大跨径斜拉桥的斜拉索施工关键技术研究
摘要：斜拉桥是一种桥面体系受弯压、支承体系受拉的桥梁，是由梁、塔、索三部分组成的一种组合体系结构。而斜拉索作为一种柔性拉杆，是斜拉桥的主要受力构件，在斜拉桥中起着至关重要的作用。本文以某斜拉桥的施工为背景，阐述斜拉索架设和张拉施工工艺，重点提出斜拉桥中斜拉索施工过程中关键技术问题以及控制，对该斜拉桥的斜拉索施工进行了有效控制。
关键词：斜拉桥；斜拉索；索力
1 引言
在斜拉桥施工过程中，随着主梁悬臂长度的增加，结构体系不断变化，斜拉索的拉力处于不断变化之中，实际上斜拉索拉力的实测值与理论设计值之间存在不一致，因此有必要深入研究斜拉索在施工过程中的关键技术以及采用一定的控制措施，保证最终的成桥状态满足设计要求。本文结构某斜拉桥的施工，针对斜拉桥中的斜拉索进行分析研究，提出其在施工过程中的关键技术和有效控制措施，对该斜拉桥的斜拉索施工进行有效控制。
2 工程概况
该斜拉桥的桥面宽29.5m，跨径组合为72m+120m+120m+72m==384m，中塔（9#墩）处为梁塔墩固结，两侧边塔（8#、10#墩）处为梁塔固结，在桥墩盖梁上设置支座。主梁采用C50三向预应力钢筋混凝土连续箱梁，单箱3室结构，梁高由4.3m按照二次抛物线形式渐变到2.3m。纵向预应力和横向预应力筋采用钢绞线，竖向预应力筋采用高强精轧螺纹粗钢筋。主桥共有三个索塔，每个索塔上挂8对斜拉索，在横向分为2排。斜拉索在塔上间距为0.8m，通过鞍座穿过塔身。鞍座采用分丝管形式，每根分丝管穿一根钢绞线，以便将来可以单根换索。索鞍的斜拉索出口处设抗滑锚板，以防止钢绞线滑动。斜拉索在主梁上间距5m，锚固在箱梁中室内，相应位置设置一道横隔梁。
3 斜拉索施工关键技术
斜拉索是一种柔性拉杆，是斜拉桥的主要受力构件。当今国内外斜拉桥所用的斜拉索主要采用经过多种防腐处理制作的高强平行钢丝和平行钢绞线两种形式。而平行钢绞线拉索在现代斜拉桥拉索中日渐常用。本斜拉桥的斜拉索采用柳州欧维姆机械股份有限公司生产的OVM250平行钢绞线拉索，斜拉索采用Φ15.24mm环氧涂层高强钢绞线，强度为1860Mpa。斜拉索锚具采用可调换索式锚具，共有两种规格，其中1#至6#采用OVM200AT一41型、7#至8#索采用OVM200AT一43型。拉索采用多层防腐措施，每根环氧涂层高强钢绞线外热挤PE防护套，整索外套加整圆式高密度聚乙烯HDPE管，其规格为Φ240×8.6mm。为防止桥面低处斜拉索人为破坏，在其下端2.5m竖直高处范围内设防护钢管，其规格为Φ273×5mm。
平行钢绞线施工工艺相当复杂，且对安全性、稳定性等要求很高。如何保证施工工序的安全实施，保证钢绞线下料长度和拉索PE护套的剥除长度的准确无误，保证单根钢绞线索力的均匀性及准确性，对于整个的斜拉桥施工都是至关重要的。下面主要从拉索挂设和拉索张拉两大方面对钢绞线拉索施工进行具体介绍和要点分析。
3.1平行钢绞线斜拉索的架设
由于索鞍管内焊有分丝管，拉索顺序应自上而下逐行进行。标准阶段钢绞线的安装方法及工序如下：
(1)从塔顶将卷扬机的牵引钢丝绳沿塔柱内腔自由放下，牵引钢丝绳到达所需锚具位置处。安装与高强钢丝相连接的连接器。把钢丝绳插入锚具按安装顺序规定的锚孔内，并继续向下放出钢丝绳；
(2)桥面工作台上拖动己准备好的钢绞线绕过定位导向轮，将钢绞线与穿索板连接牢固。钢绞线通过高强钢丝，与牵引钢丝绳联成一条线；
(3)操作塔顶卷扬机回拉钢丝绳，并连同钢绞线一起牵引到塔外工作位置。当钢绞线露出塔端斜拉索外套管口后，塔外操作人员分别将两根钢绞线与塔内的卷扬机钢丝绳通过连接器连接，并操作卷扬机将钢绞线牵引进塔内。把钢绞线拉入锚具，此时应降慢速度以防破坏锚具内的密封装置；
(4)当钢绞线拉出锚环面后，调整钢绞线两端长度，检查单根钢绞线外层PE防护套剥除长度是否准确，然后在张拉端和固定端对应的钢绞线锚孔内安装夹片；
(5)将千斤顶、压力传感器装到刚穿好的钢绞线上，并张拉至预先计算的应力；
(6)重复以上步骤直到完成全部钢绞线的安装。
