人行景观拱桥的吊杆施工关键技术研究

张方龙，刘安金，罗 勉

（柳州欧维姆工程有限公司，广西 柳州 545006）

0 引言

随着社会生活水平的提高及经济建设的急速发展，景观桥梁建设也是日益增多。现代的桥梁设计已不纯粹以满足交通功能为目的［1，2］，桥梁的外观和观赏的功能被越来越多的人们所重视，景观桥梁功能和艺术都有很大提高［3］。因此桥梁的结构和造型设计也是不断地创新，对于异形、特殊及新颖的桥梁结构，相比于常规的施工确实存在一些技术瓶颈，特别是张拉空间不足，进而给施工安装带来一些技术难题。本文以广州塔南广场配建珠江两岸人行景观桥的吊杆安装为研究背景，对吊杆锚头有限空间下张拉工艺关键技术进行实施验证，进而促进了此类吊杆锚固结构在今后桥梁设计中的运用。

1 工程概况

1.1 主桥特点

广州塔南广场配建珠江两岸人行景观桥，是世界上跨度最大、宽度最宽的曲梁斜拱人行桥。主桥上部结构采用钢拱主桥，拱梁固结体系，拱跨 194.152 m，立面矢高 56 m，拱肋横向外倾 10°。拱肋采用圆端形截面，拱轴线在拱平面内为二次抛物线，拱肋截面高 2.6 m，拱顶宽 4.2 m。

主梁采用平面圆弧布置，桥面最大宽度 15 m，吊杆采用 GJ15-19 挤压钢绞线拉索，吊拱上耳板连接，下端采用调节式锚头与锚拉板连接，全桥共 23 根吊杆。主桥效果图如图1 所示。

图1 主桥效果图

1.2 施工重难点

1）吊杆安装。主拱截面比较宽，吊杆设计为空间斜吊索分布，拱上支架对吊杆安装有影响。

2）吊杆安装无吊装机械辅助，只能使用卷扬机进行拱端安装与梁端安装。

3）吊索张拉。锚拉板张拉空间比较小，且吊索因索短，拟在拱端加长连接头，加垫垫板，导致张拉空间更小（从锚垫板到锚拉板后端距离只有 600 mm），常规的张拉工艺无法满足施工要求。

2 吊杆安装关键技术

人行景观拱桥一般以满足行人通行和观赏为目的，吊杆的关键施工技术主要是安装和张拉。首先景观桥桥面不宽，承受荷载小，吊杆安装多数无法直接使用吊装机械进行安装，因此需考虑使用卷扬机牵引安装，对于安装控制难度大且效率不高；其次吊杆的规格和成桥索力不是很大，但是锚固截面尺寸一般比较小，意味着吊杆张拉空间也小，对于张拉工艺要求高。控制好吊杆的施工质量能延长桥梁的使用年限，因此吊杆施工过程中要控制好吊杆的索力，确保主梁、拱肋的线形及内力符合设计要求。吊杆的索体与锚头的防护质量关系着吊杆的使用寿命，要求在施工过程中做好成品保护。

2.1 吊杆安装施工工艺

吊杆施工工艺：卷扬机安装拱上吊杆叉耳→桥面临时固定→主拱支架拆除→桥面反拉入索导管→锚上锚固螺母→吊杆张拉→吊杆梁上防护。

1）利用浮吊转移拉索至梁面，在梁面布置卷扬机，利用卷扬机把吊杆拉至拱上安装点，锚上叉耳叉销后，梁上临时固定。

2）桥面布置卷扬机对拉索进行反穿；并达到临时锚固的目标。

3）小型千斤顶桥面张拉，完成后进行附属安装。

2.1.1 施工准备

①吊杆转移到梁上，并按索号分开；②吊杆拱端装配；③桥面布置卷扬机；④拱端施工所需的施工通道、施工空间和工作平台的搭设，利用主拱的临时支撑平台进行工作平台的设置。

2.1.2 吊杆拱端安装

①利用麻绳将桥面卷扬机钢丝绳拉到拱端，经过滑轮导向再下放到桥面位置；②卷扬机钢丝绳与吊杆上锚头处索夹连接，如图2 所示；③启动卷扬机，将吊杆叉耳端牵引至拱端，通过手拉葫芦来调整吊杆叉耳的位置和方位，将吊杆插销与耳板对孔，安装好插销与保险板，即完成吊杆的上端安装。

图2 吊杆拱端安装示意图

2.1.3 吊杆梁面安装

1）主拱支架拆除后，进行桥面反穿。下端入锚采用 3t 卷扬机牵引哈弗抱夹作业，卷扬机走绳两道。

2）桥面反穿的目的是为了锚上永久螺母，全桥23 根拉索，要求螺母必须有效锚固 4 牙以上。

3）根据现场实测坐标，采用伸长位移法估算锚上螺母时拉索索力。

①计算公式。根据拉索的长度L，上下两端锚点的中心几何距离L0，可以估算出牵引力为T时吊杆下端离拱端相应索号锚点的距离，如式（1）所示。

式中：W为吊杆单位长度质量，kg/m；LX为LO的水平投影，m；A为吊杆的钢丝面积，mm2；E为吊杆的弹性模量，MPa；T为牵引力，kN。

②根据吊杆的设计和生产图纸，吊杆在安装阶段可以提供约 245 mm 的临时锚固长度。

③根据计算结果可知，吊杆安装时满足 2-3 T 临时锚固永久螺母 4 牙以上的要求。

2.2 吊杆张拉

2.2.1 吊杆张拉工艺和张拉装置

根据吊杆的结构，吊杆的调节装置设置在下端锚头螺母处，锚头与主梁连接锚固是采用锚拉板结构，锚拉板处锚垫板的端面距离后端只有 650 mm，普通的张拉工法无法满足该空间的安装要求，因此根据张拉力的大小和操作空间的要求，设计了一种上下扁担的张拉方式，使用两台千斤顶与单根拉杆同步张拉，拉杆与千斤顶设置与吊杆的轴向中心线平行，通过上下连接端板进行调整，千斤顶在加载过程中，通过此套张拉装置把吊杆的锚头螺母拉离锚垫板，然后通过对吊杆锚头螺母的旋紧和旋松对吊杆索力实现张拉和放张（可以边拉边旋转锚头螺母以调节吊杆长度）。

