纜索吊裝扣錨系統(tǒng)設(shè)計(jì)與“一次張拉扣索法”施工控制技術(shù)

纜索吊裝扣錨系統(tǒng)設(shè)計(jì)與“一次張拉扣索法”施工控制技術(shù)1引言xx河大橋?yàn)樯铣惺戒撓滂旒芄皹?，凈?00m。跨徑在目前同類型橋梁中，僅次于美國新河谷大橋，位居世界第二位。主跨由三片桁式拱肋組成，拱肋上下弦桿之間的中心距離為10m，上、下弦桿為1.5m(高)×1.0m(寬)的鋼箱截面，內(nèi)設(shè)縱向加勁肋。拱肋節(jié)段從拱腳到拱頂劃分為19個(gè)節(jié)段，全橋共57個(gè)節(jié)段，最大節(jié)段吊裝重量為162t，采用無支架纜索吊裝斜拉扣掛法。無支架纜索吊裝斜拉扣掛法[1]是目前大跨徑拱橋拱肋節(jié)段吊裝的主要施工方法。纜吊系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜，采用此方法必須對纜吊系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)受力分析，扣錨系統(tǒng)和扣索的施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。扣錨系統(tǒng)的設(shè)置不僅受到主拱跨度、節(jié)段吊重的影響，還需考慮地形、地質(zhì)等條件?？鬯魇┕さ姆椒ㄝ^多，常需要在施工過程中反復(fù)調(diào)整扣索索力,施工難度大,拱軸線形控制繁瑣,工期長。xx河大橋扣錨系統(tǒng)布置結(jié)合有限的地理位置，選用了科學(xué)合理的布置方式；扣索施工采用“一次張拉扣索法”，施工方便。本文以xx河特大橋拱肋吊裝的成功經(jīng)驗(yàn)為例，介紹了扣錨系統(tǒng)的設(shè)計(jì)組成和“一次張拉扣索法”施工技術(shù)，以供參考和研究。2xx河大橋扣錨系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1扣錨系統(tǒng)組成扣錨系統(tǒng)由扣塔、扣索、錨索及其錨固系統(tǒng)組成。在拱肋節(jié)段上設(shè)置扣點(diǎn)，在兩岸交界墩和扣塔上設(shè)置扣索錨座。為平衡由于扣索張拉產(chǎn)生的水平力，在靠交界墩引橋側(cè)對應(yīng)拱肋扣索布置后錨索，利用引橋橋墩鋼筋混凝土承臺(tái)或設(shè)置巖錨錨固。前扣索與后錨索張拉端均設(shè)置在交界墩和扣塔上。2.2扣塔構(gòu)造利用兩岸交界墩及設(shè)置于交界墩帽梁上的三柱式門型鋼結(jié)構(gòu)塔架作為扣塔。鋼塔塔高分別為33米和26米，上、下游塔柱距中塔柱間距均為10m。立柱采用2HW400×400熱扎寬翼緣H型鋼（材質(zhì)為Q345-B），聯(lián)結(jié)系為N型萬能桿件，用節(jié)點(diǎn)板與H型鋼栓接連接形成空間結(jié)構(gòu)。H型鋼分節(jié)段制作，節(jié)間采用M25.7精制螺栓栓接連接，底節(jié)與交界墩鋼筋混凝土帽梁固結(jié)?？鬯显O(shè)置錨梁和錨箱，用于張拉扣掛拱肋。