恩施红旗大桥体系转换施工技术

1、恩施红旗大桥体系转换施工技术摘 要：恩施红旗大桥为（25+65+152+65+25）m五跨连续双塔双索面预应力混凝土自锚式悬索桥，体系转换是自锚式悬索桥整个施工过程中最重要的一环。本文以该桥为实例, 结合国内外同类桥梁施工经验, 介绍和总结体系转换施工技术原理、施工方法和施工措施。 关键词：自锚式悬索桥；体系转换；施工技术中图分类号：U448.25 文献标志码：AConversion Technology of Enshi Hongqi Bridge System Abstract: Enshi Hongqi Bridge is (25+65+152+65+ 25) m, five-span

2、continuous double-tower double-cable prestressed concrete self-anchored suspension bridge. The system conversion is the most important part of the whole construction process of self-anchored suspension bridge. In this paper, take the bridge as an example, combined with similar domestic and internati

3、onal bridge construction experience, introduced and summarized the system conversion construction technology principles, construction methods and construction measures. Key words: self - anchored suspension bridge; system conversion; construction technology1 工程概况红旗大桥位于湖北省恩施市市区北侧清江上游红庙坝，大桥东接恩施市红庙经济开发

4、区，西接旗峰坝村旗峰大道，是连接恩施城北新区与老城区的主要通道。主桥为（25+65+152+65+25）m五跨连续双塔双索面预应力混凝土自锚式悬索桥，主梁为预应力混凝土结构，采用线形流畅的鱼腹式箱型截面；索塔采用凯旋门型桥塔，塔柱采用矩形实心截面，塔身高44m；主缆横桥向设计为2根，横向间距17.7m，矢跨比约为1/6；吊索采用高强镀锌钢丝平行集束为索体，吊索上端采用销接，下端采用带连接拉杆的冷铸锚，吊索沿顺桥向间距6m。大桥总体布置见图1,主梁断面见图2。图1 桥型布置 单位：cm 图2 主梁断面图 单位：cm2 体系转换方法自锚式悬索桥体系转换有“顶升法”、“落梁法”和“吊索张拉法”三种。

5、“顶升法”是通过降低索鞍完成主缆和吊索的安装,然后再顶推塔顶索鞍实现体现转换。“落梁法”是将加劲梁抬高到一定高度后进行吊索的安装, 通过逐步松顶、卸架的方式，使加劲梁由临时墩支承逐渐转至主缆支承，实现体系转换。“吊索张拉法”通过张拉吊索将加劲梁由临时墩支承逐渐转至主缆支承，实现体系转换。顶升法所需千斤顶吨位大，且顶推时需同步作业，施工及控制均较为复杂，目前国内很少采用。“落梁法”和“吊索张拉法”均仅需要千斤顶和吊索张拉接长杆两种设备，是自锚式悬索桥体系转换常用的两种方法，但考虑到恩施红旗大桥为五跨连续预应力混凝土自锚式悬索桥，从空缆到成桥过程中主缆位移较大，采用“落梁法”施工质量难于控制，而“

6、吊索张拉法”通过适当增加吊索张拉接长杆，使施工和操作更简单，质量更容易控制，因此该桥选用“吊索张拉法”进行体系转换。3 吊索张拉方案确定原则结合以往自锚式悬索桥体系转换经验，经理论计算分析，吊索张拉的顺序和初次张拉力遵循以下原则1：（1）体系转换后悬索桥各构件的受力和线形符合设计和规范要求。（2）确保吊索张拉全过程塔和加劲梁的安全，并保证足够的安全储备。（3）吊索上、下吊点连线不与钢套管相接触，以免吊索与套管间强力挤压，划伤吊索或损坏套管。（4）吊索张拉分两个循环进行，第一循环的目的是进行体系转换，保证所有吊索能够安装上锚头的锚环，即可以拆下张拉接长杆。第二循环在落架后进行，目的是将吊索力调整

