郧十汉江公路大桥斜拉索施工工艺

张翼翔 祝新顺

【摘 要】斜拉索采用单根钢绞线，避免了大型吊装、张拉设备，但如何确保每根钢绞线张拉力达到设计值，是采用钢绞线作斜拉索的关键。本文重点介绍钢绞线的人工穿束、等值法张拉技术。实践表明，采用等值法张拉原理，不论单根还是总索力，误差均在4%以内，满足设计及相关规范要求。

【关键词】斜拉索；穿束；等值张拉

1、工程概况

郧十8标汉江公路大桥主桥为（128+238+128）m双塔单索面刚构斜拉组合桥，主索塔桥面以上高度39.9m为钢筋混凝土结构，斜拉索采用扇形分布，单索面，箱梁上索距4m，索塔上在竖向、横向索距均为1m，全桥设72根斜拉索，采用环氧钢绞线斜拉索体系，斜拉索由环氧钢绞线单层无粘接筋、HDPE外套管、拉索锚具、防腐油脂等组成，塔上设置规格为35、37、41束的分丝管式转向鞍座，拉索锚具采用可换索式OVM250AT-35/37/41群锚体系，单根钢绞线规格直径为15.2mm，钢绞线标准强度fpk=1860MPa，在桥面2m高范围内PE护套外包覆2mm厚不锈钢管。

2、斜拉索设计情况

斜拉索由锚固段+过渡段+自由段+抗滑锚固段+塔柱内索鞍段+抗滑锚固段+自由段+过渡段+锚固段构成。

锚固段：主要由锚板、夹片、锚固螺母、密封装置、防松装置及保护罩组成。

2、过渡段：主要由预埋管及锚垫板、减振器组成。

3、自由段：主要由带HDPE护套的环氧涂层钢绞线、索箍、HDPE外套管、梁端防水罩、塔端连接装置及梁端防护钢管构成。

4、抗滑锚固段：主要由锚固筒、减振器及环氧砂浆体组成。

5、塔柱内索鞍段：即分丝管段，分丝管由28X3mm的钢管焊接成整体，埋设于混凝土塔内，斜拉索钢绞线通过分丝管穿过塔身。

3、斜拉索穿束工艺

3.1HDPE管焊接及吊装工艺

1、HDPE管焊接

HDPE管焊接时采用专用发热式工具对焊，其焊接工艺流程：焊接准备→HDPE管端面刨平、加熱→撤离发热工具、切换→加压焊接、冷却→焊接结束。焊接在待安装斜拉索正下方箱梁顶面进行。

2、HDPE管吊装

先在HDPE管内穿一根钢绳，并把连接装置、防止罩、减振器等一并装上。钢绳一端与预埋钢管固定，用塔吊起吊另一端钢绳至分丝管口，钢绳、PE管分别与支架固定。起吊时靠箱梁一端底部用钢管垫起，并用尼龙绳牵引，防止HDPE管在起吊过程中与箱梁顶面摩擦、弯折变形。

3.2斜拉索穿束

本桥斜拉索有35、37、41孔三种类型，穿束时按从左向右，先上排孔、后下排孔，上下游侧对称进行。

施工步骤如下：

1、在索塔两端搭设拼装平台。

2、下料，根据计算长度精确下料，为防止钢绞线污染，在箱梁顶面铺设彩条布。

3、将单根钢绞线两端头15cm长范围6丝割除，只保留中间1丝，用镦头器把钢绞线端头加工至满足要求。

4、塔吊吊起钢绞线一端至索塔分丝管口，人工穿过分丝管、HDPE，在端头安装穿束器，牵引绳牵引穿过预埋钢管、锚垫板，人工拉动牵引绳，将钢绞线穿过前端锚具直至单根张拉所需的工作长度。

5、塔吊吊起钢绞线另一端至分丝管口，人工穿过HDPE管，用同样方法直到穿过端锚具。

采取从上至下的穿束方法，充分利用了钢绞线自重，穿束长度减半，最大程度减轻穿束困难，采用此种方法，最长束也能人工安装到位。

斜拉索穿束

4、斜拉索单根张拉技术

4.1张拉方法

目前国内平行钢绞线拉索单根张拉施工的方法有两种，一种是OVM公司利用传感器来测试索力，张拉时每根钢绞线的控制力按当时传感器的变化值进行控制；另一种是VSL公司开发的一种特殊的制图软件来实现对拉索等值张拉的控制。

