鋼管混凝土拱橋吊桿二次張拉的應用

張建新ZHANG Jian-xin

（中鐵二十五局集團有限公司西北分公司，西安 710000）

1 工程概況

某某高速鐵路（90+180+90）m 連續梁拱跨越江西省南昌市信江西支，主梁采用單箱雙室、變高度、直腹板箱形截面，中支點處梁高11m，邊跨直線段和跨中直線段梁高為5m，直線段長度分別為11.3m、21m，二次拋物線變化的梁底下緣。設計為豎直平行鋼管混凝土啞鈴拱的拱肋，f/L=1/5的矢跨比，3.1m 高的拱肋，拱管管徑為1.1m，鋼管及腹腔內采用C55 自密實補償收縮混凝土灌注。采用GJ15-10和GJ15-12 型整束擠壓鋼絞線拉索吊桿，抗拉強度1860MPa，吊桿縱向間距9.0m，設18 對縱向雙吊桿。

2 變形的影響因素

2.1 施工線形影響

信江西支特大橋（90+180+90）m 連續梁拱橋梁合龍時，實測梁體線形設計線形偏差整體在2cm 以內，滿足規范要求，局部由于橋面收坡不到位，偏差超過2cm，均低于4cm。

2.2 撓度變形影響

CPⅢ確定軌道板高程時，未計入道床板及剩余二恒等自重荷載引起的主梁撓度影響。根據道床板荷載和部分工點鋪軌之后施工的二恒進行計算，主跨180m 連續梁拱軌面下撓值9.34+4.9=14.24mm。軌面實際下撓值與計算結果相差5.76~8.66mm（扣除中支點標高變化影響）。

2.3 溫度變形影響

主跨180m 拱橋設計合龍溫度為13℃~23℃，整體升溫+25℃，整體降溫-25℃，拱肋鋼材與主梁溫差為±10℃；拱肋鋼材與拱肋混凝土溫差±5℃，主梁與橫撐、吊桿溫差±15℃，吊桿及左右拱肋溫差±5℃；主梁豎向非線性升溫10℃、降溫-5℃。各項溫度荷載，主梁跨中最大向上、向下溫度變形分別為6.22mm 和-7.28mm。主跨180m 連續梁拱的橋墩與主梁未固結，其溫度荷載尤其是整體升降溫對主梁的變形影響較小。主跨180m 拱橋實際合龍時間為2022年10 月31 日和溫度為17℃~18℃，實際合龍溫度滿足設計合龍溫度13℃~23℃的要求。

3 二次張拉索力的范圍

二次張拉D9-D5 吊桿（張拉順序D9、D8、D7、D6、D5），每組吊桿二次張拉要求橫向縱向對稱同步張拉8 根吊桿，主跨調整吊桿力中跨跨中目標上拱量為7mm。吊桿二次張拉順序及吊桿力見表1、表2。

