客運專線大跨度連續梁—拱組合結構吊桿施工關鍵技術

高華

摘要：文章以西寶鐵路客運專線咸陽西立交特大橋（64.15+136+64.15）m連續梁-拱組合結構吊桿安裝施工為例，介紹了吊桿安裝、吊桿張拉、索力監控等施工關鍵技術，兼述方案比選、實施中的施工技術，為同類型結構施工提供經驗和技術借鑒。

關鍵詞：客運專線；大跨度連續梁-拱組合結構；吊桿安裝；吊桿張拉；索力監控 文獻標識碼：A

中圖分類號：U443 文章編號：1009-2374（2015）32-0101-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.054

1 工程概況

西寶鐵路客運專線咸陽西立交特大橋主橋采用（64.15+136+64.15）m預應力混凝土連續梁與中跨鋼管混凝土加勁拱組合結構上跨西寶高速公路，梁長264.3m，中跨橋面對稱布設兩道鋼管混凝土系桿拱，采用“先梁后拱”方法施工。全梁共設14對吊桿，縱向間距8m，橫向間距12.9m，采用109絲φ7mm低應力環氧噴涂高強鋼絲成品吊桿，標準強度fpk=1670MPa，彈性模量E=2.05×105MPa。吊桿錨具采用配套LZM7-109型冷鑄鐓頭錨具，張拉端位于拱肋上端，固定端位于梁體下錨固塊處。

圖1 主橋立面布置圖

2 工程特點及關鍵技術

（1）跨中拱頂距離公路路面高度為43.858m，最短吊桿處（拱腳附近）拱頂距離地面高度為31m。拱肋距地面高度較大；（2）每根吊桿的張拉對相鄰吊桿都會產生影響，因而吊桿索力張拉次序和張拉力控制至關重要；（3）吊桿索力既要滿足設計張拉力要求，又要滿足橋面標高和拱肋變形要求。因此，吊桿的索力調整和成橋后的索力確定尤為重要；（4）吊桿上端為張拉端，在拱背上進行張拉作業，屬高風險作業，安全隱患大。

3 施工工藝

吊桿采用一次張拉的施工工藝，當鋼管拱內混凝土強度及彈性模量達到設計強度的90%且齡期不小于10天后，進行吊桿安裝和張拉。

3.1 吊桿安裝工藝

3.1.1 吊桿加工長度的確定。由于本橋為柔性拱與剛性梁的組合結構，拱肋在施工過程中的變形較為復雜，在混凝土壓注完成后，對每根吊桿的上下預埋管頂面中心進行標高與坐標測量，計算拱頂至梁體下錨固塊底面距離，結合錨具尺寸、鐓頭長度、制索與裝索時溫度差對吊桿長度影響、張拉伸長影響等因素，合理確定成品吊桿加工長度。

3.1.2 安裝方案比選。

方案一：采用汽車吊在地面上進行吊桿安裝。2（2`）～7（7`）吊桿處于高速公路正上方，若采用地面安裝方案，則汽車吊就要支立在高速公路上進行施工，需要找當地交通部門辦理道路封閉施工手續。考慮到安裝工期短、協調費用高、施工投入大等因素，該方案不可行。

方案二：采用汽車吊在橋面上進行吊桿安裝。跨中7（7`）號吊桿處拱頂至梁面高度為27.6m，吊桿長度為29.46m，最小起吊高度為27.6+29.46+1.5=58.56m，需要選用200噸以上吊車。由于吊車過重，上橋問題無法解決，且租賃費用過高，不經濟，方案不可行。

方案三：采用5噸卷揚機配8噸汽吊車進行吊桿安裝。施工簡便，投入少，對高速公路行車無干擾，可操作性強。

3.1.3 準備工作。（1）施工人員、機械設備及材料進場。對人員進行施工技術、安全培訓，對機械設備進行檢修，對材料進行進場驗收；（2）對拱肋人行通道進行防護。為防止施工工具、材料墜落，在每個吊桿張拉端，利用鋼筋網片對上錨墊板周圍2m范圍的人行道欄桿進行安全圍護；（3）加工1個吊桿連接頭、20個門形固定架。固定架采用[10槽鋼加工，高1.5m，寬0.42cm，焊接在3（3`）～7（7`）號吊桿的上錨箱防護罩墊板上；（4）吊桿上橋：用25噸汽車吊將吊桿盤吊至橋面，再用50噸汽車吊將8噸小吊車吊至橋面。由8噸吊車將吊桿盤按編號擺放至各安裝位置處；（5）將拱、梁上預埋管管口用磨光機磨光，在上錨墊板上放出孔道口十字中心線，保證錨固螺母居中并與錨墊板能密貼；（6）檢查、清除吊桿錨杯內外螺紋上的雜物，如發現絲扣有損傷應及時修復；（7）對下錨杯1/2處進行標記，便于錨固螺母的安裝。

