丹阳北二环大桥主塔斜拉索施工工艺探讨

唐志俊 史建伟 中交三航局南京分公司

1 工程概况

丹阳市北二环大桥改建抢修工程为一座塔墩梁固结的独塔双索面混凝土斜拉索桥，计算跨径为89.2+109.2(m)，边跨距离主塔中心线67 m处设置一个辅助墩。主塔为矩型断面，桥面以上塔高55 m，桥宽36.2 m(含风嘴)。桥面拉索标准索距 6.5 m，塔上拉索索距 2～4（m）。

斜拉索采用Φ7镀锌高强平行钢丝成品索，标准强度为1670 MPa，拉索采用双层PE护套，两端均采用张拉端冷铸锚（如图 1、图 2）。

图1 斜拉索示意图

图2 斜拉索结构图

全桥共设斜拉索2x15对，分Φ7-223、211、187、163、139 合计 5 种规格。

索号表示：

主跨索Z01-Z15；

边跨索B01-B15。

最大索（Z15）长 112 m,重约 8.3 t。

最大成桥索力为：Z13：568.6 t。

主跨拉索间距6.5 m，边跨拉索标准间距 6.5 mm，锚固区 3～4.5(m)。

主跨、边跨、主梁都采用前支点挂篮悬臂浇筑施工工艺。

前支点体系转换最大索力（B14）：520.2 t。

二次最大张拉力(B14)：298.7 t。

斜拉索安装施工工艺流程如下：施工准备-拉索塔端挂索（临时锚固）-桥面展索、梁端拉索锚头按设计位置定位-挂篮弧首锚固-塔端拉索牵引锚固-主边跨塔内张拉-索力转换-调索-安装上下减震器及锚具防护罩-防腐处理-安装桥面拉索不锈钢保护套。

2 斜拉索挂索

斜拉索挂索是将斜拉索的两端，分别穿入梁上和塔上预留的索孔（索导管），并初步固定在索孔端面的锚板上。斜拉索挂索是斜拉桥施工中极其重要的一个环节，只有掌握了挂索技术，才能加快斜拉索安装速度，从而缩短主梁标准段施工周期，加快施工进度。

2.1 斜拉索塔上挂索工艺

根据索重、索长、索的牵引力以及不同的施工区段可分别采取不同的施工方法，分别叙述如下：

前期：1#～6#索因索长小于55 m，索重小于3 t，采用桥塔根部放索方案。用塔吊直接起吊，放索到桥面以上高度，横移斜拉索至施工区段，松钩使斜拉索下落至桥面适当长度后，用桥面卷扬机把斜拉索拖至待装锚管附近，拖拉距离以满足挂索要求为宜。放索时拆下螺母，装上牵引装置，为挂索作准备。此阶段不需放索盘，直接从地面起吊上桥,索离开地面后,静停几分钟,让其自由旋转释放扭力。

中期：7#～10#索因索长大于55 m，索重小于7t，采取桥面放索方案。通过桥面吊机将索吊上桥、装盘，桥面索盘倒运通过平板车完成。塔端通过塔外卷扬机提升放索，在放索过程中直接上塔完成塔端挂索过程，梁端通过卷扬机拖拉到索道管附近完成全部放索。8＃索在7#索施工完成后及时上桥，在7#梁段养护过程中，放索到位适当位置并做好挂索的准备工作。重复以上施工过程完成7＃～10＃的放索任务。

后期：10#～15#索采取桥面放索方案。索长大于80 m，为了尽可能地释放扭力,此阶段的索在桥面通过桥面卷扬机牵引完全展开。展开时先用平板车把索倒运至梁端,然后用桥面卷扬机把索向塔端牵引至索完全展开。

2.2 斜拉索梁上（挂篮端）挂索工艺

上索头在塔上临时锚固后，可用塔吊二次吊索，将下锚头吊起，放在锚头小车上，索下放置尼龙托轮和托棍，卷扬机牵引直接把索展开。在距离下锚头后数米处安装哈夫夹和卷扬机滑轮组，挂蓝端龙门架配合，牵引拉索，把下锚头喂进梁下索导管，锚头露出锚箱锚板后，按设计要求的外伸量，旋合锚杯螺母，螺母要离开索导管垫板一定距离（大于4 cm）不要碰触锚垫板（见图3、图4）。安装弧首连接杆组件，安装弧首张拉撑脚和千斤顶，将拉索在弧首处锚固。图5为梁上挂索示意图。

图3 梁上挂索示意图

图4 塔上挂索示意图

图5 梁上（挂篮端）挂索示意图

2.3 斜拉索安装牵引力计算

根据拉索的长度、上下两端锚垫板中心距离，可估算出牵引力T，拉索上端离塔柱上相应索孔锚板端面的距离ΔL为:

