客运专线大跨度连续梁—拱组合结构吊杆施工关键技术

高华

摘要：文章以西宝铁路客运专线咸阳西立交特大桥（64.15+136+64.15）m连续梁-拱组合结构吊杆安装施工为例，介绍了吊杆安装、吊杆张拉、索力监控等施工关键技术，兼述方案比选、实施中的施工技术，为同类型结构施工提供经验和技术借鉴。

关键词：客运专线；大跨度连续梁-拱组合结构；吊杆安装；吊杆张拉；索力监控 文献标识码：A

中图分类号：U443 文章编号：1009-2374（2015）32-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.054

1 工程概况

西宝铁路客运专线咸阳西立交特大桥主桥采用（64.15+136+64.15）m预应力混凝土连续梁与中跨钢管混凝土加劲拱组合结构上跨西宝高速公路，梁长264.3m，中跨桥面对称布设两道钢管混凝土系杆拱，采用“先梁后拱”方法施工。全梁共设14对吊杆，纵向间距8m，横向间距12.9m，采用109丝φ7mm低应力环氧喷涂高强钢丝成品吊杆，标准强度fpk=1670MPa，弹性模量E=2.05×105MPa。吊杆锚具采用配套LZM7-109型冷铸镦头锚具，张拉端位于拱肋上端，固定端位于梁体下锚固块处。

图1 主桥立面布置图

2 工程特点及关键技术

（1）跨中拱顶距离公路路面高度为43.858m，最短吊杆处（拱脚附近）拱顶距离地面高度为31m。拱肋距地面高度较大；（2）每根吊杆的张拉对相邻吊杆都会产生影响，因而吊杆索力张拉次序和张拉力控制至关重要；（3）吊杆索力既要满足设计张拉力要求，又要满足桥面标高和拱肋变形要求。因此，吊杆的索力调整和成桥后的索力确定尤为重要；（4）吊杆上端为张拉端，在拱背上进行张拉作业，属高风险作业，安全隐患大。

3 施工工艺

吊杆采用一次张拉的施工工艺，当钢管拱内混凝土强度及弹性模量达到设计强度的90%且龄期不小于10天后，进行吊杆安装和张拉。

3.1 吊杆安装工艺

3.1.1 吊杆加工长度的确定。由于本桥为柔性拱与刚性梁的组合结构，拱肋在施工过程中的变形较为复杂，在混凝土压注完成后，对每根吊杆的上下预埋管顶面中心进行标高与坐标测量，计算拱顶至梁体下锚固块底面距离，结合锚具尺寸、镦头长度、制索与装索时温度差对吊杆长度影响、张拉伸长影响等因素，合理确定成品吊杆加工长度。

3.1.2 安装方案比选。

方案一：采用汽车吊在地面上进行吊杆安装。2（2`）～7（7`）吊杆处于高速公路正上方，若采用地面安装方案，则汽车吊就要支立在高速公路上进行施工，需要找当地交通部门办理道路封闭施工手续。考虑到安装工期短、协调费用高、施工投入大等因素，该方案不可行。

方案二：采用汽车吊在桥面上进行吊杆安装。跨中7（7`）号吊杆处拱顶至梁面高度为27.6m，吊杆长度为29.46m，最小起吊高度为27.6+29.46+1.5=58.56m，需要选用200吨以上吊车。由于吊车过重，上桥问题无法解决，且租赁费用过高，不经济，方案不可行。

方案三：采用5吨卷扬机配8吨汽吊车进行吊杆安装。施工简便，投入少，对高速公路行车无干扰，可操作性强。

3.1.3 准备工作。（1）施工人员、机械设备及材料进场。对人员进行施工技术、安全培训，对机械设备进行检修，对材料进行进场验收；（2）对拱肋人行通道进行防护。为防止施工工具、材料坠落，在每个吊杆张拉端，利用钢筋网片对上锚垫板周围2m范围的人行道栏杆进行安全围护；（3）加工1个吊杆连接头、20个门形固定架。固定架采用[10槽钢加工，高1.5m，宽0.42cm，焊接在3（3`）～7（7`）号吊杆的上锚箱防护罩垫板上；（4）吊杆上桥：用25吨汽车吊将吊杆盘吊至桥面，再用50吨汽车吊将8吨小吊车吊至桥面。由8吨吊车将吊杆盘按编号摆放至各安装位置处；（5）将拱、梁上预埋管管口用磨光机磨光，在上锚垫板上放出孔道口十字中心线，保证锚固螺母居中并与锚垫板能密贴；（6）检查、清除吊杆锚杯内外螺纹上的杂物，如发现丝扣有损伤应及时修复；（7）对下锚杯1/2处进行标记，便于锚固螺母的安装。

