斜拉桥拉索定位与安装

斜拉桥拉索定位与安装

摘要介绍杭州市文晖路斜拉桥拉索体系的结构,斜拉索锚垫板套管的定位,扼要叙述斜拉索安装施工工艺。

关键词斜拉桥;锚垫板;拉索安装;施工工艺

1概述

杭州市文晖路斜拉桥位于杭州市Ⅰ级主干道文晖路上,跨越铁路艮山门编组站,主桥为104+240+104m的三跨双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,桥面总宽为34m。斜拉索主梁采用双实心边结构,梁高2.5m,两实心边主梁中心距离为25.5m,两实心主梁之间用横梁及桥面板相连,顺桥向每隔6m设一道厚30cm的横梁,其间距与索距相同,桥面板厚度为28cm。

本桥斜拉索采用扇形布置,每塔19对,不设0#索,全桥共152根。梁上基本索距为6.0m,塔上基本索距为1.4m,斜拉索采用Ф7mm镀锌平行钢丝索(标准强度Rby=1670MPa),两端采用冷铸锚,索外挤包黑色和彩色PE防护套各一层。每根斜拉索均设减震器,并在其下端2.5m高的范围内外包不锈钢管。

斜拉索分为7种,分别为109-Ф7、127-Ф7、139-Ф7、163-Ф7、187-Ф7、199-Ф7、211-Ф7,配套锚具相应为LZM7-109L、LZM7-127L、LZM7-139L、LZM7-163L、LZM7-187L、LZM7-199L、LZM7-211L。拉索长度35.109m~131.937m不等,恒载索力从192.7t~474.0t不等。

针对斜拉索特殊结构的施工,主要是锚垫板套管的定位与斜拉索的安装。

图2 塔上锚垫板套管定位

2斜拉索锚垫板套管定位

斜拉索锚垫板套管安装,其安装精度要求极高,误差要求控制在±10mm以内。

2.1塔上锚垫板套管定位

塔上锚垫板套管定位属于高空作业,为了确保安装精确度,采用定位架定位,如图2。

套管定位架采用7×7角钢,在地面拼装平台先行焊接成型后,利用测量仪器精确确定斜拉索套管的位置,并固定在劲性骨架上,再焊接。套管定位架安装,采用两次校复测量进行精度控制。

斜拉索套管是关系到塔柱与斜拉索的关键部位,所以施工中必须保证斜拉索

套管内壁光顺、内径符合要求,可用木料按锚具尺寸(外径、长度)做模型,事先在地面上进行通管,以模型能顺利通过为标准。每根斜拉索在塔上的锚固部位都要根据图纸尺寸用木模精确制作定型模板。

2.2梁上锚垫板套管定位

边跨采用整体支架现浇法施工,套管采用传统方法,计算出锚垫板套管上口偏差,用高精度全站仪,根据偏差实地放样定位。

中跨由于斜拉桥梁板为悬浮状态,施工过程中采用的是牵索挂篮施工,在施工过程中,主梁的高程会随时变化,造成了套管位置的变化,故不能根据设计位置直接定位。

传统思路根据挂篮定位后,标高偏差,计算出该原因引起的管口位置变化,用全站仪直接定位管口位置,如图3。

图3 传统思路梁上锚垫板套管定位

斜拉索由于自重等原因,在悬挂后会产生一个自由下垂的拱度,并随着两端拉力的变化而变化,套管的倾斜度设计也考虑到了该因素,施工过程中,由于两端拉力不固定,该拱度是个变化过程,引起拉索在套管口相对位置的变化。故可以根据挂篮定位后两端千斤顶拉力,计算出此时拉索的拱度,根据该拱度计算出管口位置索的偏差,反测出套管的位置。

计算采用如图4简图,T1、T2分别为拉索塔上、梁上拉力,α为设计拉索倾角,β为T1、T2作用力下拉索两端的偏角,当两端拉力大于60吨以上时由于偏角极小,可以假设两端偏角相等。

图4 拉索垂度计算简图

图5 根据拉索垂度复核套管位置

本工程采用该方法定位,再用传统方法校核,找出两者偏差原因,确定最终定位。

中跨8#索索长91.36m,重量52.7kg/m,设计角度35.8468°,梁上套管长度3.63m,挂篮定位后索力塔上117.8吨、梁上115吨,套管内径29.9cm,拉索直径13.9cm。(表1)根据计算,拉索在套管上口下垂6.1cm,与管口净距为1.9cm,实际测量结果为2cm,如图5,索力调整至设计索力后中心偏差5mm,在设计允许范围之内。

标高影响计算:

3斜拉索安装

拉索的安装步骤为:放索(拉索的展开)、水平牵引、起吊、塔上安装拉索锚端、并安装张拉千斤顶和梁上牵引拉索锚端在挂篮上安装就位。

使用放盘支架和卷扬机将拉索在桥面展开:设置一水平转盘,把索放在转盘上水平转动将索放出(见图6)。拉索的水平牵引使用卷扬机。为保护拉索的外护套,在拉索水平牵引过程中,每5m放置一个托辊,避免拉索与桥面摩擦损坏。拉索的起吊采取卷扬机的起吊方式。

3.1拉索安装索力计算

斜拉索在安装过程中的力学计算图式如图7。表2计算了拉索螺母旋上不同长度时的索力。由计算结果可知,大部分索必须采用120t张拉力的千斤顶牵引就位。因此拉索安装选用7-φj15.24软牵引。

L:索锚固点距离

Lx:拉索锚固点距离在水平面的投影

Δ1:拉索安装至旋上螺母时锚具端面与锚固面距离

P1:Δ1条件下拉索索力

Δ10,Δ5:安装牵引力达10t及5t时拉索端面与锚固面距离

P1计算公式:P1=q× L2/(3×Δ1×L)1/2

Δ10(Δ5)计算公式:Δ10=(q×Lx)2×L×(1/T02-1/T102)/24

图6 斜拉索安装示意图

图7 拉索安装计算简图

3.2塔上拉索安装

塔上拉索采用塔外卷扬机和塔内过拉索钢管引导卷扬机共同配合安装工艺。

拉索塔上端的安装在主梁挂篮安装就位前进行。同节段4根拉索的安装时间控制在2d内完成。

安装工序:1)塔外卷扬机起吊直至拉索锚端到达待安装索位钢管的外侧;2)塔内卷扬机钢丝绳从钢管内穿出并与拉索锚具相连接;3)塔外卷扬机调整拉索进入钢管角度,避免拉索与钢管进口相交;4)塔内卷扬机牵引直至拉索锚端露出塔内锚固面并旋上螺母;5)安装张拉千斤顶,完成后卸下拉索螺母;6)启动千斤顶,将拉索锚端尽可能退入钢管内;7)完成以上工作,检查所有设备连接无误后拉索塔上安装