預(yù)應(yīng)力混凝土自錨式懸索橋體系轉(zhuǎn)換施但工技術(shù)及應(yīng)用

1、預(yù)應(yīng)力混凝土自錨式懸索橋體系轉(zhuǎn)換施工 技術(shù)及應(yīng)用摘要：體系轉(zhuǎn)換施工是預(yù)應(yīng)力混凝土自錨式懸索橋主體施 工的最后一道工序，工序復(fù)雜、施工控制要求很高。本文通 過對(duì)體系轉(zhuǎn)換施工技術(shù)原理、技術(shù)準(zhǔn)備、施工機(jī)具、施工方 法等的論述，介紹和總結(jié)了該施工技術(shù)的要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：自錨式懸索橋 體系轉(zhuǎn)換 施工技術(shù) 要點(diǎn)應(yīng)用 1、體系轉(zhuǎn)換的原理1.1體系轉(zhuǎn)換施工原理體系轉(zhuǎn)換是預(yù)應(yīng)力硅自錨式懸索橋施工的一大關(guān)鍵工作， 主要是指在上部結(jié)構(gòu)主纜、索夾、吊索及梁體施工完成后， 通過張拉吊索和主索鞍頂推實(shí)現(xiàn)的。通過張拉吊索、主索鞍 頂推，使梁體自身結(jié)構(gòu)荷載從梁體支架通過吊索轉(zhuǎn)移至主 纜。體系轉(zhuǎn)換最終是通過主纜，將梁體結(jié)構(gòu)豎向荷載

2、傳遞至 主塔，將主纜水平荷載傳遞至錨塊并通過梁體自身來承擔(dān)， 從而使整個(gè)結(jié)構(gòu)體系達(dá)到內(nèi)力的自平衡狀態(tài)。體系轉(zhuǎn)換過程 中結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形不斷發(fā)生變化，從而橋面系將不斷抬高以 達(dá)到脫模的效果。所以體系轉(zhuǎn)換是荷載由外至內(nèi)不斷傳遞的 轉(zhuǎn)換過程，是設(shè)計(jì)、監(jiān)控、施工等各方密切配合的重要階段。吊桿張拉一般分兩個(gè)循環(huán)進(jìn)行，第一循環(huán)的目的是進(jìn)行體 系轉(zhuǎn)換，保證所有吊桿錨頭能夠安裝上錨環(huán)，即可以拆下張拉接長(zhǎng)桿。第二循環(huán)在落架后進(jìn)行，目的是將吊桿力調(diào)整至 理論值，在二期鋪裝施工完成后吊桿力自動(dòng)增長(zhǎng)至成橋吊桿 力。隨后進(jìn)行橋面鋪裝等二期恒載施工，理論上此階段不需 要進(jìn)行吊桿張拉，但根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，由于二期恒載并非理論 計(jì)

3、算中采用的完全均布荷載，因此存在部分吊桿調(diào)整張拉力 的可能。具體張拉吊桿順序根據(jù)監(jiān)控單位及設(shè)計(jì)單位計(jì)算確認(rèn)的 施工順序進(jìn)行，主索鞍頂推在吊索張拉過程中也是根據(jù)監(jiān)控 指令進(jìn)行頂推與鎖定。2、體系轉(zhuǎn)換施工技術(shù)準(zhǔn)備及施工機(jī)具配備2.1 施工技術(shù)準(zhǔn)備2.1.1 測(cè)量放樣，按照設(shè)計(jì)圖紙要求安裝好索夾、吊索。 對(duì)已安裝索夾的螺桿軸力再次進(jìn)行復(fù)查，并使用螺桿拉伸器 再次復(fù)擰。對(duì)吊桿與索夾的連接進(jìn)行檢查，以保證體系轉(zhuǎn)換 時(shí)索夾及銷軸連接安全性。2.1.2 在吊桂實(shí)施前，需向監(jiān)控單位組提供塔柱位置、箱 梁線性，主纜線性，索夾位置等初始數(shù)據(jù)，監(jiān)控單位采集塔 根部、吊桿預(yù)埋鋼套管處等元件的應(yīng)力數(shù)據(jù)，修正張拉順序 以