7、至理论值，理论上在二期铺装施工完成后吊索力自动增长至成桥吊索力，但根据实际经验，由于二期恒载并非理论计算中采用的完全均布荷载，因此需对部分吊索力进行调整。（5）吊索张拉次数、张拉吊索的千斤顶数量、张拉接长杆的长度尽量少或者短。4 体系转换施工准备4.1 技术准备（1）对已安装索夹的螺杆轴力再次进行复查，并使用螺杆拉伸器再次复拧。（2）根据实测箱梁线性、主缆线型、索夹位置、主、散索鞍间的实际里程、跨径以及预偏量等初始数据，并采集塔根部、吊杆预埋钢套管处等元件的应力数据，修正张拉顺序以及张拉力。4.2 张拉接长杆设计体系转换前主缆处于空缆线形状态，吊索在主缆上的吊点到梁体锚固点之间的距离大于吊索无

8、应力长度，为使吊索下端锚头与梁体上的锚点重合，必须设置加长杆将吊索锚头张拉至锚点。为了使用方便和倒用节省材料，张拉接长杆采用分段设计，每段长度2.5m，材质选用40Cr，外径与吊杆锚头内径匹配。4.3 体系转换张拉设备根据本桥体系转换施工工况需求，共计需要张拉千斤顶16台，其中400t的12台，500t的4台。张拉油表均采用0.4级精密油压表，经有资质的检测机构配对校正后才投入使用。5 体系转换吊索张拉步骤5.1 体系转换吊索张拉吊索张拉施工是体系转换施工的关键工序，张拉施工以监控单位提供的张拉顺序为依据，以张拉控制力为主进行控制。通过15个阶段的吊索张拉施工到达设计脱模张拉力，并在张拉的过程

9、中，进行主索鞍顶推，其施工步骤见表1。5.2 索鞍顶推在体系转换过程中，由于吊索张拉使主缆的张力不断增大，这将给索塔带来很大的水平推力。为了平衡索塔两侧的水平力，防止索塔出现较大的偏移量，导致塔根应力过大，需要改变索鞍的位置，使索鞍向主跨方向推移。本桥主索鞍顶推分两个阶段进行，第一个阶段在第四阶段吊索张拉完成后进行，将主索鞍顶推移动即可，第二阶段在第七阶段吊索张拉完成后进行，本次顶推要求将主索鞍顶推至设计位置，然后进行永久性锁定。5.3 索力调整体系转换完成后进行桥面铺装，主缆线形及索力等均会发生变化，因此需要整体调整索力。索力调整与体系转换中吊索的张拉方法一样，从中跨跨中和边跨向主塔方向对称

10、调整，吊索索力调整步骤见表2。表1 体系转换吊索张拉施工步骤步骤操作内容1张拉21号吊索至240kN，张拉22号吊索至240kN2张拉1号吊索至208kN，张拉42号吊索至218kN3张拉20号吊索至300kN，张拉23号吊索至310kN4张拉2号吊索至265kN，张拉41号吊索至270kN5主索鞍部分顶推6张拉19号吊索至415kN，张拉24号吊索至425kN7张拉18号吊索至520kN，张拉25号吊索至525kN8主索鞍顶推到位9张拉17号吊索至650kN，张拉26号吊索至650kN10张拉3号吊索至1490kN，张拉16号吊索至1450kN，张拉27号吊索至1450kN，张拉40号吊索至

11、1500kN11张拉4号吊索至3000kN，张拉5号吊索至2000kN，张拉14号吊索至2000kN，张拉15号吊索至2880kN，张拉28号吊索至2890kN，张拉29号吊索至2000kN，张拉38号吊索至2000kN，张拉39号吊索至3000kN12张拉5号吊索至3550kN，张拉6号吊索至3500kN，张拉13号吊索至3500kN，张拉14号吊索至3350kN，张拉29号吊索至3390kN，张拉30号吊索至3500kN，张拉37号吊索至3500kN，张拉38号吊索至3500kN13张拉6号吊索至3570kN，张拉7号吊索至3500kN，张拉12号吊索至3500kN，张拉13号吊索至334

