雙塔單索面空間斜拉索整體張拉技術研究

李麗寧

（中交路橋華北工程有限公司，北京101100）

1 工程概況

南部濱海大道主線橋梁采用雙塔單索面斜拉橋，Z4、Z5塔兩側各設置9對、5對斜拉索，中跨斜拉索梁上縱向間距為12 m；邊跨斜拉索的梁上間距為12m、9 m、6 m，橫向間距為1.8 m，塔上錨固點豎向間距為3 m，橫向間距為1.8 m。

2 施工概況

本項目斜拉索均采用低松弛高強度鍍鋅平行鋼絲束成品索，鋼絲強度為1 670 MPa，拉索彈性模量達到1.95×105MPa，兩端配冷鑄錨，拉索外設雙層熱擠PE護套，斜拉索用鋼絲直徑為7 mm的鍍鋅平行鋼絲組成，斜拉索兩端均采用冷鑄錨，塔上、梁上錨固端分別通過錨固螺母與主塔錨箱及主梁錨拉板連接。全橋斜拉索規格分別為PES7-109、PES7-151、PES7-187,索號Z9-1的最大斜拉索長度為110.658 m，質量約6.72 t，張拉索力最大3 310 kN（331 t），型號配置見表1。斜拉索裝配示意圖如圖1所示。

圖1 斜拉索裝配示意圖

表1 斜拉索對應錨具規格及錨杯長度

3 斜拉索整體張拉關鍵技術

3.1 斜拉橋的展索

斜拉索展索的目的是消除斜拉索成盤時產生的扭轉力，通過放索盤旋轉將斜拉索順直放出，在拉索出口處設置帶橡膠輪的導向支架。為方便斜拉索在橋面的移動及展開，避免斜拉索與橋面的直接接觸而刮傷斜拉索PE套，斜拉索在橋面移動時采用放索小車，小車分為錨頭小車和托索小車兩種。根據索重、索長及現場施工條件，放索可根據不同的施工階段采用不同的施工方案[1]。

放索時拆下螺母，裝上牽引裝置，為掛索做準備。塔端通過吊車提升放索，在放索過程中直接上塔完成塔端掛索過程，梁端通過卷揚機拖拉到索道管附近完成全部放索。斜拉索橋面放索示意如圖2所示。

圖2 斜拉索橋面放索示意

在展索過程中，由于索自身的彈性和牽引時產生的偏心力，會使轉盤轉動加速，導致斜拉索散盤，特別是剩下最后幾圈時，可能會危及工作人員的生命安全，所以，對斜拉索設置自動裝置，或者將鋼絲繩作為尾調，采用卷揚機控制放索。

3.2 掛索

橋面放索時，先卸掉螺母，裝上錨頭牽引裝置，螺母提前進入塔內工作面。塔內卷揚機鋼絲繩從索管放下，與錨杯內的牽引裝置相連。現場由專人指揮，塔外吊車與塔內牽引同步提升。吊車牽引斜拉索至索道管口后，塔內牽引同卷揚機調整配合，直至錨杯伸出索道管，螺母能平絲扣為止。吊車提升過程中注意保持塔內牽引繩受力，以免索體自由彎曲頂住索筒。為了避免斜拉索在吊裝過程中由于局部受力過大而受到損壞，在吊點處設置抱箍索夾[2]。

3.3 橋面入洞牽引方法

在斜拉索塔梁端錨頭附近一定距離安裝索夾設置吊點，牽引繩通過安裝在主梁上的導向滑車連接索夾，導向繩從套筒中伸出連接梁段錨頭。啟動卷揚機，至梁段錨頭固定。為了防止斜拉索安裝過程中PE套劃傷，在主梁上應設置角度調節系統，斜拉索牽引的同時，調整斜拉索的角度，使其與索道角度保持一致，平順下滑。

