鋼箱梁系桿張拉技術

中國十九冶集團有限公司，四川 攀枝花 617000

1 系桿安裝及張拉施工

1.1 施工設備準備

組織系桿安裝張拉施工設備進場，如YCW500A型千斤頂、ZB4-500油泵等。進場前對千斤頂與壓力表進行編號，之后進行配套標定，按照標定后的回歸方程計算各級張拉應力的油表讀數，驗收合格后方能進場使用。主縱梁下口支座應處于解鎖狀態，支座可自由滑動。

1.2 施工平臺

由于系桿較長，所用張拉設備及配套機具較多，必須根據張拉、安裝的荷載及便于操作的需要搭設安全穩定的施工平臺及支撐架。平臺采用現場既有的腳手架材料搭設，搭設的施工平臺與施工完成的墩臺結構固接確保其穩定性，高度與縱梁底板基本一致。平臺采用10cm×10cm方木作為橫梁，5cm厚木板作為面板鋪設，四周設置安全護欄。平臺設置于21#墩臺側的縱梁端，主要便于系桿放線過渡、人員操作及張拉，承受單點集中荷載不大于200kg，施工總荷載不大于5kN/m2。22#墩臺側可利用梁端混凝土豎井搭設簡易的支架平臺，便于張拉作業及安裝牽引設備，承受單點集中荷載不大于300kg，施工總荷載不大于7kN/m2。

1.3 牽引設備安裝

（1）材料驗收。系桿安裝施工前，對已進場的系桿、錨具等材料進行驗收。要求有相關材質說明書及質量合格證。進場后對設計要求的部分材料做好性能試驗。

（2）人員組織。根據工程情況，組織相關施工人員進場。前期施工準備階段主要搭設平臺、安裝牽引設備，施工過程中主要是穿索和張拉，人員組織按專業特點和進度需求進行，以滿足工程施工需要，確保工程施工順利推進。

1.4 系桿安裝及張拉

（1）備料。根據系桿錨固體系的結構及橋梁設計要求，備齊施工中所需的零部件、輔助材料及施工機械設備。

（2）系桿索下料。系桿索由專業生產廠家根據設計下料長度定制生產，運至現場后可直接進行安裝。

（3）剝除兩端PE護層。根據系桿索設計長度、張拉伸長值及錨具安裝尺寸計算系桿索兩端的PE護層需要剝除的長度，然后剝除PE護層。剝除護層后需清洗干凈鋼絞線表面的油脂，以增加錨具握裹力以及便于施工。

（4）穿索。在張拉孔口處重疊安裝2個吹塑型交通錐桶，內側打上黃油，放線盤置于操作平臺后側地面上，用25t汽車吊采用吊帶輔助提升系桿，啟動卷揚機，牽引索向前移動，人工輔助轉動索盤，縱梁鋼箱內專人跟隨索頭，觀察索頭向前穿行是否正常，注意吊車提升高度不得高于索孔，以避免索體擦掛孔口。一旦發現不符合要求，就要及時通知牽引機操作工及吊車司機停止工作，調整處理后再重新進索，直至牽引貫通并確保兩端有足夠的工作長度，才能解除卷揚機牽引線，割除牽引頭。

（5）索體保護層修復。對于穿索過程中不慎將索體保護層刮花的問題，可采用以下方法修復：清理損傷部位后，采用與保護層相同的HDPE高密度聚乙烯顆粒材料（由索體生產單位提供），用高熱吹風電焊槍對其進行熔化敷涂，以達到修復功能。

1.5 桿張拉

主線主橋鋼結構現場安裝焊縫根據設計要求進行超聲波探傷+TOFD現場檢測，合格后方可張拉。系桿張拉采用4套張拉設備左右縱梁對稱同步進行，張拉時由專人負責協調指揮，通過對講機保持通信聯絡。工作錨具、限位板、油頂油泵、工具錨等安裝完成后兩側系桿共4套油泵同時緩慢給油，并注意觀察各張拉系統工作狀況，發現異常時，4臺泵同時停止給油，消除異常后繼續，直至油表讀數達到張拉控制力計算讀數，停止給油進行持荷，最后在達到要求持荷時間后拆卸工具錨、油頂進行下一索的張拉準備。

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（1）系桿索張拉控制力為2250kN。張拉采用張拉力和伸長量雙控，以張拉力控制為主，以張拉實際伸長量作復核（實際伸長量與理論設計伸長量作比較，為標準進行偏差控制在6%以下）。