4、及張拉力。在張拉過程中，監(jiān)控根據(jù)在每個(gè)錨杯處安裝的 壓力環(huán)檢測(cè)實(shí)際張拉力來實(shí)時(shí)修正張拉力及順序，并要求監(jiān) 控單位提供塔偏允許值，在體系轉(zhuǎn)換過程中以便觀測(cè)、控制 塔偏，保證結(jié)構(gòu)安全性。2.1.3 施工通道和平臺(tái)準(zhǔn)備搭設(shè)梁底施工通道和平臺(tái)可利用梁底承重支架，施工通道 須保證張拉機(jī)具和操作人員可以沿順橋方向順利移動(dòng)，以保 證施工效率，同時(shí)施工平臺(tái)應(yīng)該保證張拉機(jī)具在吊索張拉處 安全起降及人員安全。2.2 主要施工機(jī)具2.2.1 張拉千斤頂根據(jù)體系轉(zhuǎn)換施工工況需求，配備滿足最大量批次張拉吊 桿的千斤頂（例如奧一階段張拉吊桿數(shù)量為20根，則需配備滿足吊桿張拉力的千斤頂20臺(tái)）；施工前，張拉千斤頂須做標(biāo)定，

5、相關(guān)壓力表須校檢合格，并根據(jù)張拉力計(jì)算得由油 壓表讀。2.2.2 張拉接長(zhǎng)桿張拉接長(zhǎng)桿根據(jù)空纜線性及吊索長(zhǎng)度來確定，材質(zhì)一般選用40Cr,外徑與吊桿錨頭內(nèi)徑匹配。施工前按要求加工足夠的接長(zhǎng)桿和張拉組件，使用前應(yīng)進(jìn)行試連接，包括接長(zhǎng)桿與 吊索錨頭的連接、工具錨圈和接長(zhǎng)桿的連接等，以檢查各連 接件之間的牙型匹配情況。2.2.3 張拉反力座張拉反力座數(shù)量根據(jù)張拉千斤頂配備加工，一般根據(jù)張拉 點(diǎn)張拉力大小及錨頭直徑大小設(shè)計(jì)。3、施工方法概述3.1 施工方法體系轉(zhuǎn)換施工主要是在吊索錨墊板下根據(jù)監(jiān)控指令用千斤頂同步、對(duì)稱順序進(jìn)行張拉吊桿， 以主纜變形量、吊索力、 伸長(zhǎng)量和索塔偏移量等作為控制參數(shù)，通過施加

6、外力使混凝 土梁逐漸脫離模架，同時(shí)不斷調(diào)整，達(dá)到預(yù)期效果。吊索張拉示意圖上圖是正常情況下吊桿張拉時(shí)的示意圖，安裝張拉組件時(shí) 應(yīng)先裝接長(zhǎng)桿與吊索錨杯連接，然后依次安裝工作錨圈、工 具錨圈和張拉千斤頂，最后鎖定張拉螺母。張拉組件安裝好后，將千斤頂與油泵油路連接，在監(jiān)控指 導(dǎo)下，千斤頂同時(shí)啟動(dòng)，分級(jí)加載，至指定張拉力相應(yīng)的油 壓之后停止，監(jiān)測(cè)人員測(cè)定吊索拉力符合要求后，人工旋緊 工作錨圈到位，使錨圈密貼錨墊板，最后再卸壓錨固。由于脫模狀態(tài)吊索的長(zhǎng)度大于成橋狀態(tài)，因此在脫模狀態(tài) 下，大部分吊桿不能正常錨固，而需要通過接長(zhǎng)桿將吊桿接 長(zhǎng)錨固。張拉時(shí)，首先將吊索與接長(zhǎng)桿連接，穿入錨管，然 后通過千斤頂分次

7、張拉至設(shè)計(jì)張拉力并錨固。3.2 體系轉(zhuǎn)換施工順序吊索的張拉，是在監(jiān)控的指導(dǎo)下嚴(yán)格遵循監(jiān)控單位提供的 數(shù)據(jù)進(jìn)行，包括張拉順序和張拉力。3.3 主索鞍頂推在體系轉(zhuǎn)換過程中，由于吊索張拉是從中跨開始，而且中 跨恒載比邊跨重，隨著外力的不斷增加，主跨主纜的張力也 不斷增大，這將給索塔帶來很大的水平推力。為了平衡索塔 兩側(cè)的水平力，防止索塔由現(xiàn)較大的偏移量，導(dǎo)致塔根應(yīng)力 過大，需要改變索鞍的位置，使索鞍向主跨方向推移。體系 轉(zhuǎn)換的過程也是索鞍不斷向中心移動(dòng)的過程，需要同步進(jìn)行 索鞍頂推工作。索鞍的頂推次數(shù)、頂推量按照監(jiān)控提供數(shù)據(jù) 嚴(yán)格執(zhí)行。頂推前，應(yīng)檢查索鞍壓蓋螺栓的緊固情況，排除影響頂推 工作的障礙，