3.1.4 卷揚機上提法安裝中長吊桿。安裝順序：大里程上游3'～7'吊桿→大里程下游3'～7'吊桿→小里程下游3～7吊桿→小里程上游3～7吊桿。

在下游大里程拱座后方安裝1臺5噸卷揚機，利用橋面預埋鋼筋與梁面固定牢固。在相鄰拱座處安裝1個3噸轉向輪，該轉向輪位于上游拱軸線上，并與卷揚機在同一平面內。在大里程3'號吊桿門形架上安裝1個3噸轉向輪。通過2個轉向輪將卷揚機鋼絲繩引至3'號吊桿上預埋管處。

圖2 卷揚機和轉向輪布置

把連接頭安裝在吊桿張拉端的錨杯上。啟動卷揚機，緩慢將吊桿從橋面向上提升。提升至一半時，在吊桿中部系一根吊帶。吊帶一頭與吊車吊鉤連接。再由吊車配合卷揚機提升吊桿，直至上錨杯穿出拱肋錨墊板，旋螺母至上錨杯約1/3位置處，松開卷揚機鋼絲繩將吊桿懸掛于拱背上。將吊桿上吊帶下移至吊桿下端，系緊。吊車將吊桿下端提離橋面，人工配合將下錨杯塞入梁面下預埋管內。緩慢下放吊鉤，使吊桿下端穿過預埋管，穿出下端錨墊板。在吊桿通過下端預埋管時為防止吊桿錨具的螺紋以及PE受到破壞，在預埋管口處用一個1噸的手拉葫蘆調整吊桿的垂直度。移動吊車和2號轉向輪至下一吊桿安裝處，按照上述方法依次安裝大里程側上游4'～7'吊桿和下游3'～7'吊桿。移動卷揚機至小里程側，安裝3～7吊桿。

3.1.5 吊車上提法安裝短吊桿。拱座附近的1（1`）和2（2`）號吊桿長度相對較小，采用吊車直接提升法安裝。將吊車大臂伸至待安裝吊桿處的拱背上方，調整方向，使吊鉤正對上錨墊板中心。下放吊鉤穿過上預埋管至橋面，與吊桿連接頭連接。上提吊鉤，人工配合，使吊桿上端穿出上錨墊板，旋上螺母，松開吊鉤。在吊桿下端系吊帶，人工配合吊車將吊桿下端穿入下預埋管，穿出下端錨墊板。

3.1.6 固定端螺母安裝。吊桿下端錨固于梁翼緣板下的混凝土錨固塊處，為便于工人操作，采用吊籃作為安裝操作平臺。吊車將吊籃吊放至下錨固塊處，與梁體臨時固定，人工在吊籃上安裝固定端球形支座和螺母。下螺母應擰至中心位于下錨杯1/2處。

3.2 吊桿張拉工藝

本橋吊桿張拉采用分批一次性張拉法。張拉時機選在拱肋支架拆除后，邊支座配重卸載前。為保證拱肋的最小變形和吊桿索力的均勻性，每批吊桿用4臺YCW100B型千斤頂對稱、同步張拉。

3.2.1 吊桿張拉。按設計要求順序對兩道拱肋對稱部位的吊桿分批，同時一次性張拉至設計初張力。張拉順序及初張力見表1：

張拉程序為：0→10%σcon（持荷5min，測伸長值）→20%σcon（測伸長值）→100%σcon（持荷5min，測伸長值）→錨固。采取“張拉力為主，伸長量為輔”的雙控措施。

3.2.2 索力監控。（1）張拉過程索力監控。在實際吊桿分批張拉過程中，伴隨著結構的變形、系桿支承體系的轉換及內力的重分布。前期張拉的吊桿索力直接影響后期吊桿張拉的索力，而后期張拉吊桿亦對先期施工的吊桿的索力有著直接的影響，從而最終影響全部吊桿張拉完畢后的力學性能，使系吊桿達不到滿足控制條件的內力狀態。因此，在張拉每批吊桿后，由線形監控單位利用振動頻率法對前面每根吊桿索力進行監測，確認吊桿正確的張拉力，以保證吊桿全部張拉完畢后，預張拉力達到控制值。（2）吊桿張拉后各施工階段索力監控。吊桿張拉后，隨著梁體通長束張拉、邊支座配重卸載、橋面系及無砟軌道施工，結構受力體系發生變化，引起吊桿索力隨之變化。需要對上述各階段的索力進行監測，將數值反饋給設計單位。并根據設計單位意見，由線形監控單位提供吊桿索力調整值和張拉順序，對需要調整的吊桿進行補張拉，再進行壓力監測，如此反復，直到所有吊桿張拉力滿足或接近設計值。

4 結語

實踐證明，本橋所采用的吊桿安裝、張拉施工工藝是成功的，施工始終處于受控狀態。經過吊桿索力值及梁、拱線性監測，最終成橋線性符合設計要求，驗證了本橋施工取得了較為滿意的質量效果。此施工技術可為類似工程提供經驗和技術借鑒。

參考文獻

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[2] 鋼結構設計規范（GB 50017-2003）[S].

[3] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].北京：人民交通出版社，2007.

（責任編輯：黃銀芳）