12、0kN，张拉30号吊索至3360kN，张拉31号吊索至3500kN，张拉36号吊索至3500kN，张拉37号吊索至3560kN14张拉7号吊索至3450kN，张拉8号吊索至2500kN，张拉11号吊索至2500kN，张拉12号吊索至3275kN，张拉31号吊索至3295kN，张拉32号吊索至2500kN，张拉35号吊索至2500kN，张拉36号吊索至3415kN15张拉8号吊索至2642kN，张拉9号吊索至2868kN，张拉10号吊索至2610kN，张拉11号吊索至2510kN，张拉32号吊索至2510kN，张拉33号吊索至2610kN，张拉34号吊索至2734kN，张拉35号吊索至2638k

13、N表2 索力调整施工步骤步骤操作内容1张拉21号吊索至3550kN，张拉22号吊索至3780kN2张拉1号吊索至3450kN，张拉42号吊索至3715kN3张拉20号吊索至3750kN，张拉23号吊索至3850kN4张拉2号吊索至3750kN，张拉41号吊索至4100kN5张拉19号吊索至37355kN，张拉24号吊索至38855kN6张拉18号吊索至3805kN，张拉25号吊索至4005kN7张拉17号吊索至3890kN，张拉26号吊索至4135kN8张拉3号吊索至3885kN，张拉16号吊索至3790kN，张拉27号吊索至4050kN，张拉40号吊索至4220kN9张拉4号吊索至3890k

14、N，张拉15号吊索至3700kN，张拉28号吊索至3930kN，张拉39号吊索至4215kN10张拉5号吊索至3725kN，张拉14号吊索至3570kN，张拉29号吊索至3765kN，张拉38号吊索至3985kN11张拉6号吊索至3540kN，张拉13号吊索至3450kN，张拉30号吊索至3595kN，张拉37号吊索至3750kN12张拉7号吊索至3335kN，张拉12号吊索至3300kN，张拉31号吊索至3395kN，张拉36号吊索至3500kN13张拉8号吊索至3165kN，张拉11号吊索至3140kN，张拉32号吊索至3175kN，张拉35号吊索至3285kN14张拉9号吊索至3095k

15、N，张拉10号吊索至2975kN，张拉33号吊索至2975kN，张拉34号吊索至3095kN6 体系转换注意事项体系转换过程中必须注意的事项为2：（1）成立体系转换施工领导小组，统一指挥吊索张拉工作。（2）体系抓换前必须对索鞍和压盖进行检查， 确保体系转换时主缆丝股不能在鞍槽内产生滑移。（3）体系转换前须对索夹螺栓的紧固情况进行复检。（4）使用千斤顶张拉前检查千斤顶与油压表是否配套。（5）张拉过程中要经常检查张拉接长杆连接是否良好。（6）体系转换过程中应进行索力、主缆线形、索塔偏移等的同步监测。（7）由于体系转换过程中吊索需同步张拉，在多根吊索同时张拉的情况下，应在每级张拉完成并进行锚固后，再

16、进行下一级张拉。7 结 语 自锚式悬索桥体系转换的关键在于寻求合理的成桥状态。主梁在一期恒载作用下的线形及控制截面的应力状态作为体系转换过程的控制目标，而将吊索索力、索塔根部应力作为约束条件，将主缆成桥线形作为校核条件，由此来寻求满足施工控制目标的张拉路径，确定吊索的张拉程序。 自锚式悬索桥结构响应对施工几何误差的敏感性很强，且呈现出明显的非线性特征，几何误差导致空缆线形产生误差，进而使吊索索力、主梁应力等产生伴随误差。主要有：鞍座纵桥向安装误差、主缆锚固间距误差、主缆长度误差及吊杆预埋钢套管安装误差等。在误差调整与控制时应首先校核调整鞍座纵桥向安装误差，然后通过锚具垫片、索鞍垫片来进一步细微调节。吊杆预埋钢套管安装位置除了安装精度要高，同时在计算预偏量时要充分考虑混凝土主梁拱度和收缩