表1 吊桿二次張拉順序及吊桿力

表2 吊桿二次張拉順序及吊桿力

4 二次張拉后橋梁結構檢算

4.1 主梁變形

通過吊桿二次張拉，中跨跨中上拱7mm，各階段相對于補張前的變形如圖1。

殘余徐變：30 年徐變完成邊跨最大為6.1mm（向下），中跨最大為12.0mm（向上）。均小于20mm 且小于L/5000，滿足規范要求。

4.2 受力分析

對二次張拉后主跨180m 連續梁拱進行檢算，結構受力均能滿足要求。對二次張拉吊桿進行包絡計算，故僅以二次張拉吊桿力增量最大的結構檢算結果。

4.2.1 主梁受力分析

補張吊桿后，主附工況主梁上緣最小壓應力0.85MPa，下緣最小應力1.99MPa。主梁正常運營工況檢算結果見表3。

表3 主梁正常運營工況檢算結果

由表3 可見，主梁在正常運營工況下應力、強度安全系數、抗裂安全系數均滿足規范要求。

4.2.2 拱肋鋼管受力分析

拱肋鋼管運營階段檢算結果見表4。

表4 拱肋鋼管運營階段檢算結果

拱肋鋼管運營階段應力均能滿足要求。

4.2.3 拱肋混凝土受力分析

拱肋混凝土運營階段檢算結果見表5。

表5 拱肋混凝土運營階段檢算結果

拱肋鋼管運營階段應力均能滿足要求（拱腳處局部配筋）。

4.2.4 吊桿受力

吊桿的內力計算考慮了吊桿力的調整過程，保證運營過程吊桿的安全系數n≥3.0，運營階段吊桿力及安全系數見表6。

表6 運營階段吊桿力及安全系數

由表6 可見，本橋運營階段吊桿最小安全系數為4.5，滿足要求。

5 施工方法

5.1 張拉設備的安裝

①張拉設備采用60 噸穿心式千斤頂搭配撐腳進行施工。張拉設備應由有資質的單位進行配套標定。

②人工將張拉設備從拱腳運送至拱肋頂部D9 吊桿處；使用專用繩索將油管從橋面吊至拱頂千斤頂處進行連接，另一端與橋面的油泵進行連接。

③人工安裝張拉接頭至吊桿張拉端的錨頭，再安裝固定好撐腳，保證球型螺母與撐腳軸線同軸。將千斤頂置于撐腳上，并用螺栓或其他措施固定千斤頂與撐腳，注意止口對應。整體張拉組件應與鋼墊板軸線一致。將張拉桿從上往下穿入，并與張拉接頭對應的螺紋連接好，保證張拉接頭與張拉桿滿螺紋連接。張拉端錨杯與張拉桿、張拉螺母與張拉桿必須處于滿螺紋連接狀態才能進行施加張拉力。將張拉螺母旋入張拉桿至千斤頂止口，并對中千斤頂活塞止口，使張拉螺母旋進張拉千斤頂的活塞止口內。

④采用三通接頭連接兩臺千斤頂的油管，再用三通接頭的公共頭連接油泵，使油泵的壓力表讀出兩個千斤頂的油壓。按千斤頂與油壓表配對標定的編號安裝壓力表，張拉進油油表編號應與千斤頂編號按標定報告進行配套安裝，注意油管的連接接頭應放銅墊片，以保證高壓下不漏油。啟動油泵，往千斤頂的張拉缸供油，按程序與監控指令張拉吊桿，監控、測量、記錄與觀察吊桿、鋼拱與箱梁的變形量。

5.2 吊桿的張拉

①連接千斤頂與油泵的油管，使千斤頂的張拉進油管對應接到配套標定的精密壓力表的油嘴接頭上。按千斤頂與油壓表配對標定的編號安裝壓力表，張拉進油油表編號應與千斤頂編號按標定報告進行配套安裝，注意油管的連接接頭應放銅墊片，以保證高壓下不漏油。在未張拉之前，可以在空載的情況下活動兩個行程，確保千斤頂在張拉時無任何問題。

②8 根吊桿都安裝好千斤頂和油泵后，采用8 臺對講機互報索力監控同步張拉8 根拉索。

③預加點油壓，保證工裝受力不至于掉下來，人員遠離一些后開始張拉。

④當調節拉桿頭部與連接套筒有間隙，調節拉桿能旋動的時候油泵車停止加壓，保持壓力。使用調節扳手將拉桿旋入，旋緊后重復加壓，再旋調節拉桿，如此循環。

⑤當張拉力達到設計張拉力時，穩住油壓停止張拉，并保壓千斤頂的拉力3～5min，同時把錨頭的球型螺母旋緊至鋼墊板。觀察千斤頂上標尺或用鋼直尺測量活塞行程，并在表格上記錄斜拉索的伸長量。

⑥同時控制油壓表的讀數以便控制吊桿的索力是否與設計圖紙的張拉力相符，以確保索力誤差控制在±2%。

⑦最后檢查油壓表讀數是否變化，適當補壓至吊桿的張拉控制應力，索力誤差控制在±2%以內，再最終上緊球型螺母至調不動為止。

⑧慢慢放張千斤頂壓力，使斜拉索的索力由球型螺母傳至鋼墊板上。卸下千斤頂、張拉桿和扁擔梁等張拉工具，即完成了拉索的張拉。

5.3 測量方法與要求

①為避免張拉過程梁體變形影響基準點，水準儀設站在291#、292#墩頂，后視點在大小里程簡支梁上。

②為精確分析各階段的測量數據變化情況，各階段的測點位置應做好標記，務必保持在同一位置。

③測量儀器：天寶電子水準儀、型號：LS10，2 臺，均在檢定有效期內。

④吊桿的張拉順序嚴格按照方案實施（張拉順序D9—D5），技術人員記錄相應的數據。并負責收集張拉設備的校檢報告并反算張拉油表讀數，將反算結果與監控單位計算的進行核對，確保計算數據準確。

⑤現場測量人員對中跨及邊跨測點進行測量，并及時將測量結果反饋給監控人員進行記錄。

⑥張拉完每一束技術人員負責盯控油表讀數記錄并拍照，確保每一根吊桿準確地張拉到設計值。

6 結論

隨著高速鐵路大跨度橋梁的發展，設計者意識到施工監控的重要性。在施工過程中，采用儀器設備，對橋梁施工線形、撓度變形以及溫度變形等因素不斷的變化進行監測，并與設計的理想施工狀態進行對比分析，對誤差進行預測，按照設計要求及時調整，從而保證橋梁的安全性能，并滿足設計和規范的要求。