荊州長江大橋北汊主橋斜拉索安裝施工論文
摘要：荊州長江大橋北汊橋是一座大跨度預應力混凝土斜拉橋，主跨為500米，斜拉索共252根，總重達2692噸，索長規格多，安裝難度大，本文簡要介紹北汊橋南塔斜拉索安裝施工。
關鍵詞：斜拉橋 斜拉索 安裝施工
1 工程概況
荊州長江公路大橋北汊主橋為雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主跨500米，邊跨200米，斜拉索呈扇形布置。斜拉索采用PES7熱聚乙烯拉索，PES7冷鑄鐓頭錨錨固體系，橋面斜拉索布置最小間距4米，標準間距8米。北汊橋南塔共126根斜拉索，分PES7-139、163、187、211、241、253、265、283八種規格，斜拉索最長268米，索重達22.5噸。南塔位于江中心主航道，施工場地狹小，斜拉索安裝施工從船上索盤牽索上橋，先塔端掛設再梁端掛設，主梁施工采用8米前支點掛籃對稱懸澆施工工藝。
2 工藝流程
斜拉索的安裝施工穿插在主梁懸澆施工各工序中。實線框代表斜拉索安裝施工的主要工序，當斜拉索第一次張拉后即可同時進入下一根斜拉索安裝施工。
3 施工設備及布置
斜拉索安裝施工主要分為牽索上橋放索、塔端掛設、梁端掛設、索力張拉與轉換等，這些工作的完成要如下設施：
卷揚機牽索系統——牽索上橋，塔端掛索，梁端掛索
塔內張拉系統——索力張拉與索力調整
掛籃張拉機構——形成掛籃前支點，索力張拉與轉換
布置如下主要設備：
塔頂：上下游各布置3臺卷揚機：塔頂邊主跨各一臺，中間一臺。塔頂卷揚機平臺必須牢固可靠，確保卷揚機牽索時設備、人員的安全。
塔內：當前施工的每根斜拉索分別設立一套張拉機構，包括撐腳、張拉桿、千斤頂、油泵車等，共4套。塔內布索區域搭設滿堂腳手架，設置可移動的操作平臺。
梁端：掛籃前支點張拉機構包括張拉桿、撐腳、千斤頂、油泵車、滑車組等，掛籃前端焊接吊籠作為斜拉索張拉及索力轉換的操作車臺。
橋面：邊主跨各布置10噸卷揚機一臺，5噸卷揚機一臺；配備導向滑車，橋面邊兩側布置供斜拉索牽引平移的滾輪、牽索上橋的導向裝置。
橋下：鋼圍堰附近停泊方駁一條，船頭船尾放置水平轉向索盤各一個，方駁上堆放待掛斜拉索。
主要設備型號及數量統計表
序號 名 稱 單位 數量 備 注
1 塔 吊 臺 1 塔頂索導管位置能吊6噸
2 浮 吊 艘 1 30噸浮吊，吊運拉索
3 方 駁 艘 1 300—400噸放置索盤及斜拉索
4 卷揚機 臺 10 10噸2臺、5噸4臺 3噸2臺
5 滑車組 組 6 50噸4輪2組，30噸2輪4組
6 單輪滑車 個 8 與卷揚機配合使用變向
7 千斤頂 臺 8 850噸頂塔內4臺,500噸頂梁端4臺
8 油泵車 臺 8 與千斤頂配套
9 手拉葫蘆 個 20 10噸、5噸、2噸三型號
10 導向裝置 組 4 斜拉索上橋導向,在橋側邊位置
11 滾 輪 個 120 斜拉索在滾輪上牽引平移