2.3前扣索和后錨索布置由于利用永久結(jié)構(gòu)（交界墩）作為扣塔的一部分，且墩頂鋼扣塔縱橋向尺寸較小，扣索鋼絞線索鞍無法布置，故扣錨采用下述方式進(jìn)行拱肋的扣掛施工：扣索分前扣索和后錨索，半跨拱肋設(shè)置扣錨索9組?？鬯麇^固端設(shè)在鋼箱拱肋扣點(diǎn)上，后錨索錨固端設(shè)置在引橋墩承臺(tái)、臺(tái)身、兩岸引道路基或拱座上設(shè)置的巖錨上。在扣塔頂部設(shè)置多層（層數(shù)由扣索數(shù)決定）對稱張拉梁，扣錨索張拉端均設(shè)置在張拉梁的錨箱上，在張拉梁上對稱張拉扣錨索調(diào)整拱肋軸線及標(biāo)高。這種方案鋼索不彎曲，直線張拉，受力明確。張拉端采用自錨式夾片錨，錨固端采用群錨夾片工作錨，設(shè)置退壓板，并以P型擠壓錨作保險(xiǎn)。扣錨索布置示意圖2.4扣索、扣點(diǎn)扣索由Φ15.24（）低松弛高強(qiáng)度鋼絞線束組成，錨固端采用群錨夾片工作錨和P型擠壓錨。根據(jù)拱肋懸拼施工階段工況受力計(jì)算，確定扣索鋼絞線的配置。拱肋扣點(diǎn)設(shè)置在拱肋上弦頂面，鋼結(jié)構(gòu)工廠制作時(shí)，在上弦扣點(diǎn)位置焊接拉板，再通過插銷連接錨箱，錨箱在拱肋制造工廠加工制作，卸扣索后拆除錨箱。扣索張拉采用“一次張拉扣索法”施工。張拉端由錨梁、錨座、工作錨具及張拉機(jī)具組成。3一次張拉扣索法3.1定義解釋伴一次張拉扣索芒法是指在整個(gè)貌主拱施工過程上中，芬每個(gè)節(jié)段安裝使時(shí)只張拉當(dāng)前溉索亞，老后續(xù)節(jié)段安裝濾時(shí)不再對燦前膊索進(jìn)行調(diào)整，謝最后松索成拱賤時(shí)拱肋線形達(dá)邀到設(shè)計(jì)線形。攪該方法在進(jìn)行慘扣索索力計(jì)算初的時(shí)候需要考墨慮到后續(xù)節(jié)段漸安裝對該節(jié)段母的影響肺。宿由于受到幻拱肋自重烈及其它因素差的影響蛾，況后續(xù)節(jié)段的安妹裝將使勿前伴段拱肋逐漸下梢撓，為抵抗這襪種下?lián)?，使拱扶肋松索成拱時(shí)賠剛好到達(dá)設(shè)計(jì)掩線形，百因此尊張拉第一階段贈(zèng)扣索時(shí)洪必須兵對第一階段拱促肋設(shè)定預(yù)抬量鋸。澡3.2矩建立仿真模型硬根據(jù)設(shè)計(jì)文件詠，大橋沿主拱肋在安裝波兩岸各重5造個(gè)節(jié)段后封鉸貍，后續(xù)安裝節(jié)府段是在拱腳固凱結(jié)的情況下進(jìn)陶行。幫采用通用有限謀元軟件擴(kuò)ANSYS1刻0歐進(jìn)行計(jì)算增[拋2只]悉。為真實(shí)模擬雨施工過程中的諸結(jié)構(gòu)力學(xué)行為何，拱肋上下弦論桿、豎腹桿、廁平聯(lián)桿、交叉拋腹桿均采用憤BEAM18母8禽單元模擬拱肋講，扣索采用三鳴維桁架單元且LINK10理模擬。按照大捐橋設(shè)計(jì)圖紙建餃立有限元模型舍，全橋共有梁貸單元獄1609末個(gè)，扣索單元枝280哈個(gè)?？紤]拱肋叔吊裝階段拱肋令的線形和應(yīng)力瀉，為計(jì)算的準(zhǔn)帥確性，主拱單蓄元均采用級(jí)beam18候8偶單元進(jìn)行計(jì)算仁；同時(shí)為考慮鏈索的幾何非線謠性對結(jié)構(gòu)的影脈響，將每根扣蛙索洋平均透分為殺5鵲段需，以此來模擬昨扣索垂度的影普響并斥進(jìn)行計(jì)算。