斜塔斜拉桥平行钢绞线斜拉索施工技术

■高飞 王辉 俞琳琳

（中交第二航务工程局有限公司安徽芜湖241000）

斜塔斜拉桥平行钢绞线斜拉索施工技术

■高飞 王辉 俞琳琳

（中交第二航务工程局有限公司安徽芜湖241000）

斜拉桥作为传统桥梁的一种，作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型，在很多重大桥梁选型中被广泛采用。斜塔斜拉桥以其造型各异，线形优美，在带有景观性质的桥梁设计中已经有所应用。随着对桥梁景观功能要求的增加，斜塔斜拉桥应用越来越多。斜塔斜拉桥施工工况复杂，斜拉索长度因施工工况不同，索长变化大，平行钢绞线斜拉索索长不受工况限制，适用性较强。

平行钢绞线斜拉索斜塔斜拉桥

0 前言

工程概况

南京青奥公园步行桥位于南京青奥轴线中轴，起点位于青年文化体育公园内，终点在江心洲青年森林公园内。步行桥作为两岸旅游观光的纽带，以旅游电瓶车和行人为主，不考虑机动车的通行要求。

南京青奥公园步行桥工程主桥为主跨240m的双塔空间索面斜拉桥，边跨设置三个桥墩，其跨径布置为45+42+58+240+58+42+46.5=531.5m。斜拉索采用Φ15.2mm环氧型填充涂层钢绞线编束，全桥共4×9=36根斜拉索，最长170m，最大规格为15-55，根据索力的不同分别采用15-27、15-31、15-34、15-55四种不同规格的索件。

斜拉索设计寿命周期内考虑其可更换性，锚具采用可换型锚具。拉索体系具有良好的低应力状态下使用性能（0.1～0.4σb应力下通过锚固性能试验）。

图0-1 南京青奥公园步行桥工程主桥拉索总体布置图

1 总体施工方案和施工工艺流程

本工程钢塔为倾斜钢塔，钢塔和钢箱梁均在少支点支架上安装焊接，为先塔梁后拉索结构体系。钢塔、钢箱梁全部安装焊接完成后，安装斜拉索，并通过斜拉索张拉，逐步将钢箱梁荷载由原“临时支架支撑”转换至“斜拉索承受”，并在斜拉索张拉两轮次后，逐步将钢箱梁落架，直至支架荷载全部转移至斜拉索，如此完成桥梁受力体系转换。

斜拉索为钢绞线斜拉索，总体上采用单根穿束、单根张拉工艺。根据监控指令要求，斜拉索分两轮次进行张拉。每轮次均严格按照“两塔对称、上下游对称”原则，自索塔处短索往跨中方向长索逐根张拉。

2 平行钢绞线斜拉索安装

2.1 HDPE管吊装

斜拉索穿索施工，是将钢绞线逐根穿入自由段HDPE外套管、塔内锚具和梁下锚具内进行张拉。因此穿索前，需预先将HDPE管吊至主塔预埋管处并将其与主塔和箱梁临时固定。

2.1.1 穿入挂PE管用首根钢绞线

将首根钢绞线穿入HDPE外套管内，其塔端部分伸出100mm左右，并用细钢丝临时固定。该钢绞线的主要作用为：张拉后，HDPE外套管由于自重压在其上，使HDPE外套管崩直，方便以后顺利穿入其它钢绞线，同时其余钢绞线的索力将不受HDPE外套管自重的影响，确保张拉索力的准确性。该首根钢绞线在该束索张拉其余钢绞线张拉完毕后，作为该束索的最后一根工作钢绞线，重新张拉，无需拆除。

2.1.2 塔吊起吊

起吊外套管时，须用对讲机进行各岗位间的联系。对讲机主要分布在下列岗位：塔柱锚固端位置、塔外工作平台、主梁张拉端位置、桥面。

起吊前，应检查是否有阻碍小推车轮子前进的小石头、木棍等。起吊时应控制起吊速度，若在有风情况下起吊，这时塔吊提升管子的上升速度要慢。如果风太大，临时停止操作至风减弱。一旦管子起吊到位，在塔柱预埋管位置，使抱箍上的钢丝绳与塔柱预埋管连接，此时保证斜拉索外套管至预埋管距离约为1m左右，松掉塔吊，把荷载传至连接钢丝绳上。