12 電 梯 臺 1 人員及小型設備垂直運輸
4 安裝施工方法
對于小于6噸的短索，塔吊整盤起吊至橋面，上夾板后塔吊起吊斜拉索錨頭到索導管位置，塔頂中間卷揚機牽引錨杯進入塔內完成塔端掛設；大于6噸的斜拉索,用橋面卷揚機從索盤牽索上橋，塔頂兩臺卷揚機牽引錨頭進入索導管完成塔端掛設,橋面10噸卷揚機牽引梁端斜拉索錨頭至掛籃前端形成前支點。
4.1 斜拉索牽引上橋
斜拉索進場驗收后，用30噸浮吊整盤起吊放進索盤。橋面5噸卷揚機鋼絲繩與索盤內斜拉索錨頭捆綁連接，卷揚機牽引錨頭經過導向裝置轉成水平方向時，10噸卷揚機的鋼絲繩與斜拉索錨杯用提吊頭連接，解除5噸卷揚機與錨頭的連接，10噸卷揚機牽引斜拉索上橋完成放索。橋面上間隔8米設置滾輪，避免斜拉索牽引平移時PE保護層被劃破。主跨的斜拉索從邊跨向橋上牽引，方駁停靠在圍堰邊跨方向；邊跨的斜拉索從主跨向橋上牽引，方駁停靠在圍堰主跨方向。
4.2 塔端掛設
以邊跨兩根索為例，邊跨兩根斜拉索全部牽引到橋面上后，斜拉索長度大于邊跨已澆梁端的長度，所以塔端的錨頭此時平放在主跨靠零號塊位置。塔頂邊跨卷揚機下放鋼絲繩至橋面，與斜拉索用夾板連接，塔頂中間卷揚機從塔內下放鋼絲繩穿出索導管與斜拉索錨杯用提吊頭連接。塔吊在主跨零號塊附近兩點起吊斜拉索，同時塔頂二臺卷揚機提升斜拉索，此時斜拉索錨頭緩緩地由主跨向邊跨方向起升。一定高度后塔吊脫鉤，由塔頂兩臺卷揚機牽引斜拉索錨杯進入塔內，擰上錨杯大螺母，完成塔端掛設。
4.3 梁端掛設
邊主跨四根斜拉索依次完成塔端掛設，掛籃立模，吊點錨固，前支點張拉桿角度定位，牽引梁端錨頭與掛籃張拉機構連接形成前支點。以邊跨為例，在邊跨掛籃最前端建立牽索錨點，錨點與滑車組固定，邊跨10噸卷揚機放鋼絲繩穿過滑車組與梁端斜拉索錨頭捆綁連接。錨杯上安裝轉換連接頭及上叉頭，卷揚機牽引斜拉索使上叉頭與張拉連接桿用銷軸連接，形成掛籃前支點。掛籃前端千斤頂張拉，繼續牽引斜拉索接近第一次張拉噸位為止，梁端牽索時邊跨主跨應同側對稱進行。為減少上叉頭與張拉桿連接連接的水平牽引力，安裝施工了20對斜拉索后，張拉桿長度由2.4米接長至3.8米。
4.4 軟牽引
隨著主梁懸澆推進，斜拉索長度和重量不斷增加，梁端牽索形成前支點水平牽引力不斷加大。最后二節段斜垃索梁端牽索時，卷揚機設備最大牽引力已接近按垂度方式計算得出的斜拉索水平牽引力，由于邊跨最后二節段混凝土先澆后掛索，決定最后二節段邊主跨采用軟牽引進行斜拉索安裝施工。軟牽引實際上就是利用可變長度的鋼鉸線束作為柔性張拉桿接長斜拉索，以減少梁端水平牽引力。施工時先將斜拉索牽引至塔端臨時固定，塔內錨杯接長軟牽引，解除臨時錨固，用塔內千斤頂下放軟牽引至最大時，錨固軟牽引鋼鉸線，梁端卷揚機牽引斜拉錨頭與張拉機構連接形成前支點，塔端千斤頂再逐級張拉牽引鋼鉸線束，直到錨杯進入塔內，擰上錨杯大螺母完成塔端掛設。
4.5 斜拉索第一次張拉
