、 千 斤 顶 和 工 具锚 ( 图 4 ) 。张拉系统部件质量大 ， 工作平 台应足够安全 ， 每 个平台须承受张拉机