咬3.線3寺躺扣索索力與節(jié)包段預(yù)抬量耗在松開纜索吊是點(diǎn)，將拱肋重港量完全由歉扣智索和拱腳承擔(dān)賣時(shí)，拱肋在其膽自重作用下將許產(chǎn)生向下的位噴移量。躁該位移量由扣沾索張拉索力的縣大小決定，并懲且該位移量直魚接決定松索成懶拱后的拱肋線剛形，是施工控耗制過程中的主強(qiáng)要控制因素。嗚通過有限元計(jì)婚算及優(yōu)化分析乞，得到扣索索練力與節(jié)段預(yù)抬回量。在計(jì)算過催程中，扣索索哀力和節(jié)段預(yù)抬霜量一一對應(yīng)棵[蚊3扮]秘。強(qiáng)拱肋抬高量計(jì)頑算中，假定拱里肋為剛體，忽填略其彈性變形躬。摩只要已知批前段扣逼點(diǎn)的位置，就弊能根據(jù)力學(xué)和博幾何公式計(jì)算刺出跑后段扣朽點(diǎn)的位移，推莖導(dǎo)確定拱肋切商線安裝的位置浮，罷在此不作講述彼。懲3.鈔4專蛾施工中光需崖考慮的鋤其它運(yùn)影響因素政①叢廳溫度的影響污溫度的變化引透起各個(gè)施工階柳段拱肋標(biāo)高的烤變化，影響最爽終的拱軸線形警，且跨徑越大處,染扣索越長館,或影響越大套[溜4瞇,市5餅]吹。腦xx脫河大橋主橋拱兩肋吊裝時(shí)間在鼓7袍～臭10們月份，時(shí)氣冬溫變潤化振最糞為明顯棵，采用有限元倍模型模擬一次拘成拱時(shí)，丹分別氏考慮羊了元20蘇℃必合龍桌和丟升溫胳5碌～理20訂℃晉時(shí)拱肋線形的冰變化。姨②斥窄拱肋息剛度的影響旨在施工階段，劣拱肋在扣索索農(nóng)力作用下發(fā)生僅的位移可以分春成兩部分。懸貴臂狀態(tài)棚下，荒在扣索索力發(fā)蝶生變化時(shí)，拱挽肋繞拱腳旋轉(zhuǎn)湊，此時(shí)的拱肋吵可以認(rèn)為是剛腰體擦，產(chǎn)生的柱位移與拱肋剛嗎度無關(guān)，螞僅蠟與扣索伸長縮符短量有直接聯(lián)墓系毅，影響較為明妹顯飼；門扣索索力又在亡拱肋上產(chǎn)紹生內(nèi)力，內(nèi)力看的變化也使拱旗肋發(fā)生位移，雨此時(shí)的拱肋可垮以認(rèn)為是彈性柏體，此時(shí)與拱臂肋的剛度有直睜接聯(lián)系炕。閱③叛誤扣索長度的影芹響漿盡管不同長度怨的扣索光在相同溫度影佛響濾產(chǎn)生鴨下掩相同的應(yīng)力，免扣索伸縮相差晃也很少，兄但是施由于扣索伸縮詞引起的拱肋豎瑞向位移有差異悄，由此造成拱綁肋標(biāo)高的差異近。4結(jié)語喘①礎(chǔ)走本文未對況xx軍河大橋的紋扣蓋錨針系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)吹受力番驗(yàn)算薯，但實(shí)踐證明魔它是成功的亡，回鄭皆連院士對腹大橋拱肋的安咬裝鍵精度體給予了充分的標(biāo)肯定，值餃得鹽參考。豬②蠟玻目前渴，蠟鋼管混凝土拱鮮橋和鋼拱橋多螺采用蛇無支架纜索吊沒裝斜拉扣掛法熊吊裝拱肋，飛拱肋叔扣索身施工除的方法也有很層多慌,勝調(diào)“椅一次張拉扣索綢法余”白僅是其中一種梨。此方法在施喚工過程中不需脈要反復(fù)調(diào)節(jié)