2.1.3 张拉首根钢绞线

HDPE外套管临时固定后，去除绑扎首根钢绞线的细钢丝，将其向上穿过主塔固定端锚具、向下穿过主梁张拉端锚具后，分别打紧夹片。在主梁张拉端处，用单孔千斤顶张拉该钢绞线，使HDPE管绷直。该钢绞线所穿过的锚具孔位为锚具最上侧的孔位，HDPE管崩直后，其自重将直接压在该钢绞线上，随后的其余各钢绞线将不受或少受HDPE管自重和垂度的影响，确保索力的准确性。

2.2 钢绞线安装张拉

2.2.1 钢绞线牵引安装及预紧张拉

本桥采用机械方法安装钢绞线，其步骤如下：

（1）从塔柱操作平台上将两根8mm导向钢丝绳沿HDPE外套管内壁放下，在梁端上其穿过穿索板两侧上的导向孔后，其两端分别固定在塔柱和梁端的预埋管上。

（2）将梁上卷扬机牵引钢丝绳的一头转过塔根和主塔预埋管处的转向滑轮后，从塔柱操作平台上沿HDPE外套管内壁放下至梁端索预埋管出口处，与穿索板一端的卸扣连接；卷扬机牵引钢丝绳的另一头与穿索板另一端的卸扣连接，使钢丝绳形成一个闭环回路。

（3）从桥面上放线架上放出钢绞线，经桥面预埋管出口部的转向轮后，利用连接头，挂在穿索板上的槽口内。可一次挂两根钢绞线。

（4）启动卷扬机，钢丝绳牵引穿索板沿HDPE外套管内壁上行至塔柱预埋管出口处停止。同时，在主塔上，将塔内卷扬机钢丝绳牵引头从固定端锚具孔内穿出至塔柱预埋管出口。

（5）将钢绞线连同连接头从穿索板上脱出，并与塔内卷扬机钢丝绳牵引头连接。梁上卷扬机牵引钢丝绳带动穿索板下行至梁端处，等待下次穿索。

（6）启动塔内卷扬机钢丝绳将钢绞线从固定端锚具中穿出，安装工作夹片。

（7）从梁内将引棒从张拉端锚具孔内上穿至梁上预埋管出口处，并将钢绞线镦头与引棒头连接。

（8）人工将钢绞线牵引出张拉端锚具出口，卸除连接头与钢绞线的连接，安装夹片并打紧。随后将钢丝绳连接头穿入下一孔内。

（9）根据施工需要，若要安装单孔传感器监测索力，则在拉索的第二根钢绞线上安装，以监测索力。依次安装单孔传感器梅花垫片、单孔传感器、单孔锚具和夹片，并敲紧夹片（第一根钢绞线在HDPE管吊装时即已受力，其承担了HDPE管及其上附件的自重，为控制其余各根钢绞线间的索力均匀程度，减少HDPE管对索力的影响，实际穿索时，在第二根钢绞线上安装传感器）。

（10）利用单孔千斤顶，进行预紧张拉，张拉后顶压锚固此根钢绞线（因本项目PE外套管直径比以往偏小，为利于穿索时能径向收紧索体，便于腾出空间穿索，因此预张拉索力不易过大，具体多少视现场情况而定）。

（11）按上述（3）～（9）步骤穿索、张拉，直至该束所有钢绞线挂索完毕。

施工时，为利于钢绞线在HDPE管内穿索，钢绞线穿索张拉的顺序为从锚具最上排孔开始，直至最后一排孔为止。

3 平行钢绞线斜拉索张拉

3.1 钢绞线分级张拉及索力平均

根据设计要求斜拉索穿索完成后，依照监控指令进行第一轮、第二轮斜拉索钢绞线张拉，后中跨支架落架，箱梁荷载全部转移至斜拉索。斜拉索张拉以单根钢绞线为单元用单孔千斤顶逐根进行张拉，钢绞线张拉分两至三级进行，确保所有钢绞线受力均匀。

