系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調(diào)整工法

蔡 琪

中鐵上海工程局集團(tuán)第二工程有限公司

系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調(diào)整工法

蔡 琪

中鐵上海工程局集團(tuán)第二工程有限公司

大蘆線湖北碼頭橋位于規(guī)劃浦江港區(qū)，主橋設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為K0+929.570m，終點(diǎn)里程為K1+054.970m，主橋長125.4m。采用計(jì)算跨徑123m的下承式系桿拱橋，主橋系梁采用鋼-砼組合梁，拱肋采用全焊鋼箱構(gòu)造，拱軸線為二次拋物線，主拱矢跨比為1/5。湖北碼頭橋全橋共設(shè)置14對共28根吊桿。吊桿均與主拱拱腳連線垂直，沿橋軸水平向吊桿中心線間距均為8m，關(guān)于橋梁中心對稱布置。吊桿采用HDPE護(hù)套填充型環(huán)氧涂層鋼絞線，所有吊桿均采用拱上固定、梁上張拉采用智能整體快速施工工藝。本文結(jié)合工程實(shí)例，對系桿拱橋吊桿智能整體張拉快速施工與整體線形調(diào)整工法進(jìn)行闡述。

快速施工；系桿拱施工；智能張拉；工法

1 概述

系桿拱橋作為一種外形柔美的橋型，在城市橋梁、景觀橋梁、地方干線公路上被廣泛運(yùn)用。系桿拱橋吊索（桿）的張拉施工一直是該類橋梁的關(guān)鍵工序，但由于傳統(tǒng)吊索（桿）的施工工藝較為落后，一直是影響該類橋梁施工質(zhì)量和進(jìn)度的主要因素之一。所以，探索開發(fā)一種快速化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的系桿拱橋吊索（桿）張拉施工工藝極具工程意義和行業(yè)價(jià)值。

2 工藝原理

（1）全橋每根吊索配套安裝一個(gè)張拉千斤頂，由同一個(gè)電腦總控中心統(tǒng)一操控各個(gè)千斤頂工作，實(shí)現(xiàn)全橋吊索整體張拉。

（2）基于PLC技術(shù)開發(fā)電腦總控中心的設(shè)備系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，電腦總控中心可操控全橋所有千斤頂整體同步張拉，也可操控局部或單個(gè)千斤頂實(shí)現(xiàn)異步張拉。

（3）采用智能控制技術(shù)代替人工操作千斤頂，消除人為操作誤差影響，精確保證全橋吊索整體張拉的同步性和精準(zhǔn)性。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

吊索安裝→全橋安裝智能千斤頂→由監(jiān)控單位出具初次張拉應(yīng)力值→系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試→第一次整體吊索張拉→吊索錨固→系統(tǒng)卸載停機(jī)→橋面系施工完畢→監(jiān)控單位出具初次張拉應(yīng)力值→第二次整體吊索張拉→吊索錨固→系統(tǒng)卸載停機(jī)→拆除智能千斤頂及相應(yīng)裝置。(見圖1)

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 吊索安裝

1）確認(rèn)全橋吊索掛設(shè)正確，吊索錨固螺母已經(jīng)擰緊；

2）確認(rèn)全橋當(dāng)前狀態(tài)，排除對正式張拉施工可能存在的安全隱患。

3.2.2 千斤頂安裝

1）全橋吊索匹配的智能張拉千斤頂，千斤頂最大張拉力宜為對應(yīng)吊索的成橋最大索力的1.5～3.0倍；

2）每根吊索依次安裝張拉附屬構(gòu)件，并確認(rèn)安裝正確；

3）每根吊索依次安裝智能張拉千斤頂，并確認(rèn)安裝正確；

4）各千斤頂安裝完成后，設(shè)置安全保護(hù)繩（索），防止張拉施工過程中意外情況發(fā)生。

3.2.3 智能張拉和調(diào)索系統(tǒng)聯(lián)機(jī)和調(diào)試

1）全橋智能張拉千斤頂和電腦控制中心、油泵從站通過信號和油路系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，確認(rèn)聯(lián)機(jī)正確；

2）確認(rèn)施工電源正確，線路和油路布置安全；

3）確認(rèn)設(shè)備油量儲備足夠，不會影響正式張拉的施工進(jìn)程；

4）進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，確認(rèn)各千斤頂?shù)膲毫蜕扉L量數(shù)據(jù)信號反饋正常，各千斤頂進(jìn)油和回油正常，各千斤頂整體聯(lián)動正常。

3.2.4 預(yù)張拉

1）全橋吊索預(yù)張拉至成橋索力的10%左右（或根據(jù)橋梁具體實(shí)際情況另行設(shè)定），消除吊索的空間彎曲，保證每根吊索基本處于無應(yīng)力順直狀態(tài)；

2）預(yù)張拉一次到位，張拉時(shí)間宜為10～15min，張拉完成后，持荷等待30min；

3）預(yù)張拉過程中和持荷等待時(shí)，確認(rèn)設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，并同時(shí)注意觀察橋梁狀態(tài)，若有異響或突發(fā)情況發(fā)生，應(yīng)立即停止預(yù)張拉。

3.2.5 正式整體分級張拉

1）預(yù)張拉順利完成后，才可進(jìn)行全橋吊索整體分級張拉；

2）根據(jù)監(jiān)控方（如無監(jiān)控指令，則以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)）下發(fā)的第一次張拉指令，確定第一次張拉的索力目標(biāo)，按各索索力目標(biāo)的百分比進(jìn)行整體分級張拉；

3）整體張拉應(yīng)分為2～4級，一般情況下，宜按各索索力目標(biāo)的0%→25%→50%→75%→100%分四級進(jìn)行張拉，對于第一次張拉索力目標(biāo)值較小或有特殊要求的橋梁，宜按0%→50%→100%分兩級進(jìn)行張拉；