8、去除索鞍的臨時(shí)限位，檢查索鞍與底板的接觸 面，清除滑動(dòng)面上的雜碎物， 徹底清除鞍座滑移面上的臟物, 保持清潔至頂推完成。頂移時(shí)，要控制進(jìn)油速度，達(dá)到或超 過計(jì)算的頂推力時(shí)，座體的移動(dòng)可能跳躍不平衡。為防止沖 擊大螺母，要裝緩沖橡膠。為防止主纜在鞍座槽內(nèi)滑動(dòng)，頂 推前采取的措施是在主纜頂部填裝楔形方木頂緊。3.4 二次調(diào)整吊桿體系轉(zhuǎn)換完成后進(jìn)行橋面鋪裝，主纜線形及索力等均會(huì)發(fā) 生變化，因此需要整體調(diào)整索力。索力調(diào)整與體系轉(zhuǎn)換中吊 索的張拉方法一樣，第二次調(diào)整吊桿的施工順序?qū)⒂傻诙?調(diào)吊桿后的實(shí)測(cè)值和橋梁二期恒載施工后的測(cè)試結(jié)果，根據(jù)實(shí)際偏差情況進(jìn)行修正施工，其最終的結(jié)果既是施工圖文件 中的吊桿

9、力值和主梁、主纜線形值。4、施工控制要點(diǎn)4.1 體系抓換前必須對(duì)索鞍和壓蓋進(jìn)行檢查，確保轉(zhuǎn)換時(shí) 主纜絲股不能在鞍槽內(nèi)產(chǎn)生滑移。4.2 體系轉(zhuǎn)換前須對(duì)索夾螺栓的緊固情況進(jìn)行復(fù)檢，以免 在施工中由由現(xiàn)索夾滑移現(xiàn)象。4.3 體系轉(zhuǎn)換前應(yīng)該排除一切任何影響施工的障礙，以保 證線形、索力的準(zhǔn)確性，為設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)控等各方工作提 供科學(xué)的分析依據(jù)。因此，橋面上不能堆放重物，施工機(jī)械 應(yīng)挪移由橋面。4.5 正確安裝張拉組件，保證牙問懸合足夠，不能懸空， 導(dǎo)致安全系數(shù)降低甚至發(fā)生事故；安裝撐腳和張拉千斤頂時(shí) 應(yīng)保證與預(yù)埋管對(duì)中；張拉千斤頂應(yīng)與錨墊板垂直。4.6 張拉時(shí)應(yīng)按程序或指令進(jìn)行，多臺(tái)千斤頂同步對(duì)稱張

10、拉，同步卸壓；張拉時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)定同步進(jìn)行，任何情 況下索力相差不得大于設(shè)計(jì)規(guī)定值。4.7 張拉調(diào)索的過程中，以力為主，兼顧線形，在吊索安 裝前，應(yīng)對(duì)其無應(yīng)力長(zhǎng)度做好標(biāo)記，張拉過程中，如線形線 形與索力相差較遠(yuǎn)，應(yīng)立即停止，查清原因后再進(jìn)行下道工 序。體系轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)進(jìn)行索力、主纜線形、索塔偏移等的 同步監(jiān)測(cè)。4.8 張拉調(diào)索的過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制索塔塔頂偏位，主索 鞍頂推也要分次同步進(jìn)行，不得跳躍式頂推，并要保證偏位 量不得大于設(shè)計(jì)允許值。4.9 由于體系轉(zhuǎn)換過程中吊索需同步張拉，張拉步驟較多,為保證安全，在多根吊索同時(shí)張拉的情況下，應(yīng)在每級(jí)張拉 完成時(shí)，對(duì)張拉接長(zhǎng)桿進(jìn)行錨固后，再進(jìn)行下一級(jí)

