长江大桥超长大直径斜拉索塔端牵引施工技术

PAGE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中交二航局四公司摘要本文以上海长江大桥斜拉索施工为背景，着重介绍超长、大直径斜拉索塔端牵引、张拉施工技术，以及斜拉索施工过程中的防扭转措施。关键字斜拉索塔端牵引防扭转1、概述上海长江大桥主桥为混凝土塔柱钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥，其跨径布置为92＋258＋730＋258＋92＝1430m。主桥索塔上布置空间双索面扇形斜拉索，每个索面23对（全桥另有4对0#索）低松驰平行钢丝斜拉索，全桥共192根。斜拉索为Φ7mm低松弛高强钢丝，抗拉强度为1670Mpa，斜拉索外热挤双层聚乙烯（PE）护套，内层为黑色PE护套，两端装配冷铸锚。其中17#～23#索为长索，型号在PES7-337～PES7-409之间，长度在294.896m～382.173m之间，重量在35.8t～56.2t之间。长索型号、规格统计见下表1。表1上海长江大桥长索规格统计表孙编号冈拉索型号厉单根拉索长度搜（戏m上）之单根拉索重量兆（施t厦）豆编号番拉索型号跪单根索长度幸（割m佳）芦单根拉索重量哨（误t滋）发B17拣7-337乌299.56吓3争36.368总Z17例7-337朽294.89梢6灭35.818抄B18铅314.05说4场38.077援Z18替309.32佩8征37.520痛B19见7-349怨328.61帽6独41.163摇Z19贡7-349重323.86阔1今40.583池B20动343.21头6衡42.943慧Z20焦338.39并3嗓42.355腹B21瞎7-379助357.88支1雪48.995他Z21变7-379蜓353.01乎2著48.345找B22围7-409橡368.23扒2出54.220柏Z22珠7-您409哭367.72姑8锐54.148快B23转378.52滋8少55.698招Z23云382.40胆8踢56.2552、长索施工难点根据施工经验，斜拉索采用塔端牵引、张拉施工工艺，可为施工节省大量人力、设备和材料。目前在国内外大跨度斜拉桥中，长索因牵引力大，一般采用梁端牵引、张拉施工工艺，如中国苏通大桥、日本多多罗大桥。按照原有的技术水平，本桥若采用塔端牵引、张拉施工工艺需要解决以下几个方面难题：①本桥长索梁端锚杯锚固在理论位置时，塔端锚杯牵引至锚箱并将锚杯螺母全部锚上丝牙时，塔端所需要的最小牵引力在331t～597t之间，因此施工时需要解决斜拉索大吨位牵引力的难题。②因塔内空间较小，选用常用设备不能满足塔内施工空间要求，需要开发新的设备、机具。③大直径斜拉索在牵引、张拉施工过程中容易发生扭转，因此在施工设备配置以及操作工艺上必须考虑到斜拉索扭转问题。3、长索塔端牵引牵引力分析长索牵引力统计以边跨B17-B23索为例，详情见下表2。由表中数据可知：索梁端锚杯锚固在理论位置后，塔端锚杯牵引至锚箱锚垫板并锚上一个螺母高度的丝牙后，此时牵引力在410t～597t之间。若斜拉索采用钢绞线牵引，单根钢绞线平均受力按照15.6t计算（0.6倍破断拉力），则最多需要39根钢绞线，目前国内类似桥梁从可施工性角度考虑，软牵引钢绞线孔数一般最大做到25孔（锚具钢绞线孔分布直径210mm）。直接采用钢绞线牵引，不但需将穿心千斤顶孔径制作到Φ300以上，而且施工操作难度大，存在较大施工风险。若采用软硬结合牵引方式，当塔端锚杯离锚垫板上口距离为60cm时，使钢绞线受力转化为张拉杆受力，则钢绞线牵引吨位在134t～242t之间，最多只需要16根钢绞线，可以满足塔内正常操作要求。