本项目选择第一种张拉技术，单根绞线张拉及索力的均匀性控制采用等值张拉法进行，其原理是在安装第一根绞线时，在锚具端头安装一个测力传感器，当第一根绞线张拉锁定后，传感器读数即反映了此绞线的张力。当第二根绞线安装张拉时，第一根绞线张力因结构变形而降低。当第二根绞线张拉力与传感器示值相等时，将第二根绞线进行锁定，如此类推直至该索号的钢绞线全部安装完毕。

4.2超张拉系数的计算

钢绞线张拉力按设计张拉力的平均值乘以计算的超张系数来确定，影响超张系数主要有两个原因：一是张拉是梁、塔之间变形对张拉力的影响，二是夹片回缩对张拉力的影响。

（1）梁塔之间变形对张拉力的影响

根据△L=F×L/（Ec×A）得当梁、塔间间距变化△L时，对力的影响△F1=△L×（Ec×A）/L，其中△L=△A（Z）×sina+△B（x）×cosa。

（2）夹片回缩对张拉力的影响

根据△L=F×L/（Ec×A）得夹片回缩△L时，对力的影响△F2=△L×（Ec×A）/L，单边夹片回缩量根据经验值取3-5mm。

首根斜拉索张拉力T1=K×N/n= N/n+△F1+△F2，由于斜拉索前后两侧不对称，计算时以分丝管中心对称，左右分别计算后取平均值。

下一根钢绞线张拉力计算：

T（i+1）=Ti-△i

K-超张拉系数；

N-斜拉索控制应力；

n-斜拉索钢绞线根数；

△i-张拉第i根钢绞线时传感器变化显示值。

由于HDPE管拉直需一定张拉力，且为了减少管对钢绞线的影响，一般把第2排第1孔位置安装传感器。

5、斜拉索张拉施工

5.1单根张拉步骤

斜拉索采用YDCSl60-150千斤顶张拉，张拉步骤如下：

（1）張拉1-4根，分级张拉，张拉力按平均力（N/n）控制；

（2）在第5根（第2排第1根位置）安装传感器，按T1值进行张拉，张拉以油表读数为准控制；

（3）继续张拉第6根，按T1值进行张拉，同时记录传感器下降值△1；

（4）继续张拉第7根，按T2=T1-△1控制，同时记录传感器下降值△2；

（5）继续张拉第8根，按T3=T2-△2控制，同时记录传感器下降值△3；

（6）以此类推，直至张拉完最后一根；

（7）对1至4根进行补张拉，拉力同样按上述方法确定。

（8）拆除第5根钢绞线上传感器，并按当时变化值进行补张拉锚固。

5.2张拉工具改进

1、张拉支座：厂家提供张拉支座采用圆环配一根支撑叉板进行张拉，在张拉过程中，千斤顶、叉板难以固定，张拉过程中位置容易变动，导致钢绞线不轴心受拉。

改进措施：把张拉支座长度缩短，在张拉支座后面增加一块带孔垫板，以使张拉时钢绞线轴心受拉。

2、传感器支座

传感器支座为梅花型，厚度较薄，尺寸较大，安装后影响旁边夹片打入，在施工过程中用短撑杆代替。

3、连续张拉装置

连续张拉装置安拆太复杂，操作不方便，耗用时间较长，在施工中安装工作夹片，千斤顶回油时用U型搬手把夹片打入，继续张拉时取出即可，也能起到连续张拉的效果。

6索力检测

合桥合龙后，对全桥索力进行了检测，检测结果如下表：

汉江公路大桥成桥后索力检测记录表

索编号 计算值 实测值（kN） 偏差 百分比（%） 索编号 计算值 实测值（kN） 偏差（ 百分比（%）

（kN） 上游 下游 上游 下游 上游 下游 （kN） 上游 下游 上游 下游 上游 下游

5N18 5311 5438 5412 127 101 2.4 1.9 7S18 4979 5109 5089 129 110 2.6 2.2

5N17 5148 5235 5256 88 108 1.7 2.1 7S17 4839 4703 4911 -135 73 -2.8 1.5

5N16 4904 4831 4958 -74 54 -1.5 1.1 7S16 4621 4691 4520 69 -102 1.5 -2.2

5N15 4751 4912 4860 162 109 3.4 2.3 7S15 4497 4641 4385 144 -112 3.2 -2.5

5N14 4557 4461 4484 -96 -73 -2.1 -1.6 7S14 4335 4426 4257 91 -78 2.1 -1.8

5N13 4502 4587 4601 86 99 1.9 2.2 7S13 4313 4214 4240 -99 -73 -2.3 -1.7

5N12 4401 4529 4344 128 -57 2.9 -1.3 7S12 4263 4199 4331 -64 68 -1.5 1.6

5N11 4293 4195 4401 -99 107 -2.3 2.5 7S11 4187 4246 4284 59 96 1.4 2.3

5N10 4236 4392 4384 157 148 3.7 3.5 7S10 4160 4197 4235 37 75 0.9 1.8