四根斜拉索全部完成塔端、梁端掛設后，按監控指令要求對斜拉索第一次張拉，第一次張拉在塔內或者在梁端進行。斜拉索垂度不是很大時，第一次張拉用塔內張拉機構進行；施工最后近十個節段索的垂度很大，第一次張拉用梁端的張拉機構進行。在梁端進行張拉時，掛籃的張拉機構有可能隨斜拉索平行鋼絲的內扭力旋轉，斜拉索張拉的同時用手拉葫蘆對張拉機構施加反方向的力矩可約束并調整張拉機構的轉動。四根斜拉索要同步對稱分級張拉，每一級控制在15噸以內，以油壓表讀數控制。
4.6 斜拉索第二次張拉
第一次張拉結束后開始綁扎鋼筋，澆注混凝土，當混凝土澆一半時，使邊主跨及上下游的混凝土方量均衡、對稱，對斜拉索進行第二次張拉，調整索力和標高滿足監控要求。第二次張拉在塔內進行。按監控指令提供的噸位分級，確保四個千斤頂同步對稱的張拉，第二次張拉符合要求后，繼續澆完剩余混凝土
4.7 索力轉換
混凝土強度符合預應力張拉的強度后，對主梁內預應力筋進行張拉，張拉完后進行索力轉換。索力轉換就是將斜拉索對掛籃前支點的拉力轉換到預應力混凝土主梁上，解除前支點。索力轉換前斜拉索錨杯大螺母不受力，張拉機構撐腳內的大螺母受力，千斤頂張拉使錨杯往外拉動1厘米左右，往上旋錨杯大螺母使之與主梁錨墊板緊貼，千斤頂卸壓回油，此時張拉機構撐腳內大螺母不再受力，而錨杯大螺母受力，解除轉換連接頭即完成索力的轉換。索力轉換要求四個千斤頂同步進行張拉轉換，張拉轉換的噸位不宜過大。
4.8 斜拉索第三次張拉
斜拉索第三次張拉在塔內進行，同第一、二次張拉一樣，四個千斤頂要逐級對稱張拉，本次張拉要調整錨杯大螺母的位置在錨杯2/3處，避免錨杯上加墊塊。第三次張拉結束后，掛籃落架，行走掛籃，塔內張拉機構移至下根索，進行下一節段的施工。
5 結語
筆者參與了北汊橋南塔斜拉索安裝施工有幾點體會：
(1) 前支點掛籃的張拉桿設計抗拉強度至少是斜拉索張拉最大噸位的2倍，張拉機構使用前要做抗拉強度試驗，并定期檢查張拉機構使用情況，采取措施保證張拉桿作為前支點使用時不受剪力。張拉桿長度建議5米左右，長的張拉桿能減小梁端牽索的水平牽引力。
(2) 梁端及塔端牽引斜拉索時，各卷揚機性能狀況，滑車組，鋼絲繩，錨點，鋼絲繩及卡扣都要仔細檢查。
(3) 強調斜拉索張拉要分級同步張拉。。
(4) 在主梁現澆施工過程中，斜拉索減震可采取如下經濟可行的措施：
a 斜拉索與斜拉索鋼導管之間的縫隙用楔形木塞塞緊。
b 斜拉索上安裝索夾，索夾和橋面埋件用緊張器、鋼絲繩連接。
⑸ 梁端鐓頭錨錨墊板中心坐標很難按設計的理論坐標進行精確放線定位，要保證成橋后斜拉索在鋼導管內居中好安裝減震裝置，混凝土澆筑過程要不斷修正鋼導管的傾角。
⑹ 斜拉索存放采取防污、防油、防水、防火措施，斜拉索牽引平移設置滾輪，禁止硬拖擦傷PE保護層，制作專用吊具、夾具，保證起吊時斜拉索始終處于自由彎曲狀態。
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