3.2 钢绞线张拉步骤

（1）在锚板上安装多孔反力架；

（2）用单孔千斤顶张拉安装有传感器的第二根钢绞线并顶压锚固，锚固力按预定张拉力进行控制（张拉力需考虑夹片内缩等因素）；

（3）用单孔千斤顶张拉下一根钢绞线，后续钢绞线的张拉力按等值张拉计算程序确定；

（4）重复第⑶步，直至最后一根钢绞线，并记录下最后一根钢绞线张拉的传感器显示读数；

（5）重复第⑵～⑷步，进行第二级张拉；

（6）比较此时传感器读数是否与目标值符合（一般仪表读数比设计应力小），若相差太大，超过了监控或设计的许可范围，则需进行补张拉，重复第2）～4）步，直至张拉到最后一根钢绞线时传感器显示读数与符合目标值要求；

3.3 斜拉索张拉顺序

3.3.1 第一次张拉时张拉顺序

（1）按两个主塔及上、下游同步对称张拉原则，依次张拉Z1→Z2→Z3→Z4→Z5→Z6→Z7→Z8，张拉控制力见表3-1；（2）主跨拉索张拉后，主塔支架已自动落架，拆除主塔支架；（3）按两个主塔及上、下游同步对称张拉原则，张拉背索B1。

表3-1 第一次张拉控制索力值（单位：kN）

3.3.2 第二次张拉时张拉顺序

按两个主塔及上下游同步对称张拉原则，依次张拉Z1→Z2→Z3→Z4→Z5→Z6→Z7→Z8→B1，张拉控制力见表3-2。

表3-2 第二次张拉控制索力值（单位：kN）

3.4 斜拉索张拉的索力控制及措施

3.4.1 斜拉索张拉的索力控制及措施

3.4.1.1 钢绞线张拉力软件计算

在钢绞线张拉施工中，前面已张拉的钢绞线的索力是缓慢衰减的（衰减幅度一般跟塔梁处两锚固点间间距变化幅度相关）。以8号索初张拉为例，对索力控制进行详细说明（其中目标索力值、塔和梁的变形均为陈述方便取假想值）：

监控组的斜拉索安装指令：索力目标值3825KN，在此索力下桥面锚点标高增量值0.01m。钢绞线总根数85根。

计算出单根钢绞线的索力时需要输入以下数据：

钢绞线的弹性模量（E=195000Mpa）、单位长度重量（q=1. 19kg/m）、截面积（A=140mm2）；

拉索外套管单位长度重量（g=8.842 kg/m）；

张拉端和固定端锚点坐标；

整索钢绞线根数（n=85）

该索的张拉索力为3825KN

在总索力作用下塔柱变形：△x=0 △y=0 △z=0

主梁变形：△x=0 △y=0 △z=0.01

3.4.1.2 张拉监控

为监控索力变化，并验证张拉精度，在第一索施工时将安装传感器。在现场施工中，桥面有专人对安装在第一根钢绞线上传感器的读数进行记录，并同步和电算的张拉计算值进行对比，实现计算和实际张拉过程的双控。

若传感器读数值与计算值数据吻合，说明监控或设计提供的数据与实际施工一致，则后续张拉施工仍可按监控或设计提供的数据计算并进行张拉；若传感器读数值与计算值数据存在差异，说明监控或设计提供数据与实际有差异，需立即报监控单位，并由监控单位作出是否调整的决定，并在后一级张拉中随之调整。

4 斜拉索防腐处理

斜拉索张拉完毕并经监控单位确认索力满足设计要求之后，可进行附件安装和防腐处理。本项目附件安装和防腐处理工作主要包括：防松压板、减振器安装、索夹安装、延伸管安装、防水罩安装、涂抹防腐油脂和保护罩安装等。

调索力完毕后根据更换钢绞线的预留长度（依据设计要求）切断钢线。南京青奥公园步行桥工程斜拉索端部防腐方案为防腐压板和锚板之间灌蜡，然后在外露部分绞线四周涂抹蜡油的方案。

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-6-473-2