双塔单索面空间斜拉索整体张拉技术研究

李丽宁

（中交路桥华北工程有限公司，北京101100）

1 工程概况

南部滨海大道主线桥梁采用双塔单索面斜拉桥，Z4、Z5塔两侧各设置9对、5对斜拉索，中跨斜拉索梁上纵向间距为12 m；边跨斜拉索的梁上间距为12m、9 m、6 m，横向间距为1.8 m，塔上锚固点竖向间距为3 m，横向间距为1.8 m。

2 施工概况

本项目斜拉索均采用低松弛高强度镀锌平行钢丝束成品索，钢丝强度为1 670 MPa，拉索弹性模量达到1.95×105MPa，两端配冷铸锚，拉索外设双层热挤PE护套，斜拉索用钢丝直径为7 mm的镀锌平行钢丝组成，斜拉索两端均采用冷铸锚，塔上、梁上锚固端分别通过锚固螺母与主塔锚箱及主梁锚拉板连接。全桥斜拉索规格分别为PES7-109、PES7-151、PES7-187,索号Z9-1的最大斜拉索长度为110.658 m，质量约6.72 t，张拉索力最大3 310 kN（331 t），型号配置见表1。斜拉索装配示意图如图1所示。

图1 斜拉索装配示意图

表1 斜拉索对应锚具规格及锚杯长度

3 斜拉索整体张拉关键技术

3.1 斜拉桥的展索

斜拉索展索的目的是消除斜拉索成盘时产生的扭转力，通过放索盘旋转将斜拉索顺直放出，在拉索出口处设置带橡胶轮的导向支架。为方便斜拉索在桥面的移动及展开，避免斜拉索与桥面的直接接触而刮伤斜拉索PE套，斜拉索在桥面移动时采用放索小车，小车分为锚头小车和托索小车两种。根据索重、索长及现场施工条件，放索可根据不同的施工阶段采用不同的施工方案[1]。

放索时拆下螺母，装上牵引装置，为挂索做准备。塔端通过吊车提升放索，在放索过程中直接上塔完成塔端挂索过程，梁端通过卷扬机拖拉到索道管附近完成全部放索。斜拉索桥面放索示意如图2所示。

图2 斜拉索桥面放索示意

在展索过程中，由于索自身的弹性和牵引时产生的偏心力，会使转盘转动加速，导致斜拉索散盘，特别是剩下最后几圈时，可能会危及工作人员的生命安全，所以，对斜拉索设置自动装置，或者将钢丝绳作为尾调，采用卷扬机控制放索。

3.2 挂索

桥面放索时，先卸掉螺母，装上锚头牵引装置，螺母提前进入塔内工作面。塔内卷扬机钢丝绳从索管放下，与锚杯内的牵引装置相连。现场由专人指挥，塔外吊车与塔内牵引同步提升。吊车牵引斜拉索至索道管口后，塔内牵引同卷扬机调整配合，直至锚杯伸出索道管，螺母能平丝扣为止。吊车提升过程中注意保持塔内牵引绳受力，以免索体自由弯曲顶住索筒。为了避免斜拉索在吊装过程中由于局部受力过大而受到损坏，在吊点处设置抱箍索夹[2]。

3.3 桥面入洞牵引方法

在斜拉索塔梁端锚头附近一定距离安装索夹设置吊点，牵引绳通过安装在主梁上的导向滑车连接索夹，导向绳从套筒中伸出连接梁段锚头。启动卷扬机，至梁段锚头固定。为了防止斜拉索安装过程中PE套划伤，在主梁上应设置角度调节系统，斜拉索牵引的同时，调整斜拉索的角度，使其与索道角度保持一致，平顺下滑。