式中：

L0--上下两端锚垫板中心距离；

ω--拉索单位长度重量；

L--拉索长度；

LX--拉索长度水平投影；

T--牵引力；

A--钢丝截面积；

E--弹性模量。

施工前根据设计提供的索力及斜拉索相关技术参数，对每对索张拉时锚杯螺母刚旋平锚杯端面时的牵引力进行计算，来确定拉杆长度和预留长度（见图6）。

图6 安装索力计算图式

3 斜拉索张拉

3.1 张拉准备

(1)在成品索挂索完成后，塔内张拉前的准备工作也要立刻进行。

(2)拆除挂索时使用的牵引头，选择与成品索锚头内部螺纹相配套的变径套，旋入锚头内。此时应该注意，变径套所有螺纹一定要旋入锚头的内螺纹底部，多余的螺纹部分应留在外面。

(3)将千斤顶的撑脚安放到合适的位置，使之在装拉杆及千斤顶就位时不要移动。撑脚的中心与锚具中心，应保持同心，不得有偏心的现象，以免在以后的张拉中将锚具的外螺纹拉伤。

(4)装入拉杆时到位后,千斤顶就位。千斤顶在放下时要轻，和撑脚的接触面要平，并且要求对中。

(5)装配螺母。螺母装上后不要旋得太紧，以便给千斤顶活动的余地。应离千斤顶1-2(cm)，这样有利于调节千斤顶、撑脚与锚具的中心位置。同时，也有利于千斤顶的供油。

3.2 张拉顺序（以监控指令为准）

(1)第一次，斜拉索牵引到位，连接张拉杆，挂篮模板调整到设计标高，开始张拉，使张拉力到达指定控制标准。

(2)第二次，梁段混凝土浇筑至1/2时，使张拉力到达指定控制标准,梁段全部混凝土浇筑完成时，根据挂篮标高或再次张拉调节。

(3)第三次，在主梁预应力束张拉完成后，启动千斤顶将调节拉杆拉出，然后向前旋动下锚锚圈，使其紧密贴合锚下垫板，卸除斜拉索与挂篮的连接拉杆组件，实现体系转换，使得原先锚固于挂篮的索力转换到主梁上去。当已浇梁段完成体系转换后，同时对本梁段的拉索进行第三次张拉调整索力。

3.3 张拉工艺

(1)接通油泵和千斤顶的油管，检查精密压力表是否与千斤顶相符，在未张拉之前，可以在空载的情况下活动两个行程，确保千斤顶在张拉时无任何问题。

(2)启动油泵，在张拉过程中成品索缓慢上升。与此同时，应将成品索的锚圈缓慢下旋，使其不致离锚垫板的位置过高。

(3)当达到设计、监测监控给定的张拉吨位后，应先稳住油压，检查索力值是否正确。然后旋紧螺母，使螺母能与锚垫板充分结合。

(4)最后卸除油压回油、关机、断电、完成张拉的全过程。

3.4 张拉施工要点及安全措施

3.4.1 张拉施工要点

(1)施工要严格按设计所提出的张拉程序及张拉力进行。如施工中出现异常现象，应停止施工，并及时报请现场监理和设计，待查明原因，采取措施后再继续施工。

(2)千斤顶、油泵等整个加载系统在施工前必须标定，以确保张拉控制的准确性。施工中应同时观察油压表读数，是否同设计计算值等同，确保张拉力控制在标准范围内。

(3)当张拉设备如千斤顶、压力表等损坏或超过规定使用期限，应重新进行标定。

(4)张拉操作必须逐级、平稳、对称进行，以每10%～20%吨位分级为宜，不允许出现超载现象，并作好张拉记录。

(5)在张拉过程中，要不断拧紧斜拉索冷铸锚的锚环，防止千斤顶回油时，斜拉索产生冲击损坏千斤顶和油泵。

(6)张拉斜拉索和索力调整应在温度比较稳定的夜间进行。如需在白天施工，应有设计计算提供的张拉力温度修正值。

3.4.2 张拉安全措施

(1)作业场地两端外侧应设有防护栏杆和警告标志。

(2)作业前，应检查被拉锚具，当有损伤时应及时进行处理。

(3)高压油泵起动前，应将各油路调节阀松开，然后开动油泵，待空载运转正常后再紧闭回油阀，逐渐拧开进油阀，待压力表指示值达到要求、油路无泄漏、确认正常后，方可作业。

(4)作业中，操作应均匀，平稳。张拉时，两端不得站人。在有压力情况下，严禁拆卸液压系统任何零件。

(5)高压油泵不得超载作业，安全阀应按设备额定油压调整，严禁任意调整。

(6)在测量伸长值时应先停止拉伸，操作人员必须站在侧面操作。

(7)高压油泵停止作业时，应先断开电源，再将回油阀缓慢松开，待压力表退回零位时，方可卸开通往千斤顶的油管接头，使千斤顶全部卸荷。

(8)各指示仪表应定期校验其准确值。