在距離下錨頭后數米處安裝哈夫夾和卷揚機滑輪組，橋面吊機配合，牽引拉索，把下錨頭喂進梁下索導管，錨頭露出錨箱錨板后，按設計要求的外伸量，旋合錨杯螺母。

斜拉索梁端角度調節系統：主要是通過卷揚機，并通過手拉葫蘆與卷揚機的配合進行的。

3.4 斜拉索張拉相關計算

為了滿足斜拉索整體張拉時索力的精度要求，現場進行斜拉索張拉時采用千斤頂法和斜拉索伸長量法進行雙重控制，完成張拉后，采用振動頻率法進行索力的校核，確保斜拉索的張拉達到設計要求。進行初始張拉時，分3次張拉，分別為50%初始張拉力、80%初始張拉力、100%初始張拉力。

3.5 斜拉索張拉方法

斜拉索張拉在塔端進行，采用大型穿心頂硬牽引錨頭張拉，張拉過程中單塔編號對稱的斜拉索需要對稱張拉，同步張拉的不同索力值需不超過監控設計的規定，根據監控指定規定（編號BHDD-XLS-001）最大設計索力為3 190 kN，所以，張拉時采用3 500 kN（350 t）千斤頂符合設計要求。張拉步驟如下。

3.5.1 錨墊板處安裝張拉設備

塔內對稱張拉示意圖如圖3所示。

圖3 塔內對稱張拉示意圖

斜拉索牽引、放索及掛索結束，張拉設備安裝到位后即可進行斜拉索張拉。斜拉索的張拉嚴格根據監控指令的要求實施。

施工中應同時觀察油壓表讀數。接通油泵和千斤頂的油管，檢查精密壓力表是否與千斤頂相符，在未張拉之前，可以在空載的情況下活動2個行程，確保千斤頂在張拉時無任何問題。

3.5.2 啟動油泵分級同步張拉，錨固螺母跟進錨固

現場張拉采取8頂對稱張拉工藝，塔內采用3 500 kN（350 t）千斤頂滿足現場對稱張拉需求，對稱張拉順序如圖4所示。

圖4 張拉順序示意圖

分級張拉采取三級張拉法，分別為初始張拉力的50%，80%，100%。張拉設備安裝如圖5所示。

圖5 張拉設備安裝示意圖

3.5.3 應力、伸長量控制

通過油表讀數控制斜拉索張拉力，參考伸長量，根據現場監控提供索力要求及斜拉索安裝要求。

3.5.4 校核伸長量

張拉力校核滿足要求后，千斤頂持荷5 min，擰緊錨固螺母，拆除張拉設備完成斜拉橋張拉工作。

4 現場張拉常見問題及解決辦法

現場張拉常見問題及解決辦法主要有：

1）當油表讀數已經達到計算值，但斜拉索理論伸長量還未達到計算值時，應以斜拉索理論伸長量為基準，對斜拉索進一步張拉，使斜拉索伸長量達到計算值。校核千斤頂時，得出的回歸方程不一定是百分之百準確的，但由于是試驗所得，所以，存在些許誤差是允許的。

2）當采用振動頻率法進行索力的校核時，出現索力誤差值相差較大時，應對計算公式中的有效索長L進行檢查，確保有效索長L范圍內斜拉索處于自由狀態。

3）當斜拉索實際伸長量與計算值相差不大時，此時進行調索可以參照螺母和錨杯進行微調，每個螺母中部都會有6個小孔，相鄰2個小孔到螺母中心點連線的夾角均為60°，錨杯上的螺紋可測量出旋轉一圈的伸長量。例如，螺母旋轉一圈的伸長量為12 mm，那么螺母旋轉相鄰2個小孔的角度（60°）的伸長量就為2 mm。采用這種方法進行斜拉索的微調既準確又快捷。

4）當在冬季進行斜拉索的張拉時，應對千斤頂的油泵做好保溫措施，防止油被冷固耽誤斜拉索張拉進度。

5 結語

本文介紹的斜拉索整體張拉工藝采取對稱張拉，施工順序總體為由下至上。斜拉索的索力大小通過拉索伸長量法以及千斤頂油表讀數法雙重控制，張拉完成后通過振動頻率法進行校核。不僅保證了索力在允許的誤差范圍內，而且提高了斜拉索的安裝效率。與其他同類型橋梁斜拉索施工相比，采用本工藝可提高經濟效益。