系杆拱桥吊杆智能整体张拉快速施工与整体线形调整工法

蔡 琪

中铁上海工程局集团第二工程有限公司

系杆拱桥吊杆智能整体张拉快速施工与整体线形调整工法

蔡 琪

中铁上海工程局集团第二工程有限公司

大芦线湖北码头桥位于规划浦江港区，主桥设计起点里程为K0+929.570m，终点里程为K1+054.970m，主桥长125.4m。采用计算跨径123m的下承式系杆拱桥，主桥系梁采用钢-砼组合梁，拱肋采用全焊钢箱构造，拱轴线为二次抛物线，主拱矢跨比为1/5。湖北码头桥全桥共设置14对共28根吊杆。吊杆均与主拱拱脚连线垂直，沿桥轴水平向吊杆中心线间距均为8m，关于桥梁中心对称布置。吊杆采用HDPE护套填充型环氧涂层钢绞线，所有吊杆均采用拱上固定、梁上张拉采用智能整体快速施工工艺。本文结合工程实例，对系杆拱桥吊杆智能整体张拉快速施工与整体线形调整工法进行阐述。

快速施工；系杆拱施工；智能张拉；工法

1 概述

系杆拱桥作为一种外形柔美的桥型，在城市桥梁、景观桥梁、地方干线公路上被广泛运用。系杆拱桥吊索（杆）的张拉施工一直是该类桥梁的关键工序，但由于传统吊索（杆）的施工工艺较为落后，一直是影响该类桥梁施工质量和进度的主要因素之一。所以，探索开发一种快速化、智能化、标准化的系杆拱桥吊索（杆）张拉施工工艺极具工程意义和行业价值。

2 工艺原理

（1）全桥每根吊索配套安装一个张拉千斤顶，由同一个电脑总控中心统一操控各个千斤顶工作，实现全桥吊索整体张拉。

（2）基于PLC技术开发电脑总控中心的设备系统和软件系统，电脑总控中心可操控全桥所有千斤顶整体同步张拉，也可操控局部或单个千斤顶实现异步张拉。

（3）采用智能控制技术代替人工操作千斤顶，消除人为操作误差影响，精确保证全桥吊索整体张拉的同步性和精准性。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

吊索安装→全桥安装智能千斤顶→由监控单位出具初次张拉应力值→系统联机调试→第一次整体吊索张拉→吊索锚固→系统卸载停机→桥面系施工完毕→监控单位出具初次张拉应力值→第二次整体吊索张拉→吊索锚固→系统卸载停机→拆除智能千斤顶及相应装置。(见图1)

3.2 操作要点

3.2.1 吊索安装

1）确认全桥吊索挂设正确，吊索锚固螺母已经拧紧；

2）确认全桥当前状态，排除对正式张拉施工可能存在的安全隐患。

3.2.2 千斤顶安装

1）全桥吊索匹配的智能张拉千斤顶，千斤顶最大张拉力宜为对应吊索的成桥最大索力的1.5～3.0倍；

2）每根吊索依次安装张拉附属构件，并确认安装正确；

3）每根吊索依次安装智能张拉千斤顶，并确认安装正确；

4）各千斤顶安装完成后，设置安全保护绳（索），防止张拉施工过程中意外情况发生。

3.2.3 智能张拉和调索系统联机和调试

1）全桥智能张拉千斤顶和电脑控制中心、油泵从站通过信号和油路系统联机，确认联机正确；

2）确认施工电源正确，线路和油路布置安全；

3）确认设备油量储备足够，不会影响正式张拉的施工进程；

4）进行系统调试，确认各千斤顶的压力和伸长量数据信号反馈正常，各千斤顶进油和回油正常，各千斤顶整体联动正常。

3.2.4 预张拉

1）全桥吊索预张拉至成桥索力的10%左右（或根据桥梁具体实际情况另行设定），消除吊索的空间弯曲，保证每根吊索基本处于无应力顺直状态；

2）预张拉一次到位，张拉时间宜为10～15min，张拉完成后，持荷等待30min；

3）预张拉过程中和持荷等待时，确认设备系统运转正常，并同时注意观察桥梁状态，若有异响或突发情况发生，应立即停止预张拉。

3.2.5 正式整体分级张拉

1）预张拉顺利完成后，才可进行全桥吊索整体分级张拉；

2）根据监控方（如无监控指令，则以设计图纸为准）下发的第一次张拉指令，确定第一次张拉的索力目标，按各索索力目标的百分比进行整体分级张拉；

3）整体张拉应分为2～4级，一般情况下，宜按各索索力目标的0%→25%→50%→75%→100%分四级进行张拉，对于第一次张拉索力目标值较小或有特殊要求的桥梁，宜按0%→50%→100%分两级进行张拉；