5N9 4131 4226 4263 95 132 2.3 3.2 7S9 4083 4169 3997 86 -86 2.1 -2.1

5N8 4031 3898 3942 -133 -89 -3.3 -2.2 7S8 4009 3881 3941 -128 -68 -3.2 -1.7

5N7 3930 4063 4024 134 94 3.4 2.4 7S7 3934 3887 4032 -47 98 -1.2 2.5

5N6 3879 3995 3790 116 -89 3 -2.3 7S6 3907 4048 3802 141 -105 3.6 -2.7

5N5 3778 3872 3868 94 91 2.5 2.4 7S5 3827 3984 3965 157 138 4.0 3.6

5N4 3680 3724 3809 44 129 1.2 3.5 7S4 3746 3832 3817 86 71 2.3 1.9

5N3 3585 3470 3510 -115 -75 -3.2 -2.1 7S3 3668 3712 3756 44 88 1.2 2.4

5N2 3536 3610 3628 74 92 2.1 2.6 7S2 3634 3558 3572 -76 -62 -2.1 -1.7

5N1 3406 3461 3492 55 85 1.6 2.5 7S1 3519 3597 3614 77 95 2.2 2.7

6N1 3568 3636 3654 68 86 1.9 2.4 8S1 3450 3533 3522 83 72 2.4 2.1

6N2 3680 3743 3750 63 70 1.7 1.9 8S2 3577 3512 3638 -64 61 -1.8 1.7

6N3 3712 3623 3653 -89 -59 -2.4 -1.6 8S3 3624 3679 3708 54 83 1.5 2.3

6N4 3789 3846 3869 57 80 1.5 2.1 8S4 3718 3811 3655 93 -63 2.5 -1.7

6N5 3872 3957 3992 85 120 2.2 3.1 8S5 3816 3961 3953 145 137 3.8 3.6

6N6 3950 4056 4088 107 138 2.7 3.5 8S6 3915 4049 3829 133 -86 3.4 -2.2

6N7 3975 4098 3884 123 -91 3.1 -2.3 8S7 3964 3901 4051 -63 87 -1.6 2.2

6N8 4049 3940 4162 -109 113 -2.7 2.8 8S8 4064 3930 3962 -134 -102 -3.3 -2.5

6N9 4121 4224 4059 103 -62 2.5 -1.5 8S9 4162 4237 4278 75 117 1.8 2.8

6N10 4196 4338 4347 143 151 3.4 3.6 8S10 4265 4316 4410 51 145 1.2 3.4

6N11 4221 4116 4103 -106 -118 -2.5 -2.8 8S11 4321 4385 4442 65 121 1.5 2.8

6N12 4295 4428 4415 133 120 3.1 2.8 8S12 4427 4351 4329 -75 -97 -1.7 -2.2

6N13 4346 4415 4437 70 91 1.6 2.1 8S13 4527 4410 4419 -118 -109 -2.6 -2.4

6N14 4364 4264 4460 -100 96 -2.3 2.2 8S14 4580 4662 4676 82 96 1.8 2.1

6N15 4524 4669 4402 145 -122 3.2 -2.7 8S15 4771 4933 4909 162 138 3.4 2.9

6N16 4645 4566 4747 -79 102 -1.7 2.2 8S16 4921 5010 5035 89 113 1.8 2.3

6N17 4858 4946 4766 87 -92 1.8 -1.9 8S17 5162 5028 5064 -134 -98 -2.6 -1.9

6N18 4994 5139 5119 145 125 2.9 2.5 8S18 5321 5476 5204 154 -117 2.9 -2.2

7結束语：

斜拉索是斜拉桥的重要组成部分，是箱梁的直接受力结构物，直接影响整个桥梁的质量。在郧十汉江公路大桥斜拉拉索施工过程中，通过不断总结斜拉索穿束、张拉施工技术，改进工装设备，创新施工工艺，提高了施工效率，为今后类似结构桥梁施工提供参考。

参考文献

[1]王鹏 王根会 斜拉索单根张拉施工控制技术研究