在单根挂索时，应注意钢绞线的HDPE护套的保护和避免打绞现象发生。另外，由于挂索的要求，张拉端、固定端PE护套必须根据计算长度剥除。剥除时应注意不得误伤钢绞线。剥除后，打散钢绞线，用专门的清洗剂清洗两端油脂，清洗时注意保护环氧涂层，清洗后将钢绞线复原，对端头进行墩头处理，以供挂索时牵引需要。剥除长度过短则防护不到，影响钢绞线的正常使用寿命，过长则无法施工，影响工期。所以这关系到精确计算严格控制剥除长度问题。
3.2平行钢绞线斜拉索的张拉
每根索的钢绞线均逐根挂索后即用YLSDI60一150千斤顶进行张拉。为使每根索中各钢绞线索力均匀，采用等张拉值法进行张拉，即每根钢绞线的拉力以控制压力表读数为准，传感器读数进行监测。随后张拉时每根绞线的拉力是按当时传感器的显示变化值进行控制的。通过以上索力控制，索力均匀性可控制在每根斜拉索的各股钢绞线的离散误差不大于理论值的正负2%。本桥一个新特点是索体穿过主塔索鞍对称锚固于梁体，在索鞍处钢绞线是从下往上紧密叠加排列的。因此拉索穿挂不能象锚固于梁塔的斜拉桥一样，从上排往下排穿挂，而只能自下排往上排的顺序进行挂索张拉。另外，由于索体是穿过主塔索鞍而对称锚固于梁下，因此施工中采用中边跨两端同步张拉。张拉设备是YDCS160一150千斤顶，配以专用张拉撑脚和连续张拉装置，当张拉到控制吨位后，工作夹片一次性锚固，此时能够保证夹片跟进量，平整度均匀，而且避免工作夹片反复锚固遗留下来的不良影响。每根钢绞线挂设完毕后，在两侧梁端同时、同步张拉，先单根张拉，再整体张拉。
整体张拉则采用YDCS55OO型千斤顶及其配套设备进行张拉。由于张拉系统部件质量大，安装时借助手拉葫芦将撑脚、千斤顶、工具锚板依次安装。注意整体张拉系统安装时，应保证其整体对中。根据成桥设计索力，在整体张拉过程中，当锚具螺母松动脱离垫板时以此作为其伸长值的测量起始点，即此时油表读数对应的张拉力作为整体张拉的初始张拉力。确定整体张拉的初始张拉力后，以此为起点分级加载张拉至设计要求的(超)张拉值，测量各级伸长值，旋紧螺母，千斤顶回油，锚固。在张拉过程中，四个锚固点要求做到同步对称，相互呼应，级差应控制在设计允许范围之内。通过以上整体张拉方式，可将整体索力控制在：每对斜拉索两根间的差值不大于整索索力理论值的正负1%；斜拉索整索索力误差不大于理论索力值的正负2%。
4 斜拉桥施工控制
对于斜拉桥来讲，拉索索力的准确与否直接关系到主梁的线形乃至施工安全，因此，必须对施工过程中索力的真实状态进行准确的描述，本工程采用振动频率量测法。这种方法是利用附着在拉索上的高灵敏度传感器拾取拉索在环境激励振动下的振动信号，经过滤波、放大和频谱分析，再根据频谱图来确定拉索的自振频率然后根据自振频率与索力的关系确定索力。
本工程考虑到拉索弯曲刚度的影响，为保证索力测量的精度，在正式测量前，应对斜拉索按直径分类，每一类选择长、中、短三根索，根据缆索工作的索力范围，以不同的吨位进行标定，得出频率和索力的关系，以此对用理论公式计算的索力进行修正。索力换算不仅要符合基频，并且要用前3-4阶作验证。在每根斜拉索张拉过程、中间调索过程、纵向及横向预应力钢束张拉后、支架拆除后等工况进行索力测试，并及时进行复测。通过测量，可提供各施工阶段索力的真实情况，以及关键索力随温度变化的曲线，为进行下一阶段施工控制提供了可靠的信息。
本工程斜拉桥的整体张拉的索力控制是以安装在千斤顶上的油压表读数为主，同时以人工激励振动法并辅以锚下预埋压力传感器校正振动法测量结果。从斜拉桥施工索力的测试结果来看，索力测试结果均满足监控精度。这说明通过上述的一整套平行钢绞线张拉和架设施工工艺和控制，无论是从各个单根索的均匀性还是从整体张拉索力的控制精度来看，都得到了很好的控制。
5 结语
本文结合某斜拉桥的斜拉索施工技术与控制，形成了斜拉索施工关键技术成果。本文在详细介绍钢绞线斜拉索的施工工艺的同时，全面的分析和介绍了平行钢铰线拉索在张拉施工过程中的索力控制问题，在本斜拉桥工程中，考虑了本文所提出的关键技术问题，取得了令人满意的效果。
参考文献：
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