4）整体分级张拉过程中，每级索力张拉完成时间宜为5～10min（根据不同桥梁的实际情况而定），张拉后持荷等待时间应不少于20min；

5）张拉过程中，确认各索索力和伸长量整体同步进行，未出现异常情况，并同时注意观察梁状态，若有异响或突发情况发生，应立即停止张拉。

3.2.6 吊索锚固

1）整体分级张拉完成后，拧紧各吊索的锚固螺母；

2）全桥吊索锚固螺母拧紧后，监控或监理单位应即时对全桥的索力、线形、应力状态进行复测，确认张拉目标正确实现。若张拉目标未实现，则须检查原因，并及时再次张拉调整。

3.2.7 智能张拉和调索系统卸载停机

1）第一次张拉目标实现后，全桥吊索千斤顶回油退顶；

2）拆除和整理设备系统的信号和油路线管，防止对后续施工造成影响；

3）电脑控制中心和油泵从站停机并入库回收，防止损坏或被盗；

4）不拆除张拉千斤顶，如有需要，对个别张拉行程较大的千斤顶进行位置调整，以便后续第二次张拉施工。

3.2.8 成桥索力张拉和调索阶段

在桥面系及相应工序完成后进行第二次吊索整体张拉，操作过程与控制要点与第一次张拉一致，需要强调以下几点：

1）整体分级张拉完成后，根据设备系统电脑控制中心各索索力数据，对不满足设计索力的吊索进行整体或局部（单根）调索；

2）调索张拉完成后，持荷等待不少于30min，继续观测全桥吊索索力状态，确保全桥吊索最终索力满足设计要求。

3.2.9 拆除全桥张拉附属装置和智能千斤顶

依次拆除各吊索的智能千斤顶和张拉附属装置，完成吊索张拉和调索施工。

图2.1 施工工艺流程

3.3 劳动力组织

该工法劳动力人员配置见表3.1

表3.1 人员及设备配置表

4 效果验证

4.1 传统张拉和调索施工时由人工操控传统液压油泵

同时对1～3对吊索进行张拉。按每个张拉处1人操作油泵，1人测量记录，一般至少需要4～12人同时作业。而采用吊索智能张拉和调索系统进行施工，全桥所有吊索可以进行整体张拉，只需1人操作电脑，1人辅助照看张拉现场，只需共2人可完成张拉和调索。所以，智能张拉和调索比传统张拉施工节约2～10人，按每人每月工资5000元，月节约人工费用1～5万元。一般在一座中等规模索式桥梁的建设中，传统张拉和调索施工需要3～5个月，按每月平均节省2.5万元人工费用，共可节省人工费用7.5～12.5万元。

另外，传统张拉施工时需要多次拆卸和安装千斤顶进行循环张拉，吊索智能张拉和调索系统施工只需一次安装所有千斤顶，张拉完成后一次拆卸即可，中间过程不需要反复拆卸安装千斤顶，大大节省了张拉和调索的工期，由此可大量节省施工和管理成本。

4.2 社会效益

本施工工法的推广应用提高了系杆拱桥的施工质量和工效，施工简便快捷，缩短了施工工期，节约了建设成本，很好的解决了传统张拉施加索力不准确、加载速率过快、持荷时间不够、索力监测不同步、循环调索复杂等问题，，切切实实保证了吊索张拉施工质量。

同时，本工法还有利于节省施工和管理成本，有利于提高索式桥梁吊索的耐久性，保证桥梁结构安全运营和改善使用功能，可大大节省桥梁后期的维护成本，具有显著的经济效益和良好的社会效益。

5 结语

该桥的施工中采用系杆拱桥桥梁吊索（杆）快速化整体张拉施工工法，于2016年5月4日完成实桥和工法应用，经现场吊索索力检测后，发现该工法不仅能较大的缩短吊索张拉和调索的施工工期，同时还能确保吊索索力、主梁线形达到设计值，施工质量满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)的相关要求，具有推广应用价值。

[1]CJJ 11-2011.城市桥梁设计规范[S].

[2]JTG D60-2004.公路桥涵设计通用规范[S].

[3]JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]JTJ 025-86.公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S].

[5]JTJ/T F50-2011.公路桥涵施工技术规范[S].

[6]CJJ 2—2008.城市桥梁工程施工与质量验收规范[S].

[7]GB 50205-2001.钢结构工程施工质量验收规范[S].