矮塔斜拉橋主梁鋼絞線錨固方案研究

1主梁結(jié)構(gòu)方面作為一種新型的橋梁形式，近年來(lái)已廣泛使用了低塔斜橋。矮塔斜拉橋是一種介于柔性斜拉橋和剛性連續(xù)梁橋之間的橋梁結(jié)構(gòu),自身兼顧了斜拉橋和連續(xù)梁橋的特點(diǎn)。主梁剛度大,主塔高度矮,施工簡(jiǎn)便,橋型美觀。矮塔斜拉橋中斜拉索相當(dāng)于主梁的體外預(yù)應(yīng)力索,分擔(dān)結(jié)構(gòu)的部分荷載;斜拉索產(chǎn)生的豎向力同主梁共同承擔(dān)結(jié)構(gòu)恒載和使用荷載的作用,同時(shí)斜拉索為主梁提供水平壓力,保證主梁剛度更大,結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。2主梁斜拉索拉索安裝某沿江高速公路特大橋,其主橋?yàn)?20m+216m+120m跨徑的雙塔四索面稀索矮塔斜拉橋,全長(zhǎng)456m,位于半徑2000m的平曲線上。主橋左右幅分離布置,單幅橋?qū)?2.05m,結(jié)構(gòu)形式采用塔墩固結(jié)、塔梁分離的三跨連續(xù)體系。該斜拉橋每個(gè)索面共8根扇形布置的斜拉索,梁上間距8m,分別位于主梁第7~21號(hào)節(jié)段上,塔上間距2m。拉索通過(guò)預(yù)埋鞍座穿過(guò)塔柱,在主梁上張拉錨固。斜拉索全橋共計(jì)64根,每根拉索由73根鋼絞線組成,拉索外層采用HDPE護(hù)套。斜拉索鋼絞線采用高強(qiáng)度低松弛填充型環(huán)氧噴涂鋼絞線,熱擠壓PE護(hù)套,單根鋼絞線直徑為15.24mm。斜拉索錨具采用可調(diào)換索式250型-73群錨體系,應(yīng)力幅250MPa,如圖1所示。3準(zhǔn)備工作3.1材料3.1.1材料長(zhǎng)度在不受拉力條件下,配料長(zhǎng)度按如下公式進(jìn)行計(jì)算:式中:P3.1.2現(xiàn)場(chǎng)噴料,或在現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)處噴射根據(jù)已計(jì)算好的配料長(zhǎng)度,在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行下料,可采用噴漆根據(jù)配料長(zhǎng)度在施工場(chǎng)地噴出起點(diǎn)線和終點(diǎn)線位置。然后將單根鋼絞線拉到噴漆區(qū)域,在起點(diǎn)線和終點(diǎn)線位置逐根切斷。3.1.3皮膚磨損環(huán)氧鋼絞線配料成型完畢,須現(xiàn)場(chǎng)削除PE保護(hù)皮套,根據(jù)設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度進(jìn)行施工。3.1.4鋼絞線的分離為了鋼絞線穿線方便,需要先制作鋼絞線的牽引頭。首先將成型的鋼絞線兩端長(zhǎng)度15cm進(jìn)行分離,去除7根鋼絲中的外圍6根,剩余中間一根絲。最后對(duì)中間這根鋼絲進(jìn)行加工,制作成環(huán)狀,便于穿線時(shí)的施工。3.2斜拉索固結(jié)裝置的安裝3.2.1索鋼板管安裝當(dāng)前,矮塔斜拉橋拉索的錨固方式一般分為兩種,即鞍座式和錨箱式,而鞍座式錨固方式又分為了雙套管式和分絲管式兩種。三種錨固形式各有優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)過(guò)綜合考慮,本工程斜拉索索塔的錨固方式采用了分絲管式,分絲管是由多組鋼管組焊接而成,預(yù)埋在索塔之中,鋼絞線通過(guò)分絲管貫通索塔,在塔外側(cè)進(jìn)行錨固;塔端設(shè)置抗滑錨筒,錨筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿,用于錨固斜拉索在主塔進(jìn)行施工的過(guò)程中,索鞍鋼管就要預(yù)埋在相應(yīng)位置。