在距离下锚头后数米处安装哈夫夹和卷扬机滑轮组，桥面吊机配合，牵引拉索，把下锚头喂进梁下索导管，锚头露出锚箱锚板后，按设计要求的外伸量，旋合锚杯螺母。

斜拉索梁端角度调节系统：主要是通过卷扬机，并通过手拉葫芦与卷扬机的配合进行的。

3.4 斜拉索张拉相关计算

为了满足斜拉索整体张拉时索力的精度要求，现场进行斜拉索张拉时采用千斤顶法和斜拉索伸长量法进行双重控制，完成张拉后，采用振动频率法进行索力的校核，确保斜拉索的张拉达到设计要求。进行初始张拉时，分3次张拉，分别为50%初始张拉力、80%初始张拉力、100%初始张拉力。

3.5 斜拉索张拉方法

斜拉索张拉在塔端进行，采用大型穿心顶硬牵引锚头张拉，张拉过程中单塔编号对称的斜拉索需要对称张拉，同步张拉的不同索力值需不超过监控设计的规定，根据监控指定规定（编号BHDD-XLS-001）最大设计索力为3 190 kN，所以，张拉时采用3 500 kN（350 t）千斤顶符合设计要求。张拉步骤如下。

3.5.1 锚垫板处安装张拉设备

塔内对称张拉示意图如图3所示。

图3 塔内对称张拉示意图

斜拉索牵引、放索及挂索结束，张拉设备安装到位后即可进行斜拉索张拉。斜拉索的张拉严格根据监控指令的要求实施。

施工中应同时观察油压表读数。接通油泵和千斤顶的油管，检查精密压力表是否与千斤顶相符，在未张拉之前，可以在空载的情况下活动2个行程，确保千斤顶在张拉时无任何问题。

3.5.2 启动油泵分级同步张拉，锚固螺母跟进锚固

现场张拉采取8顶对称张拉工艺，塔内采用3 500 kN（350 t）千斤顶满足现场对称张拉需求，对称张拉顺序如图4所示。

图4 张拉顺序示意图

分级张拉采取三级张拉法，分别为初始张拉力的50%，80%，100%。张拉设备安装如图5所示。

图5 张拉设备安装示意图

3.5.3 应力、伸长量控制

通过油表读数控制斜拉索张拉力，参考伸长量，根据现场监控提供索力要求及斜拉索安装要求。

3.5.4 校核伸长量

张拉力校核满足要求后，千斤顶持荷5 min，拧紧锚固螺母，拆除张拉设备完成斜拉桥张拉工作。

4 现场张拉常见问题及解决办法

现场张拉常见问题及解决办法主要有：

1）当油表读数已经达到计算值，但斜拉索理论伸长量还未达到计算值时，应以斜拉索理论伸长量为基准，对斜拉索进一步张拉，使斜拉索伸长量达到计算值。校核千斤顶时，得出的回归方程不一定是百分之百准确的，但由于是试验所得，所以，存在些许误差是允许的。

2）当采用振动频率法进行索力的校核时，出现索力误差值相差较大时，应对计算公式中的有效索长L进行检查，确保有效索长L范围内斜拉索处于自由状态。

3）当斜拉索实际伸长量与计算值相差不大时，此时进行调索可以参照螺母和锚杯进行微调，每个螺母中部都会有6个小孔，相邻2个小孔到螺母中心点连线的夹角均为60°，锚杯上的螺纹可测量出旋转一圈的伸长量。例如，螺母旋转一圈的伸长量为12 mm，那么螺母旋转相邻2个小孔的角度（60°）的伸长量就为2 mm。采用这种方法进行斜拉索的微调既准确又快捷。

4）当在冬季进行斜拉索的张拉时，应对千斤顶的油泵做好保温措施，防止油被冷固耽误斜拉索张拉进度。

5 结语

本文介绍的斜拉索整体张拉工艺采取对称张拉，施工顺序总体为由下至上。斜拉索的索力大小通过拉索伸长量法以及千斤顶油表读数法双重控制，张拉完成后通过振动频率法进行校核。不仅保证了索力在允许的误差范围内，而且提高了斜拉索的安装效率。与其他同类型桥梁斜拉索施工相比，采用本工艺可提高经济效益。