4）整體分級張拉過程中，每級索力張拉完成時(shí)間宜為5～10min（根據(jù)不同橋梁的實(shí)際情況而定），張拉后持荷等待時(shí)間應(yīng)不少于20min；

5）張拉過程中，確認(rèn)各索索力和伸長量整體同步進(jìn)行，未出現(xiàn)異常情況，并同時(shí)注意觀察梁狀態(tài)，若有異響或突發(fā)情況發(fā)生，應(yīng)立即停止張拉。

3.2.6 吊索錨固

1）整體分級張拉完成后，擰緊各吊索的錨固螺母；

2）全橋吊索錨固螺母擰緊后，監(jiān)控或監(jiān)理單位應(yīng)即時(shí)對全橋的索力、線形、應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)張拉目標(biāo)正確實(shí)現(xiàn)。若張拉目標(biāo)未實(shí)現(xiàn)，則須檢查原因，并及時(shí)再次張拉調(diào)整。

3.2.7 智能張拉和調(diào)索系統(tǒng)卸載停機(jī)

1）第一次張拉目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后，全橋吊索千斤頂回油退頂；

2）拆除和整理設(shè)備系統(tǒng)的信號和油路線管，防止對后續(xù)施工造成影響；

3）電腦控制中心和油泵從站停機(jī)并入庫回收，防止損壞或被盜；

4）不拆除張拉千斤頂，如有需要，對個(gè)別張拉行程較大的千斤頂進(jìn)行位置調(diào)整，以便后續(xù)第二次張拉施工。

3.2.8 成橋索力張拉和調(diào)索階段

在橋面系及相應(yīng)工序完成后進(jìn)行第二次吊索整體張拉，操作過程與控制要點(diǎn)與第一次張拉一致，需要強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：

1）整體分級張拉完成后，根據(jù)設(shè)備系統(tǒng)電腦控制中心各索索力數(shù)據(jù)，對不滿足設(shè)計(jì)索力的吊索進(jìn)行整體或局部（單根）調(diào)索；

2）調(diào)索張拉完成后，持荷等待不少于30min，繼續(xù)觀測全橋吊索索力狀態(tài)，確保全橋吊索最終索力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2.9 拆除全橋張拉附屬裝置和智能千斤頂

依次拆除各吊索的智能千斤頂和張拉附屬裝置，完成吊索張拉和調(diào)索施工。

圖2.1 施工工藝流程

3.3 勞動力組織

該工法勞動力人員配置見表3.1

表3.1 人員及設(shè)備配置表

4 效果驗(yàn)證

4.1 傳統(tǒng)張拉和調(diào)索施工時(shí)由人工操控傳統(tǒng)液壓油泵

同時(shí)對1～3對吊索進(jìn)行張拉。按每個(gè)張拉處1人操作油泵，1人測量記錄，一般至少需要4～12人同時(shí)作業(yè)。而采用吊索智能張拉和調(diào)索系統(tǒng)進(jìn)行施工，全橋所有吊索可以進(jìn)行整體張拉，只需1人操作電腦，1人輔助照看張拉現(xiàn)場，只需共2人可完成張拉和調(diào)索。所以，智能張拉和調(diào)索比傳統(tǒng)張拉施工節(jié)約2～10人，按每人每月工資5000元，月節(jié)約人工費(fèi)用1～5萬元。一般在一座中等規(guī)模索式橋梁的建設(shè)中，傳統(tǒng)張拉和調(diào)索施工需要3～5個(gè)月，按每月平均節(jié)省2.5萬元人工費(fèi)用，共可節(jié)省人工費(fèi)用7.5～12.5萬元。

另外，傳統(tǒng)張拉施工時(shí)需要多次拆卸和安裝千斤頂進(jìn)行循環(huán)張拉，吊索智能張拉和調(diào)索系統(tǒng)施工只需一次安裝所有千斤頂，張拉完成后一次拆卸即可，中間過程不需要反復(fù)拆卸安裝千斤頂，大大節(jié)省了張拉和調(diào)索的工期，由此可大量節(jié)省施工和管理成本。

4.2 社會效益

本施工工法的推廣應(yīng)用提高了系桿拱橋的施工質(zhì)量和工效，施工簡便快捷，縮短了施工工期，節(jié)約了建設(shè)成本，很好的解決了傳統(tǒng)張拉施加索力不準(zhǔn)確、加載速率過快、持荷時(shí)間不夠、索力監(jiān)測不同步、循環(huán)調(diào)索復(fù)雜等問題，，切切實(shí)實(shí)保證了吊索張拉施工質(zhì)量。

同時(shí)，本工法還有利于節(jié)省施工和管理成本，有利于提高索式橋梁吊索的耐久性，保證橋梁結(jié)構(gòu)安全運(yùn)營和改善使用功能，可大大節(jié)省橋梁后期的維護(hù)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。

5 結(jié)語

該橋的施工中采用系桿拱橋橋梁吊索（桿）快速化整體張拉施工工法，于2016年5月4日完成實(shí)橋和工法應(yīng)用，經(jīng)現(xiàn)場吊索索力檢測后，發(fā)現(xiàn)該工法不僅能較大的縮短吊索張拉和調(diào)索的施工工期，同時(shí)還能確保吊索索力、主梁線形達(dá)到設(shè)計(jì)值，施工質(zhì)量滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)的相關(guān)要求，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]CJJ 11-2011.城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG D60-2004.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[3]JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JTJ 025-86.公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]JTJ/T F50-2011.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[6]CJJ 2—2008.城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[7]GB 50205-2001.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].