宁波市青林湾大桥斜拉索挂索及张拉施工方案
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宁波市青林湾大桥斜拉索挂索及张拉施工方案
1、工程概括
宁波市青林湾大桥位于宁波海曙区与江北区交界处横跨姚江,大桥全长1032m。其中主桥为380m反对称双钢斜塔五跨连续钢箱梁斜拉桥,跨径组合为2×50+180+2×50m=380m,主梁为栓焊流线形扁平钢箱梁,梁高3.0m、宽47.5m (包含风嘴)。该桥造型独特,结构形式新颖,各构件受力特性、施工方法和难度均不同于常规斜拉桥。青林湾大桥主桥总体布置见图1:
图1 青林湾大桥主桥总体布置图
青林湾大桥索塔为独柱式斜塔,索塔中心线横桥向斜率为1:8,索塔横截面两端为半径不等的圆弧段,两圆弧段之间通过与之相切的直线段连接,共同形成封闭的纺锤形截面。索塔节段上下缘断面均垂直于塔壁小圆弧圆心连线。由塔底向上塔柱断面的大圆弧半径及直线段长度逐渐变小,至塔顶塔柱截面渐变为半径1.5m的圆形截面,索塔高近130m,其中拉索区在T28~T31节段长约18m。
主梁与索塔间采用抗拉标准强度为1670MPa平行钢丝斜拉索,根据索力的不同,采用PES7-37、PES7-61、PES7-85、PES7-121、PES7-151、PES7-163六种规格,拉索最长174.9m(J10号索,型号为7-121),单根最大重量为7.1t(X3
号索,型号为7-151);索塔背索采用抗拉标准强度为1670MPa平行钢丝斜拉索,规格为PES7-367,最长120.0m,单根最大重量为14.1t。塔梁纵向拉索采用1670MPa平行钢丝斜拉索,规格均为PES7-19,南北塔一侧各两根。全桥共28×2+4=60根斜拉索。
斜拉索在钢箱梁上采用钢锚箱连接方式,在索塔上的锚固方式采用耳板销接,张拉端设在梁段(背索在锚室内张拉)。因此斜拉索安装时选择“先塔后梁”的挂索顺序。
2、斜拉索施工主要设备
每个主塔斜拉索施工设备主要包括:回转鹰架,5t卷扬机2台,3门滑车组1个, 25t汽车吊一台,800t张拉千斤顶1台,350t张拉千斤顶1台,120t连续千斤顶1台及油泵2台,600t传感器2台,立式放索盘1台以及张拉拉杆,运锚小车,拉索检修小车,滚轮支架,索夹等。
1、回转鹰架及其30t滑车组
在主塔施工完毕后,拆除塔吊,在索塔顶部用万能杆件拼装一鹰架,配备30t滑车组(5t卷扬机导6线)。为满足塔部不同方位的耳板拉索安装之需要,塔顶鹰架与索塔顶部之间配置一回转支承以实现鹰架360°的转动,回转支承的抵抗倾覆力矩为150t·m(青林湾大桥安装最重拉索(B1索16.7t)时的倾覆力矩约为105t,相应的安全系数为1.43),鹰架可通过手拉葫芦往相应的方向拽拉以实现旋转。塔顶回转鹰架及30t滑车组相当于在塔顶安装的小型塔吊,是塔部拉索挂设时的主要提升设备。
回转鹰架的相关构造图示详见附图。
2、挂索操作平台
索塔拉索区利用索塔节段安装时的操作平台,作为挂索时上锚安装的施工操作平台。
3、25t汽车吊
25t汽车吊主要负责索盘转移、索盘上桥等的吊装工作。