11、張拉。4.10 轉(zhuǎn)換施工監(jiān)測(cè)要點(diǎn)5.1 吊桿安裝和第一次張拉階段的施工監(jiān)測(cè)吊桿第一次張拉時(shí)需進(jìn)行索力測(cè)設(shè)，索力測(cè)試一般應(yīng)用索 力動(dòng)測(cè)儀，按弦振動(dòng)法進(jìn)行測(cè)試。為了使測(cè)試數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確， 同長(zhǎng)度、同類型吊桿選取一根進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的方法是在張 拉千斤頂與工具錨間安裝測(cè)力環(huán)（錨索計(jì)），在張拉過程中讀數(shù)與頻率法結(jié)果進(jìn)行比對(duì)修正。全部吊桿第一次張拉完成后，還應(yīng)選取溫度穩(wěn)定的夜間對(duì) 溫度、主纜線形、主梁線形、主塔變位、全部吊桿的吊桿力 進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)進(jìn)行控制反饋分析并對(duì)后續(xù)工序的監(jiān)控調(diào)整 （包括索鞍預(yù)偏量調(diào)整）做好準(zhǔn)備。5.2 拆除箱梁支架（落架）階段的施工監(jiān)測(cè)落架應(yīng)平衡對(duì)稱有序施工，落架施工期間，分階段選取

12、溫 度穩(wěn)定的夜間對(duì)溫度、主纜線形、主梁線形、主塔變位及全 部吊桿的吊桿力進(jìn)行測(cè)試，并與理論計(jì)算值進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，確保安全。落架施工完成后，選取溫度穩(wěn)定的夜間對(duì)溫度、 主纜線形、主梁線形、主塔變位及全部吊桿的吊桿力進(jìn)行測(cè) 試，為吊桿第二次張拉做好準(zhǔn)備，并通過計(jì)算確定吊桿第二 次張力的大小。5.3 吊桿第二次張拉的施工監(jiān)測(cè)吊桿第二次張拉過程及張拉完成后的測(cè)試內(nèi)容與吊桿第一次張拉相同。6、工程應(yīng)用6.1 工程概況紅旗大橋位于湖北省恩施市市區(qū)北側(cè)清江上游紅廟壩，斜 跨清江，斜交角度約8.50 ,大橋東接恩施市紅廟經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)， 西接旗峰壩村旗峰大道，是連接恩施城北新區(qū)與老城區(qū)的主 要通道。紅旗大橋全長(zhǎng)34

13、0.6m,主橋?yàn)?25+65+152+65+25m五跨連續(xù)雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土自錨式懸索橋，主跨一跨過江，兩岸均無引橋。橋跨布置及吊索編號(hào)如下圖示：6.2 第一次吊桿張拉6.2.1 吊桿張拉順序吊索張拉參數(shù)表張拉階段吊桿編號(hào)張拉力（kN）張拉階段吊桿編號(hào)張拉力（kN）1 21 240 12 13 350022 240 14 33502 1 208 29 339042 218 30 35003 20 300 37 350023 310 38 35004 2 265 13 6 357041 270 7 35005主索鞍部分頂推12 35006 19 415 13 334024 425 30 33

14、607 18 520 31 350025 525 36 35008 主索鞍頂推到位37 35609 17 650 14 7 345026 650 8 250010 3 1490 11 250016 1450 12 327527 1450 31 329540 1500 32 250011 4 3000 35 25005 2000 36 341514 2000 15 8 264215 2880 9 286828 2890 10 261029 2000 11 251038 2000 32 251039 3000 33 261012 5 3550 34 27346 3500 35 2638說明：1、吊

15、桿編號(hào)見附圖；指雙根吊桿張拉力。2、體系轉(zhuǎn)換各控制點(diǎn)及吊索編號(hào)見上圖。6.2.2 施工機(jī)具選用張拉千斤頂根據(jù)本橋體系轉(zhuǎn)換施工工況需求，共計(jì)需要張拉千斤頂 16臺(tái)，其中400t的12臺(tái)，500t的4臺(tái)（千斤頂型號(hào)配置根據(jù) 張拉力、張拉接長(zhǎng)桿的結(jié)構(gòu)尺寸及現(xiàn)有設(shè)備量綜合考慮）。張拉千斤頂型號(hào)見下表：噸位 外徑（mm）高度（mm）穿心內(nèi)徑（mm）行程（mm）自重 （Kg）油壓（MPa）YDC400 440 410 175 200 298 53YDC500 500 456 196 200 380 52張拉接長(zhǎng)桿張拉接長(zhǎng)桿根據(jù)空纜線性及吊索長(zhǎng)度來確定，材質(zhì)選用 40Cr,外徑與吊桿錨頭內(nèi)徑匹配。具體長(zhǎng)度、