表2主桥边跨斜拉索牵引力统计表否编号啊型号虎塔端锚杯离锚剩垫板上口距离罚L廉时钢绞线受力纯(孟t)唯二张索力枪(桃t)忆成桥索力诚(刑t)员距离笔0.6m逆时丽戴上锚环辨时鹰B23兵PES7-4宰09爬242随573坝666.2术758晃B22理PES7-4刑09违256侦597校654.6和748夹B21叼PES7-3骆79殖243漂580名625.4残690张B20匠PES7-3讨49芬200袋512咳614.7狐625束B19痒PES7-3纯49棕176斩482龟608.6屯613良B18把PES7-3澡37冤153瓜442腊597.3简582菌B17佩PES7-3陶37艘134地410惧579.8库5764、长索施工关键技术解决思路皮采用软硬结合谋牵引方式进行染斜拉索塔端牵撒引、张拉施工娱，解决斜拉索纳塔端大吨位牵挥引力问题。采乔用行星千斤顶包作为软牵引千来斤顶，以降低嚷斜拉索软牵引糟过程中设备使射用空间，同时委行星千斤顶可砖以加大软牵引歇力，减小硬牵怠引长度，从而洪减小索硬牵引冷过程以及张拉柴过程中塔内施狗工空间，达到绝塔内正常施工尸目的。通过恒对鸭张拉千斤顶设顶置防扭转设施壳，防止斜拉索志在牵引过程中盟发生扭转。挎5凶、稍长抹索塔端牵引施稻工解工艺黄5寺.1纲长索床软硬结合牵引政结构设置炸长索羊软硬结合牵引膜方式见据下董图摊1潮，图中采用张聪拉杆将索悬链效加长，减小软天牵引钢绞线受袖力。张拉杆长叙度满足塔端张胳拉时张拉设备徐正常使用要求延。千斤顶内反力架顶升板千斤顶内反力架顶升板驴图仔1王经软硬结合牵引独示意图偏德脊俘挪低才浪图烘2慕散行星千斤顶图袋片胃5旦.2驱长索雾软牵引设备渐软牵引设备采蹈用行星千斤顶居，肠由孕4袖个令150渣t浇千斤顶、内反残力架、顶升板阁三者构成的结喜合体，见胡上烛图科2割。行星千斤顶右设计行程为冰40cm到，设计锚具谱钢龙绞线孔数郊在迟3充9健孔以内。炕4浙个象150昆t铜千斤顶采用一翻台丛流量哲为败6肢5安升趴/宜秒非的躁油泵车通过分肠油器供油（普渴通油泵车军6勾倍的汇流量）俯，钢绞线街牵引过程中一牵个操作循环时替间撤为饺9朴0张～常12雾0过秒钟。行星千壮斤顶将反力架源与千斤顶溶为探一体，反力架耍不占用塔内空容间贩，袖另外船行星千斤顶吨庭位大、行程长爱、速度快，具周有其它类型千角斤顶不具备的边特点。估惑索妖酒畜熊前赌5灰.3进长索朽软牵引配置及很施工搜斜拉索软牵设毛施配置见湾右查图邮3肚。图中斜拉索片锚杯与张拉杆此之间通过拉杆策变径套连接，赶钢绞线与张拉涂杆之间通过钢青绞线连接套连婶接齿，没通过钢绞线与霞张拉杆来接长恋斜拉索长度，阁以减小斜拉索衣悬挂时产生的首张拉力。钢绞捎线牵引设备为销行星千斤顶，嘉此千斤顶内置族撑脚，作为工桶具锚反力架，症方形撑脚作为厕行星千斤顶与旨千斤顶内撑脚烤的反力架，工取具锚通过工具绩锚定位板与行最星千斤顶内撑寄脚连接，通过蜘调整工具锚定灌位板尺寸，实宗现工具锚型号筝变换，钢绞线见与锚具之间通原过夹片锁定。图3斜拉索软牵引设施配置图垄当遵斜拉索塔端锚雾杯在桥面带上挺时，连接好张筛拉杆以及钢绞薯线，并安装好日工具锚，同时鄙安装好塔内方慎形撑脚、行星来千斤顶以及内兔撑脚。用塔顶石起重设备空中在起吊斜拉索，逃将钢绞线以及亭工具锚穿越索字套管、方形撑此脚型、伪行星千斤顶内烘撑脚，通过工芝具锚定位板将尊工具锚锚固在炕行星千斤顶内甘撑脚上。然后息进入斜拉索梁特端牵引、锚固病施工。斜拉索拘梁端锚杯锚固轿好后，安装行巾星千斤顶顶面忧处工具锚，用惠行星千斤顶往魄复牵引钢绞线熊，将张拉杆螺飞母牵引出锚箱堪垫板，最后用右合页式垫板将望张拉杆螺母锚犁固在锚箱垫板晌上。图3斜拉索软牵引设施配置图篮料艺器弦怨图串4稠虑斜拉索硬牵引冻设施配置图毒巩摧丈火刘图烘5细律斜拉索张拉设看施配置图风5.4夜长索摆硬引配置及施稍工她斜拉索硬牵引钉施配置见宫上默图恭4起。浑用药钢绞线将斜拉俯索张拉杆牵引匪出锚箱垫板后疏，用浓螺母活垫板将拉杆螺誓母锚固在锚箱箭垫板上，螺母漠垫板成圆环型汗，分成两半。坏斜拉索软牵引陕完后，拆除行虚星千斤顶以及士钢绞线等设施不，安装撑脚和扯普通穿心千斤竿顶，将锚杯螺治母预先放入撑字脚内，用拉杆块将硬牵引加长森。用普通穿心榆千斤顶牵引斜济拉索，当斜拉俱索锚杯牵引出衣锚箱垫板后，遇取出螺母垫板课，下放锚杯螺沉母并旋上丝牙衔，完成硬牵引宁施工。疮5骄.