钢索塔
塔顶鹰架
钢箱梁
索盘
桥中心线
卷扬机
图2 塔顶回转鹰架吊索、鹰架拼装示意图
3、斜拉索安装施工
3.1斜拉索的放索
为便于拉索的吊装、运输和移动,成品索在制作完成后要弯卷成圆盘,工地施工时用放索盘放索。
常用的立式放索盘,由于拉索一端具有较重的锚头挂在索盘的外侧,使放索盘偏心,故放索时,索盘转速极易发生突变,产生冲击力,导致拉索散盘,损坏拉索的PE 保护套,因此放索时除应特别注意外,在放索盘上还应设置制动装置。
图3 立式放索盘示意图
3.2索在桥面上的移动
在放索和安装过程中,要对斜拉索进行拖移,由于索自身弯曲或者与桥面直
接接触,在移动过程中极可能损坏拉索的保护套或损伤索股。为避免此种情况的发生,青林湾大桥拟采用滚筒法移索,即在桥面上设置一条滚筒带,当索放出后,沿滚筒运动如图所示,滚轮间保持合适的距离,防止拉索与桥面接触,滚轮可与拉索套筒或桥面固结,视现场施工情况而定。
图4 滚筒法移索示意图
3.3斜拉索的塔部(上锚)安装
图5 塔部拉索安装施工流程图
斜拉索塔部安装锚固端的常用方法有吊点法、吊机(塔吊)安装法、脚手架法和钢管法等。其中脚手架法、钢管法和桁架床法都需要在悬挂斜拉索的位置搭设支架,安装复杂、速度较慢,一般只适宜低塔稀索的情况。结合青林湾大桥工程的实际情况(索塔为倾斜式索塔且拉索分布在索塔三个面,斜拉索安装时施工塔吊已拆除),经多种方案比选最终确定塔部拉索的安装采用吊点法安装。其方法是:索盘转运至耳板下方位置后,在距离上锚头(叉耳)下方一定的距离设一
个吊点,从塔顶鹰架放下牵引绳,牵引绳挂钩钩住吊点。当上锚头提升到索塔耳板位置时,在耳板上挂一手拉葫芦,手拉葫芦另一端挂住拉索上锚头,通过牵引绳和手拉葫芦的相互调节配合,使上锚头叉耳与耳板位置对准,穿上销轴,斜拉索上锚头安装完成。如图示意: 卷扬机
牵引绳
斜拉索
塔顶鹰架回转支承
图6 塔部拉索导索法安装示意图
塔部拉索导索法安装具体施工步骤如下:
⑴按照设计图纸要求的挂索顺序转运斜拉索进场。
⑵将斜拉索索盘转运至相应耳板下方的栈桥平台(岸侧)或系梁上(江心侧),由于北岸系梁顶面位于水面以下,可在系梁上搭设一临时平台供放置索盘。在距离上锚头下方一定距离处安装索夹,作为拉索提升时的吊点。
⑶将塔顶鹰架转至相应安装拉索耳板的位置,从塔顶鹰架上放下牵引绳,牵引绳挂钩挂住斜拉索的吊点,为防止拉索提升时锚头与拉索连接部位处弯折过大而损坏拉索,可另外用一根绳索将上锚叉耳与牵引绳挂钩绑在一起。
⑷牵引绳牵引斜拉索上锚锚头,将斜拉索向上提升。当上锚头被提升至塔上耳板附近位置时,用手拉葫芦的一端钩住相应耳板,另一端挂住斜拉索上锚叉耳下方的锚杯位置,利用手拉葫芦和牵引绳的相互调节配合,将斜拉索上锚叉耳与塔上耳板方向摆正,人工用销轴将斜拉索叉耳与塔部耳板进行销接。
对于个别拉索(0#、A1/J1等),鹰架先转动到相应耳板方位后不便于牵引绳将直接拉索提起,此时可以先从塔的侧面将斜拉索提升至相应耳板高度后,再通过手拉葫芦拽拉,将鹰架旋转至相应耳板位置。
⑸检查上锚安装情况,塔外卸下吊钩及索夹,解除牵索连接件,斜拉索的塔