16、數(shù)量、規(guī)格見 下表。張拉接長(zhǎng)桿工具配置表名稱單根長(zhǎng)（mj）數(shù)量（根）延米（m） 外徑（mm）內(nèi)徑 （mm）單位重量（噸）接長(zhǎng)桿 2.5 8 20 155 0.14接長(zhǎng)桿 3 8 24 155 0.14工具錨圈80mm 32 1556.2.3 吊桿張拉施工步驟吊桿張拉施工是體系轉(zhuǎn)換施工的關(guān)鍵工序，張拉施工以監(jiān) 控單位提供的張拉順序?yàn)橐罁?jù)，以張拉控制力為控制進(jìn)行。通過15個(gè)階段的吊桿張拉施工到達(dá)設(shè)計(jì)脫模張拉力，并在張拉的過程中，進(jìn)行主索鞍頂推。張拉施工步驟如下：拆除錨管部位箱梁底模，并將錨墊板部位清理干凈。 根據(jù)第一階段吊桿張拉順序，將 4套張拉機(jī)具運(yùn)輸至 21#、22#吊桿錨管下口，并在橋面上利

17、用移動(dòng)式腳手架將張 拉接長(zhǎng)桿與吊桿錨頭連接。將張拉接長(zhǎng)桿通過錨管下放，并穿過張拉反力架與張 拉千斤頂，穿過千斤頂前在反力架內(nèi)安裝好工作錨圈與工具 錨圈。通過梁底設(shè)置的倒鏈輔助安裝張拉反力架與張拉千斤頂，然后在張拉接長(zhǎng)桿尾部安裝工具錨圈。 人工初步帶緊工具錨圈，并檢查張拉反力架是否與預(yù) 埋管對(duì)中，張拉千斤頂應(yīng)與錨墊板垂直。安裝張拉油泵，初步帶緊吊索，再次調(diào)整張拉反力架與預(yù)埋管對(duì)中，張拉千斤頂與錨墊板垂直。在塔頂設(shè)置主塔偏位觀測(cè)點(diǎn)，張拉過程中全程監(jiān)控主塔偏位情況及主纜線形變化情況。 張拉機(jī)具安裝無誤后，按照監(jiān)控單位提供張拉力數(shù)據(jù)，分級(jí)張拉吊索。張拉前，由技術(shù)人員統(tǒng)一檢查，4個(gè)張拉點(diǎn)檢查無誤后，匯報(bào)

18、至張拉指揮人員，張拉指揮人員通過對(duì)講 機(jī)統(tǒng)一指揮多臺(tái)千斤頂同時(shí)進(jìn)行張拉作業(yè)。張拉至千斤頂限 制行程后，將反力架內(nèi)的工具錨圈帶緊，并由技術(shù)人員記錄 張拉力、張拉行程。然后千斤頂回油，準(zhǔn)備倒頂。由于吊索的張拉下降量較大，而張拉千斤頂行程有限， 故需進(jìn)行多次倒頂才能張拉至設(shè)計(jì)張拉力。張拉過程中，每 次倒頂張拉，必須由張拉指揮人員統(tǒng)一指揮，盡量保證多臺(tái) 千斤頂?shù)膹埨εc行程基本同步。(10)張拉過程中實(shí)時(shí)觀測(cè)主塔偏位值及主纜線形變化情況，并做詳細(xì)記錄。同時(shí)檢查張拉吊點(diǎn)部位的索夾、吊索等 結(jié)構(gòu)件在張拉過程中有無產(chǎn)生變化，如有變化，則應(yīng)停止張 拉，查明原因。(11)多次倒頂張拉至監(jiān)控提供設(shè)計(jì)張拉力，吊索錨頭張拉由錨墊板后，安裝工作錨圈。如需另行設(shè)置墊板，則在錨墊 板與工作錨