為防止斜拉索作用下鋼管產(chǎn)生相對(duì)滑移,索鞍鋼管的安裝定位要準(zhǔn)確無(wú)誤。根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)索鞍安裝進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì),確保索鞍定位誤差不應(yīng)超過(guò)1cm,角度誤差不得大于5″;在混凝土澆筑前還要對(duì)其進(jìn)行復(fù)合,確定無(wú)誤后方能澆筑混凝土。同時(shí),對(duì)于索鞍兩側(cè)的塔端錨墊板進(jìn)行安裝。3.2.2鋼筋階段安裝錨固裝置該大橋的有索區(qū)域包括了4#~10#梁段,其施工是在中途進(jìn)行并完成的,在相應(yīng)的梁段進(jìn)行綁扎鋼筋階段時(shí),對(duì)斜拉索的主梁上錨固裝置進(jìn)行安裝,本橋所用錨具為和斜拉索配套的可換索式250型15-31群錨體系;斜拉索錨固在主梁頂板下的橫隔梁上,主梁的錨固裝置包括了錨板、錨墊板、密封裝置和預(yù)埋筒,在鋼筋綁扎過(guò)程中,相應(yīng)的把以上錨固裝置依次安裝定位,確保安裝定位準(zhǔn)確無(wú)誤。3.3安裝固定的檢查在HDPE外管就位之前,首先要確保管的長(zhǎng)度、截面尺寸符合設(shè)計(jì)要求,經(jīng)檢查無(wú)誤后方可進(jìn)行安裝固定。HDPE外管的的安裝主要是靠穿線索配合管夾進(jìn)行牽引,當(dāng)HDPE外管被牽引到主塔的預(yù)埋分絲管下方時(shí),采用千斤頂進(jìn)行頂壓固定,當(dāng)HDPE外管位置精確定位時(shí),用施工的牽引索進(jìn)行固定。4斜索的張力4.1塔端錨杯安裝斜拉索的掛設(shè)是矮塔斜拉橋拉索施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),作為整個(gè)施工過(guò)程的重點(diǎn),施工人員要保持謹(jǐn)慎態(tài)度,通常情況下,斜拉索掛索之前需要對(duì)索力及平錨杯牽引力進(jìn)行計(jì)算,以此來(lái)確定軟牽引力鋼絞線束數(shù)量及長(zhǎng)度,本工程斜拉索兩端錨具均為冷鑄錨,塔端為張拉端,在塔端及梁端安裝錨杯,緩解牽引力過(guò)大、牽引距離過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題,具體可以通過(guò)以下途徑進(jìn)行安裝:,提高塔吊鋼絲繩高度,使塔端錨杯與主塔索導(dǎo)管平行,并由相關(guān)人員通過(guò)調(diào)整塔內(nèi)卷?yè)P(yáng)機(jī)使其穿過(guò)索導(dǎo)管,而后進(jìn)行固定處理,完成錨杯安裝。由于掛設(shè)環(huán)節(jié)是整個(gè)斜拉索安裝的關(guān)鍵部分,在具體安裝過(guò)程中,技術(shù)人員要加大監(jiān)督和指導(dǎo)的力度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,確保掛設(shè)環(huán)節(jié)有序進(jìn)行,為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。該大橋的每根斜拉索由34根鋼絞線組成,如圖2所示,在相應(yīng)錨具上有34個(gè)錨孔,分為7排分布,其中第1排,第4排和第7排分別有一根備有鋼絞線。