大跨径矮塔斜拉桥斜拉索施工关键技术研究
2017-03-20
1 引言
湖北郧十汉江公路大桥主桥为（128+238+128）m双塔单索面矮塔斜拉桥。主梁为单箱三室混凝土箱梁，顶板宽26.5m，翼板悬臂5.75m。墩顶根部梁高7.2m，跨中梁高3.4m，顶板和翼板设有横梁，斜拉梁段设有横隔板。箱梁采用C55纤维混凝土，设纵、横、竖三向预应力，9/9号～27/27号梁段各设2根通长的斜拉索，索塔设有转向鞍座，梁顶索塔高33.9m。郧十汉江公路大桥主桥采用（128+238+128）m双塔单索面矮塔斜拉桥，跨径在湖北省同类型桥梁中名列第一，在国内第四。大桥布置图如图1所示。
2 国内外研究发展概况
近年来，在预应力混凝土梁桥与斜拉桥之间出现了一种新的桥梁结构形式――矮塔斜拉桥，也称部分斜拉桥，在日本、菲律宾、瑞士、韩国及我国得以应用，尤其是日本大量的建造矮塔斜拉桥，使这种桥型得以发展起来。有矮塔斜拉桥主要有以下特点：
⑴美学景观特征：矮塔斜拉桥主梁高度是连续梁的1/2左右，纤细、柔美。
⑵跨径布置灵活：矮塔斜拉桥可设计成单塔双跨、双塔三跨和多塔多跨等不同的结构形式，单跨径在100～300m范围内为宜。
⑶施工简便：矮塔斜拉桥的施工方法与连续梁桥基本相同，可采用悬浇法施工。采用等值张拉法，施工中不必进行斜拉索二次索力调整。
⑷经济性好：通过国内外以建成的矮塔斜拉桥造价分析，该桥型每延米造价与连续梁桥基本持平，低于一般斜拉桥造价，具有可观的经济效益，尤其是对建筑物有限高要求特别适用，如机场附近。
截止目前，我国已建成各类矮塔斜拉桥约60座，已建跨径大于200m矮塔斜拉桥近10座，这充分表明中国的矮塔斜拉桥建设水平以跨入世界矮塔斜拉桥先进行列。国内外几座典型矮塔斜拉桥梁如表1所示。
3 斜拉索施工技术
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。
3.1施工平台搭设
将塔端工作平台搭好。对挂索区域的碗口架进行局部加强加固，与索塔进行有效连接。在箱梁内模支架上用木板搭设临时工作平台。
3.2箱梁预埋管定位
测量管顶标高，初步调整标高，用锲形板把钢管与型钢间空隙塞满，最后复测位置、标高，利用锲形板调整，加焊定位型钢，取出锲形板。
3.3钢绞线下料
钢绞线采用可转动的放线架进行下料，在梁面铺好彩条布，防止污染损伤钢绞线PE外皮，在梁面画好刻度控制下料长度。钢绞线下料时，计算每个斜拉索及构件的长度。
3.4钢绞线端头剥皮、镦粗
根据计算数据，剥除钢绞线两端一定长度PE护套；用切割机把钢绞线端头切除外围6丝，只留了中间1丝，长度为20cm。 用镦头器把钢绞线端头加工成圆形镦粗，便于穿束。
3.5 HDPE管焊接接长
HDPE管接长时，底部用枕木垫平，对接管口切平整后在用高温板进行对接，对接后冷却10分钟，再进行下一组HDPE管对接。每节管长度为8m，焊接到倒数第二根时按设计总长度减掉已焊接好长度先下料，再焊接。
3.6 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PE管在起吊过程中与箱梁顶面摩擦、弯折变形。
3.7 单根挂索
第一束钢绞线吊装穿索采用塔吊从塔端起吊，在平台上往两头送。当钢绞线穿过塔端分丝管后，慢慢放下吊钩，钢绞线利用重力自由向两端滑落。钢绞线穿索顺序按编号从左自右、自上而下的顺序进行，穿一束张拉一束，避免钢绞线下垂打绞。
3.8张拉锚具、支座安装
张拉锚具采用一根钢绞线临时张拉定位。安装传感器束不安装工作夹片，布置在锚板边缘孔，前段安装一段短钢管，增加附近束安装工作夹片操作空间。
3.9等值张拉法单根张拉
⑴张拉第1、2根，按监控单位提供张拉力的20%进行张拉，拉完后PDPE管基本顺直，取出钢绳；
⑵张拉第3根，在第3根上安装传感器，按监控单位提供张拉力108.6KN（设计张拉力乘以扩大系数）进行张拉；
⑶张拉第4根，按108.6KN控制，观察第3根读数下降值△1；
⑷张拉第5根，按108.6-△1控制，同时记录第3根读数下除值△2；
⑸依此类推，直至张拉完第35根；
⑹再补张拉第1、2根，方法同上；
⑺拆除第3根钢绞线上传感器，并按当时变化值进行补张拉锚固。
⑻每张拉完一根后，及时安装工作夹片，并用打紧器把夹片打紧。
3.10塔端钢绞段剥皮、清洗，锚固筒、索箍、减振装置、塔端连接装置安装
张拉完成后，剥除塔钢绞线PE；用链条葫芦提升锚固筒，安装连接螺栓，完成锚固筒安装；安装锚固筒下端口减振器；安装索箍；安装塔端连接装置，在连接法兰端面的槽内填满密封腻子，用螺栓与锚固筒连接牢固。
3.11梁端索箍、减振器、防水罩安装
减振器安装，在减振器两端头各安装一个索箍；在管口位置安装索箍，拧紧索箍紧固螺栓后取掉上面临时索箍；防水罩安装，把防水罩向下移动，喇叭口与预埋管套紧；把不锈钢管向下移，与防水罩套紧。
3.12 索体防护
根据设计要求，锚具外露钢绞线的保护罩和梁端锚具密封筒内灌注无粘结筋专用防护油脂；塔端锚固筒内装内灌注环氧砂浆防护。
4 结语
⑴采用等值张拉法及测力传感技术，能准确按设计索力进行张拉，避免了二次调索。
⑵本桥属于典型矮塔斜拉桥，目前大桥已建成通车、使用良好，为同类型桥梁施工提供了借鉴依据。