3.1.4 卷扬机上提法安装中长吊杆。安装顺序：大里程上游3'～7'吊杆→大里程下游3'～7'吊杆→小里程下游3～7吊杆→小里程上游3～7吊杆。

在下游大里程拱座后方安装1台5吨卷扬机，利用桥面预埋钢筋与梁面固定牢固。在相邻拱座处安装1个3吨转向轮，该转向轮位于上游拱轴线上，并与卷扬机在同一平面内。在大里程3'号吊杆门形架上安装1个3吨转向轮。通过2个转向轮将卷扬机钢丝绳引至3'号吊杆上预埋管处。

图2 卷扬机和转向轮布置

把连接头安装在吊杆张拉端的锚杯上。启动卷扬机，缓慢将吊杆从桥面向上提升。提升至一半时，在吊杆中部系一根吊带。吊带一头与吊车吊钩连接。再由吊车配合卷扬机提升吊杆，直至上锚杯穿出拱肋锚垫板，旋螺母至上锚杯约1/3位置处，松开卷扬机钢丝绳将吊杆悬挂于拱背上。将吊杆上吊带下移至吊杆下端，系紧。吊车将吊杆下端提离桥面，人工配合将下锚杯塞入梁面下预埋管内。缓慢下放吊钩，使吊杆下端穿过预埋管，穿出下端锚垫板。在吊杆通过下端预埋管时为防止吊杆锚具的螺纹以及PE受到破坏，在预埋管口处用一个1吨的手拉葫芦调整吊杆的垂直度。移动吊车和2号转向轮至下一吊杆安装处，按照上述方法依次安装大里程侧上游4'～7'吊杆和下游3'～7'吊杆。移动卷扬机至小里程侧，安装3～7吊杆。

3.1.5 吊车上提法安装短吊杆。拱座附近的1（1`）和2（2`）号吊杆长度相对较小，采用吊车直接提升法安装。将吊车大臂伸至待安装吊杆处的拱背上方，调整方向，使吊钩正对上锚垫板中心。下放吊钩穿过上预埋管至桥面，与吊杆连接头连接。上提吊钩，人工配合，使吊杆上端穿出上锚垫板，旋上螺母，松开吊钩。在吊杆下端系吊带，人工配合吊车将吊杆下端穿入下预埋管，穿出下端锚垫板。

3.1.6 固定端螺母安装。吊杆下端锚固于梁翼缘板下的混凝土锚固块处，为便于工人操作，采用吊篮作为安装操作平台。吊车将吊篮吊放至下锚固块处，与梁体临时固定，人工在吊篮上安装固定端球形支座和螺母。下螺母应拧至中心位于下锚杯1/2处。

3.2 吊杆张拉工艺

本桥吊杆张拉采用分批一次性张拉法。张拉时机选在拱肋支架拆除后，边支座配重卸载前。为保证拱肋的最小变形和吊杆索力的均匀性，每批吊杆用4台YCW100B型千斤顶对称、同步张拉。

3.2.1 吊杆张拉。按设计要求顺序对两道拱肋对称部位的吊杆分批，同时一次性张拉至设计初张力。张拉顺序及初张力见表1：

张拉程序为：0→10%σcon（持荷5min，测伸长值）→20%σcon（测伸长值）→100%σcon（持荷5min，测伸长值）→锚固。采取“张拉力为主，伸长量为辅”的双控措施。

3.2.2 索力监控。（1）张拉过程索力监控。在实际吊杆分批张拉过程中，伴随着结构的变形、系杆支承体系的转换及内力的重分布。前期张拉的吊杆索力直接影响后期吊杆张拉的索力，而后期张拉吊杆亦对先期施工的吊杆的索力有着直接的影响，从而最终影响全部吊杆张拉完毕后的力学性能，使系吊杆达不到满足控制条件的内力状态。因此，在张拉每批吊杆后，由线形监控单位利用振动频率法对前面每根吊杆索力进行监测，确认吊杆正确的张拉力，以保证吊杆全部张拉完毕后，预张拉力达到控制值。（2）吊杆张拉后各施工阶段索力监控。吊杆张拉后，随着梁体通长束张拉、边支座配重卸载、桥面系及无砟轨道施工，结构受力体系发生变化，引起吊杆索力随之变化。需要对上述各阶段的索力进行监测，将数值反馈给设计单位。并根据设计单位意见，由线形监控单位提供吊杆索力调整值和张拉顺序，对需要调整的吊杆进行补张拉，再进行压力监测，如此反复，直到所有吊杆张拉力满足或接近设计值。

4 结语

实践证明，本桥所采用的吊杆安装、张拉施工工艺是成功的，施工始终处于受控状态。经过吊杆索力值及梁、拱线性监测，最终成桥线性符合设计要求，验证了本桥施工取得了较为满意的质量效果。此施工技术可为类似工程提供经验和技术借鉴。

参考文献

[1] 高速铁路桥涵工程施工质量验收标准（TB 10752-2010）[S].

[2] 钢结构设计规范（GB 50017-2003）[S].

[3] 陈宝春.钢管混凝土拱桥[M].北京：人民交通出版社，2007.

（责任编辑：黄银芳）