在掛索時(shí),按錨孔分布順序由第1排依次穿索,上下游兩排索要對(duì)稱進(jìn)行,避免出現(xiàn)穿錯(cuò)錨孔的情況出現(xiàn),如果出現(xiàn)要及時(shí)調(diào)整,以免影響后期工作。4.2斜拉索張拉及張拉控制為了避免斜拉索中的鋼絞線會(huì)在張拉過(guò)程中出現(xiàn)絞索的問(wèn)題,需要在每根鋼絞線完成掛索之后馬上進(jìn)行單根張拉。該大橋的斜拉索張拉時(shí)采用兩端張拉方式進(jìn)行,張拉端均設(shè)在主梁的錨固端。進(jìn)行單根張拉之前,根據(jù)整束斜拉索的設(shè)計(jì)張拉力對(duì)每根鋼絞線的張拉力進(jìn)行計(jì)算,換算成相應(yīng)的油表讀數(shù)。本工程斜拉索單根張拉所用千斤頂型號(hào)為YDCS160-150,單根張拉時(shí)每根鋼絞線的張拉力控制在設(shè)計(jì)張拉力的90%左右,然后通過(guò)整體張拉使斜拉索到達(dá)設(shè)計(jì)值。在單根張拉過(guò)程中,采用應(yīng)力傳感器的測(cè)力裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)索力的控制。由于前幾個(gè)張拉力受拉索垂度和護(hù)管的影響較大,張拉時(shí)在第二排的第二根安裝穿心式壓力傳感器,并張拉到設(shè)計(jì)張拉力,讀取傳感器顯示值。以后每根斜拉索的張拉值根據(jù)傳感器數(shù)值進(jìn)行控制,為了更好地控制索力,使每根鋼絞線張拉力均勻,在張拉千斤頂?shù)暮蠖送瑯影惭b壓力傳感器,讀取每次張拉的傳感器數(shù)值,同時(shí)量取每根鋼絞線張拉時(shí)的伸長(zhǎng)量,供索力控制參考。完成全部七排拉索的張拉后,要對(duì)前幾根鋼絞線補(bǔ)拉到位,取下傳感器;對(duì)于備用索進(jìn)行放張?zhí)幚怼?.3千斤頂?shù)膹埨屠髟趩胃鶑埨瓿梢院?選取整束斜拉索中的幾根鋼絞線進(jìn)行抽拉檢驗(yàn),確定每束斜拉索中的鋼絞線張拉力均勻后,進(jìn)行斜拉索的整體張拉。該橋斜拉索整體張拉采用YDCS5500型千斤頂。張拉所用千斤頂必須有相配套的張拉連接套、張拉桿和張拉撐腳,按事先安排下的相應(yīng)位置把四個(gè)千斤頂安裝到位,確保安裝誤差不大于5mm。整體張拉時(shí),由施工監(jiān)控單位依據(jù)設(shè)計(jì)張拉力計(jì)算后提供給施工單位張拉油表值。在張拉過(guò)程中采用分級(jí)張拉的方式,根據(jù)整體張拉時(shí)的初動(dòng)數(shù)值,確定張拉級(jí)數(shù);兩端在張拉過(guò)程中做到一致性,確保每級(jí)張拉數(shù)值到位。在每級(jí)張拉到位后,由監(jiān)控單位通過(guò)索力動(dòng)測(cè)儀測(cè)試每級(jí)后拉索的索力值。最終完成斜拉索張拉工作。5安裝內(nèi)置式震動(dòng)設(shè)備,避免安在斜拉索施工結(jié)束之前,需要對(duì)斜拉索進(jìn)行避震處理,避免斜拉索牽引力以及張拉沖擊等的負(fù)面影響。另外,由于斜拉索在使用過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的變化,在長(zhǎng)時(shí)間使用中,受到外界風(fēng)雨等因素的影響,極易引發(fā)安全事故,特別是長(zhǎng)索,整體重量較大,發(fā)生形變的幾率較大。基于此,為了有效避免這類情況的出現(xiàn),在施工中,需要充分利用軟硬結(jié)合牽引力對(duì)鋼絞線進(jìn)行調(diào)整,安裝內(nèi)置式減震設(shè)備。針對(duì)斜拉索防護(hù),主要集中在索體及錨頭兩方面,前者主要是檢查索體是否存在破損,并進(jìn)行焊接處理;后者則利用注漿泵將油性蠟噴入錨具保護(hù)罩內(nèi),并在噴入過(guò)程中,