上述张拉装置由以下部件组成。

1）上端板。穿过锚头位置支撑在锚垫板处。

2）下端板。与吊杆张拉杆临时连接固定。

3）临时拉杆。全螺纹，两端分别穿过下端板和上端板，用螺母临时固定，张拉杆由 2 段短拉杆拼接。

4）千斤顶。加载荷载，通过拉杆将吊杆往下拉至设计位置，或者放松至设计位置。

2.2.2 张拉准备

1）收到监控张拉索力指令后，依据千斤顶标定书上的回归方程，把指令上的拉力值转换为每一组张拉设备上的油压读数值［4］。

2）根据设计以及监控确定张拉顺序，本桥张拉施工顺序：从主拱拱脚往跨中方向依次进行，两根吊杆对称同步张拉，最后进行跨中 12 # 吊杆张拉。

3）用手拉葫芦将上下端板、千斤顶、张拉杆等张拉装置安装好，如图3 所示，接好油泵电源线和油管。要求吊杆锚头、张拉杆和千斤顶受力同轴。

图3 吊杆张拉示意图（单位：mm）

4）吊杆张拉应遵循对称、分级、同步原则，油泵进油缓慢平稳，保持各操作点之间信号通畅；张拉至油压后，拧紧锚头螺母。测量最终的伸长值，按照要求认真做好检查记录。

2.2.3 张拉操作步骤

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［5］。

2）启动油泵，按张拉指令对称的吊杆同步分级均衡缓慢加载，分级张拉程序为［6］：0→0.3σ→0.6σ→0.8σ→1.0σ；张拉过程中，吊杆索缓慢上升，与此同时跟进拧紧吊杆螺母。

3）张拉到指令油压之后停机保压 5 min，拧紧锚头螺母，使螺母与锚垫板充分结合，泄压回油，确认无误后方可拆卸张拉设备。

4）张拉过程中，当螺母顶面调节量大，还没达到设计索力时，张拉杆会出现碰到锚拉板后方的情况，此时张拉空间不足，无法继续张拉，需要将锚头螺母进行锚固，将张拉杆拆除其中 1 节，然后再安装好其余张拉装置，重复张拉操作步骤，直至到达设计索力要求。

2.2.4 张拉施工注意事项

1）所有吊杆安装时都只是临时锚固，按监控指令进行全桥一次的体系转换索力调整，在施工过程中根据桥涵施工技术规范要求进行质量控制［6］。

2）张拉过程中出现异常情况，应停止施工，并及时报告给监理和监控单位，对异常情况进行原因分析，待查明原因后方可继续施工。

3）对称位置的吊杆张拉应同步，加载保持一致，以保证结构的稳定性［6］。

4）温度变化对钢拱桥的钢拱、钢梁及吊杆影响较大，因此吊杆张拉和索力调整应在温度稳定时段进行。

5）张拉时桥面的荷载情况应与监控单位模拟施工时的计算条件相近，尽可能地避免动载，否则会对索力造成较大偏差。

2.2.5 吊杆索力调整

待所有吊杆第一轮张拉完成后进行全桥调索，调索工艺与吊杆张拉工艺相同。调索顺序同张拉顺序一致，从两侧向中间对称张拉。全桥吊杆索力符合设计要求后，吊杆索力调整完毕（见图4）。

图4 吊杆张拉实物图

2.3 质量控制措施

1）吊杆吊装及安装过程中，要使用软吊带绑扎吊装位置，保护好吊杆索体。

2）吊杆索体外包装不可过早拆除，应尽量在防护施工时再进行拆除，索体在桥面移动过程中要下垫滚轮，严禁直接与桥面接触摩擦。

3）吊杆桥面牵引施工时，锚拉板处的索导管口要垫好土工布或者橡胶皮，避免索体与索导管口摩擦损伤索体。

4）吊杆张拉施工，必须严格按照指令控制，过程中加强对主梁、主拱的应力和变形检测，如实地记录并反馈索力与伸长量数据。

3 案例应用效果分析

针对锚拉板结构张拉空间不足的问题，采用新的张拉工艺，张拉装置结构长度只有 470 mm，张拉施工完成之后仅需 80 mm 即可满足拆除要求，可满足对操作空间要求小的复杂施工环境，而且张拉千斤顶在两侧安装，张拉工装采用分节拼装，安拆重量不大，便于施工，本桥施工完成之后，吊杆最大的锚头外露量在 400 mm，无论从安装空间、张拉空间及拆除空间均满足要求。

4 结语

通过对吊杆施工关键技术的研究，顺利地完成了广州塔南广场配建珠江两岸人行景观桥的 23 根吊杆安装及张拉施工。采用的张拉装置能有效解决吊杆张拉空间不足的问题，不仅可以对同类桥梁的吊杆张拉提供技术指导，也可以对类似锚固结构的斜拉索张拉提供宝贵的经验，能广泛地运用于今后同类桥梁的施工，具有较好的推广及参考意义。Q