钢桁架拱桥吊杆安装及监控工艺

摘要：文章以秦皇岛市大汤河桥为例，较全面地阐述了钢桁架拱桥吊杆（索）安装、索力调整及施工过程中的监控措施。

关键词：钢桁桥拱桥；吊杆安装；安装过程监控

中图分类号：U448 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0096-02

1 工程概况

秦皇岛市大汤河景观桥为中承式钢桁架拱桥，桥梁跨径35+80+35=150m，中间拱为中承式，两侧拱圈为上承式飞燕形式，拱圈由上弦拱肋和下弦拱肋两部分组成，之间采用焊接工字钢连接形成平面桁架，与两拱圈连接部分采用节点板栓接，横桥向两片拱肋之间采用横撑连接。中跨下承式部分吊杆采用两种形式，除6号吊杆采用外径30mm的钢拉杆外，其余均采用OVM.GJ15-3CR型钢绞线整束挤压拉索。

2 吊杆安装工艺流程

吊（索）杆安装需与桥面系配合施工，工艺流程如下：0#吊索【横梁定位（位置、高程）→挂索→吊杆下端连接→复测标高是否达到设计要求→吊杆调整】→1#吊索【横梁定位（位置、高程）→挂索→吊杆下端连接→复测标高是否达到设计要求→吊杆调整】→0-1#间纵梁焊接→（顺序安装吊索、横梁、纵梁）→桥面系焊接→全桥标高复测→全桥调索→吊杆锁定。

吊杆简图如图1所示。

3 吊（索）杆安装

将吊索水平运至桥面起吊位置，用升降车将组装好的吊索竖直吊起，将上叉耳螺孔对准拱桥的拱肋板孔，用柱销锁紧；将下叉耳的螺孔对准桥面肋板孔，用柱销锁紧（以此类推分别安装其余吊杆）。根据高程进一步调整调节套筒，使桥面完全达到设计高程后锁紧螺母。

安装注意事项如下：

（1）加强监测工作，利用监测数据分析施工现状并采取相应的处理办法。

（2）吊杆索在运输过程中不能有损坏，尤其是HDPE外防护层。

（3）吊杆索安装前要检查牵引设备、吊具、支承架、牵引绳等机具是否有足够的工作能力，各连接处要安全可靠。

（4）采用对称调索，记录要全面无误。

（5）调索顺序和桥面标高要符合设计和监测要求。

4 吊索索力调整

吊索（杆）力的大小与均匀程度直接影响到桥梁成桥时的线性、各结构的内部应力分布以及使用中的荷载效应，最终对桥梁的美观、安全以及使用寿命起到十分关键的作用。

4.1 吊杆力调整

吊杆力调整的目的主要有以下3个方面：

4.1.1 使得桥梁的吊杆力与理论值相符，达到均匀的程度并达到设计要求。

4.1.2 桥梁线性平顺，误差符合规范要求。

4.1.3 结构内力（桁架拱及主梁应力）分布均匀，在调整吊杆力过程中保证桁架拱及主梁的内力不发生明显的变化。

4.2 吊杆力调整步骤及方法

4.2.1 吊杆力的初步测量。吊杆力采用频率式吊杆力动测仪进行测量。

4.2.2 理论计算。采用空间有限元分析程序MIDAS CIVIL进行理论计算，得到正常施工的理论吊杆力。再在模型中输入初测吊杆力，经过调整，在模型中使得吊杆力达到正常施工的理论吊杆力。

4.2.3 第一次调整吊杆力。吊杆力采用压力传感器及频率式吊杆力动测仪进行测量。压力传感器用于吊杆张拉阶段对张拉吊杆的吊杆力进行测定，同时对吊杆力动测仪的动测系数进行标定。频率式吊杆力动测仪用于各调整阶段已调整的吊杆进行吊杆力测定。拟定按照从两边对称向跨中的顺序对吊杆力进行依次的调整。目的是使得吊杆力初步接近设计要求，并得到准确的吊杆力实际值，对吊杆力动测仪完成系数标定。

4.2.4 第二次调整。由于已采集到准确的吊杆力实际值，在经过模型理论计算后，对超出规范要求的吊杆逐一进行最终调整，使得达到设计要求，且保证吊杆力的均匀。完成此次的吊杆力调整工作。

5 过程中的监控措施

5.1 吊杆力的监控

吊杆力采用压力传感器及频率式吊杆力动测仪进行测量。压力传感器用于吊杆力张拉阶段对张拉吊杆的吊杆力测定，同时对吊杆力动测仪的动测系数进行标定。频率式吊杆力动测仪用于对各施工阶段已形成的吊杆进行吊杆力测定。

频率式吊杆力动测仪由加速度传感器、频率采集仪和便携式计算机组成。其原理是首先通过环境随机振动法测定斜拉吊杆的振动频率，然后按修正的振弦计算公式计算斜拉吊杆的拉力。

用环境随机振动法测定吊杆的振动频率。采用专用夹具将加速度计固定在吊杆上，以测定吊杆的横向振动。测量时不必对被测吊杆进行人为激振，加速度传感器将采集到的被测吊杆的随机振动信号转变成电信号经激励放大器放大后送到FFT信号分析仪中进行频谱分析，得到被测吊杆的横向振动频率，最后由嵌入式中央微处理器综合运算得到实吊杆力。

对于某一根确定的吊杆，式（2）右边的w、l、g都是已知的，如果能确定fn，并确定相应的n，便可求得吊杆

力T。

测试工况：每根吊杆每次调整到位后对两侧相邻3对吊杆进行测试。

5.2 主梁线性的监控

在每根吊杆所在处横截面的桥面上布设3个测点，分别位于桥梁中线及各距离中线2.5m处，在第一次张拉前对其进行测量，并在吊杆调整过程中实施即时监控。全桥13对吊杆，故共布设39个测点。

5.3 结构应力的监控

选取主梁最不利截面即跨中与中跨1/4截面处，共3个截面。应变计分别布设于此3个截面纵梁的上下缘及横梁的上下缘处。在吊杆调整过程中，及时对应力进行测量，保证横梁及纵梁的应力不发生突变，保证桥梁吊杆调整过程中的结构安全。

5.4 拱脚水平位移的监控

按本桥的结构特点，桥面发生扭曲时对刚性节点影响最大，而本桥刚性最大节点位于4个梁拱的拱脚部位，故在吊杆力调整施工过程中，在此4个部位设置位移计（或千分表）观测其水平向变化以控制施工。

6 结语

吊杆（索）施工完成后对全桥进行了静力荷载试验，通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和应力，确定桥梁结构在试验荷载作用下的实际受力状况满足设计及规范要求，并通过现场加载试验以及对试验观测数据和试验现象的综合分析，对桥梁结构做出了总体评价，为工程验收提供了技术依据。

作者简介：栗丰（1976—），男，河北秦皇岛人，秦皇岛市政建设集团有限公司工程师，研究方向：工程技术。

（责任编辑：叶小坚）