皆5席长惰索张拉施工向斜拉索精确张蛮拉必须保证四稿根斜拉索同步暴牵引，以确保型索力精度，因敌此斜拉索精确浴张拉阶段需要呀考虑四根索同沿步牵引时的塔模内空间，此时乌需要将所有设枝备占用伸的存空间降至最低质高度，斜拉确骑张拉设施配置弄见感上羊图始5议。斜拉索硬牵独引完后，拆除抖方形撑脚与接谊长拉杆，立安装张拉酬设备，根据监邮控指令将索力滥张拉机至指定吨师位。屠5课.消6墨斜拉索防扭转巧施工座因斜拉索内部呀的钢丝存在大稠约廊3唉°胖的扭转角，致有使斜拉索在张货拉时会产生反晨向扭转力，该腔扭转力达到一秋定程度后势必林在张拉端释放司出来，此力将庙带动张拉千斤师顶的顶升装置姐一起旋转，损撕坏千斤顶，同盲时也极易发生漠安全事故。因混此陵必须对设备进汽行改进，避免丸此类现象发生湿。仍5态.庙6患.1吃斜拉索扭转力妹计算围以上海长江大浙桥最大型号索趁为例（蔬PES天7刊—光40馋9菌）砖，计算出每层土钢丝数量轻、理论角度俯、每层钢丝理披论受力贡、每层钢丝绕狠转半径储，扭矩面，计算数据见亮下表先3夏。速扭转力大小与登索型号以及索图张拉力有关，膊索型号大，钢草丝层数多，扭收转力大，索张浇拉吨位大扭转省力大。酬表弱3肤晓PES-40土9宇索在扭转力计虑算数据表挡索体科钢就丝分层纺每层钢铺丝数量搜每层钢丝理刚论老旋盈扭菜角度长每层钢丝理论撑最大稀受力（购k描N毫）承每层钢丝绕粥转半述径环(木m)献每层钢丝产生恶的驼最大秤扭矩恶（虎kN·属m寺）绪1皂1烈0.000廊22.3奶0兽0.000碎2嫌6显0.250冠133.9皇0.07卧0.004旋3墓12石0.500脂267.9呢0.14尘0.033疤4错18脸0.751橡401.8演0.21稀0.111泼5绍24摔1.001框535.7啄0.28战0.262茫6字30目1.251巩669.6罗0.35像0.512按7魔36栽1.501徐803.6趣0.42仁0.885醋8响42筒1.251籍937.5必0.49船1.404确9适48咬2.001运1071.4劝0.56减2.096啄10鹅54幸2.251森1205.3拥0.63理2.984普11灶60妇2.501与1339.3仪0.7纸4.092伶12秘66便2.750汗1473.2妄0.77帜5.446逝13塑12精3.000据267.9霸0.84柄1.178嚼合计怜409拦/字9129.3量/抄19.007雁5塘.柳6班.2稠斜拉索扭转防摔治措施而斜拉索加扭或肥者退扭对施工拳及结构危害较肾大。规格较大稠的斜拉索若无饲防扭装置，一吴旦退扭，退扭逆圈数多，索长务度以及钢丝应详力变化较大，康破坏性大。因击此肝索在生产以及叹施工过程中需果采取相应的防窃治措施。承压板感①饼斜拉索包装时摩，尽可能采用警较大索盘卷装雨斜拉索收，眠减少索绕盘产辩生的加扭应力始。承压板扁②粱斜拉索在桥面族展索、空中挂学索阶段，尽量虎将索绕盘时产窜生的加扭力释驼放。克③互斜拉索牵引阶筹段，采用软硬窑结合牵引方式膨，尽量减少钢雄绞线受力，防忘止索反扭时导慎致钢绞线扭转钱。殿④马斜拉索硬牵引舞与阵张拉阶段限制潜索扭转。斜拉顽索扭转时会带用动张拉杆以及难张拉杆螺母同乓时转动，千斤晒顶油缸与拉杆罗螺母之间的摩巷擦力太小，不状能克服较大扭缓转力，需采用刺防扭转装置，悲见培右甘图意6逢。浅图捉6昏中屋通过挤张拉杆螺母与悦承压板之间的蓄摩擦力克服索根扭转，承压板药将扭转力传递葱给千斤顶。胃厅切符图特6撑世斜拉索防扭转虫装置7、结束语浅长索塔端软硬闸结合牵引施工痕技术栋成功地应用于聪上海长江大桥培主桥斜拉索张现拉施工中，在冶整个施工过程准中跳工艺运作良好筛，有效地避免郑了斜拉索发生屿扭转。杠①秃采用行星千斤课顶作为软牵引季设备具有软牵航引力大、牵引听速度快以及占菜用空间小的优灾点。因行星千选斤顶牵引施工落速度快，可根臭据需要加长钢嗓绞线长度，使读斜拉索梁端牵档引力变小，减持小了索梁端施骑工工作量以及圆施工风险。同库时因软牵引力要大，可以减小价硬牵引长度，夹实现了塔内小岗空间下硬牵引斩施工。学③粉首次采商用锅“姓合页裙式垫拨板宿”防来对硬牵引张脏拉杆