（2）張拉設備為4臺YCW500A千斤頂以及配套的張拉輔件（限位板、工具錨板、工具錨夾片）。張拉按設計要求分階段張拉，張拉時左右側縱梁系桿索對稱、兩端同步進行。

（3）張拉前按每階段設計張拉力，并根據配套千斤頂、油壓表標定的線型方程計算出油壓表讀數。

（4）張拉時按要求記錄好張拉情況。

（5）分階段張拉工藝。①第一次張拉。鋼結構拱肋、風撐、縱梁、橫梁安裝完成，第一次對稱張拉系桿，張拉力為1100kN，理論伸長量為211mm，實際伸長量如下：

式中：L1為10%設計控制張拉應力的伸長量讀數；L2為20%設計控制張拉應力的伸長量讀數；L3為設計張拉應力的伸長量讀數。油頂安裝完成后開動油泵，壓力表讀數達到第一隊段張拉控制應力的10%時停止張拉，讀取油頂伸長量。開動油泵，壓力表讀數達到第一階段張拉控制應力的20%時，關停油泵，讀取油頂伸長量。開動油泵，壓力表讀數達到第一階段張拉控制應力，持荷5min，讀取油頂伸長量。②第二次張拉。第一次吊桿張拉完成并拆除主縱梁支架后進行第二次對稱張拉系桿，張拉力為1700kN，理論伸長量為115mm，總理論伸長量為326mm，實際伸長量如下：

式中：L1為達到第一次設計張拉應力時的伸長量讀數；L2為第二次設計張拉應力時的伸長量讀數。油頂安裝完成后開動油泵，待油表讀數達到第一階段設計張拉控制應力的壓力表讀數，關停油泵，量取油頂伸長量讀數。繼續開動油泵，至油表讀數達到第二階段設計張拉控制力油表讀數時，關停油泵，持荷5min，量取油頂伸長量讀數。③第三次張拉。橋面系施工，包括鋪裝、防撞墻等完成后進行第三次對稱張拉系桿，張拉力為2250kN，理論伸長量為106mm，總理論伸長量為432mm，實際伸長量如下：

式中：L2為達到第二次設計張拉應力時的伸長量讀數；L3為第三次設計張拉應力時的伸長量讀數。油頂安裝完成后開動油泵，待油表讀數達到第二階段設計張拉控制應力的壓力表讀數，關停油泵，量取油頂伸長量讀數。繼續開動油泵，至油表讀數達到第三階段設計張拉控制力油表讀數時，關停油泵，持荷5min，量取油頂伸長量讀數。

1.6 系桿防護

系桿索張拉完成后，進行系桿的防護。切除多余的鋼絞線，在工作錨板上為夾片安裝防松裝置，切割后鋼絞線外露長度不小于3cm。先對錨頭進行密封，然后對支承筒進行專用防腐油脂灌注，最后安裝保護罩，并在保護罩內注滿專用防腐油脂。

1.7 系桿安裝注意事項

（1）系桿在運輸和安裝過程中不能損壞PE護層。施工過程中，可采取支墊、設置帶圓滾輪支承架等措施。

（2）系桿索穿過套管時速度要適當，以保證順利通過。

（3）系桿索安裝前要檢查套管是否暢通、干凈、有無毛刺。

（4）控制好剝除PE護層的長度，嚴格控制帶PE的系桿索進入延長連接筒的長度，既要保證在連接筒內有足夠的握裹力長度，又要避免剝除PE的鋼絞線裸露于連接筒外。

（5）切割鋼絞線采用砂輪切割，不得采用火焰切割。

（6）施工過程中注意保護自由段索體表面，防止損傷，如有損傷必須及時修復，不得附有任何可能腐蝕索體的物質，并注意防火。

2 施工監測

系桿拱橋通過對系桿、吊桿三維多次分批預應力張拉，逐步完成受力體系的轉換，成為無水平推力的剛性拱橋。施工中必須重視監控工作，每一個工況都必須對桿件內力、線性進行監控，并根據監控結果指導施工。

（1）根據施工工藝對每個工況的構件、橋梁內力及變形進行計算，確定應力、變形控制斷面，并預埋測試元件及標高觀測點，然后根據安裝的進度及工況實時監測。

（2）各構件吊裝前測定構件控制截面初始應力，吊裝、簡支就位后分別測試內力情況并記錄。

（3）安裝前在支架及構件上設置標高觀測點并標記軸線位置，安裝就位后對支架及構件平面位置及標高實時監測并記錄，為沉降穩定及位置正確的判定提供依據。

（4）每次預應力張拉前后對關鍵截面控制點的內力及標高進行監測并記錄。

（5）成橋后對拱肋線性系桿內力做重點監控，根據監控結果調整系桿內力，確保成橋內力及線性滿足設計要求。

3 結束語

鋼箱梁柔性系桿安裝張拉主要是對大跨度主縱梁受力進行控制，使拱端支座不產生水平推力，成為無推力拱。通過系桿深化設計，專業廠家制造后運至現場，然后根據施工方案制作放線架，搭設空中平臺，并通過牽引設備、張拉設備進行安裝張拉。文章詳細敘述了安裝張拉安全驗算、工藝流程、工藝技術參數、施工監測等，具有較強的工藝指導性，可為同類工程施工提供參考。