斜拉索挂锁施工方案.docx

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斜拉索挂锁施工方案

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。

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：

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，斜拉索的塔上部分安装完成。

用汽车吊将索盘上剩余斜拉索吊上桥面，并在桥面上展开，为下一步下锚的安装做好准备。

此时注意在斜拉索下应放置好滚筒，防止拉索在桥面上拖拉时损伤PE保护套。

3.4斜拉索的梁部（下锚）安装

图7拉索下锚（梁部）安装施工流程图

斜拉索梁部安装步骤同塔部安装，基本方法有如下两种，即吊点法和拉杆接长法。

青林湾大桥斜拉索张拉端设在梁部，对于梁部为张拉端的拉索的安装，采用拉杆接长法较为简单。

根据以往工程的施工经验，用钢绞线代替短拉杆施工起来更为简便（称该方法为梁下软牵引）。

其做法是用钢绞线束通过一特制连接器与拉杆连接，拉杆与锚头再连接。

先用梁下千斤顶张拉钢绞线将拉杆与锚头一起牵引，直至拉杆进入千斤顶并安装在千斤顶上，再利用千斤顶张拉拉杆牵引锚头出钢锚箱。

整个软牵引过程应小心缓慢进行，随时注意保护锚头及PE保护套不受损伤。

图8梁端拉索软牵引法安装示意图

图9梁端拉索安装及张拉施工操作平台图示

梁端拉索软牵引法施工步骤如下：

⑴机具、材料准备：

千斤顶为YCW型，由两个穿心式油缸及两个工具锚组成，额定油压50～63MPa，排油量2～10l/min，相应牵引速度为76～383mm/min，牵引过程为无间歇连续作业。

⑵钢绞线束下料：

钢绞线（φ15.24）根数根据根据牵引索力配备，每隔50cm用胶布束紧，保证同时受力。

配备工具夹片，加工钢绞线与张拉拉杆间的连接头、钢绞线与千斤顶之间的连接件。

⑶将钢绞线束插入千斤顶，并用工具夹片、限位螺母锁定。

钢绞线一端伸出前活塞工具锚，后活塞锚环外另一端事先做挤压接头，并穿好工作锚环及限位螺母。

⑷将连为一体的千斤顶与钢绞线吊放至梁端的钢锚箱下，使钢绞线自由端从相应钢锚箱内放出，并将千斤顶固定于反力架上。

⑸用运锚小车将梁端锚头及剩余斜拉索向相应钢锚箱位置运送，因运送过程需要的拽拉力不断增大，必要时可用手拉葫芦（或卷扬机）配合拽拉运锚小车。

当斜拉索下端锚头被牵引至适当位置时，将钢绞线束与张拉拉杆连接。

⑹启动千斤顶开始牵引斜拉索。

⑺千斤顶将下端锚头就位后，旋上螺母，斜拉索下锚安装完毕。

3.5背索、塔梁间纵向拉索的安装

背索安装方法基本同前面所述，背索相对其他拉索较重，在吊装各个环节应特别注意安全。

在上锚吊装时，将鹰架旋转到对着耳板的位置后，务必用手拉葫芦将后支点锚住，以增强鹰架的抗倾覆能力。

塔梁间纵向拉索相对于其他拉索较轻（规格为PES7-19，单根长5m），可搭设操作平台进行安装。

4、斜拉索张拉施工

本桥拉索主要包括四类：

即A索、X索、J索和背索，拉索张拉分7个阶段进行，其顺序如下：

斜拉索张拉顺序：

1、张拉塔梁纵向拉索（深红色）；

2、第一次张拉J10索,两塔对称依次张拉A6、A5、B1背索（红色）；

3、第二次张拉J10索,两塔对称依次张拉J9、X2、J8、J7（蓝色）；

4、第二次张拉B1背索，两塔对称依次张拉A4、J6、J5、J4、X1、J3、J2、B2、A3、A2、A1、B3、A7、A8、A9；（粉红色）；

5、第一次张拉X3索，两塔对称张拉A10；（绿色）

6、第二次张拉X3索，两塔对称张拉B4、J1、0号索；（青色）

7、全桥索力调整；

图10斜拉索张拉施工流程图

各索的张拉采用大吨位、短行程、穿心式且具有集中控制系统的多台同步液压千斤顶，使得在对索力进行调整时能多索同步控制，从而精确快速地调整索力和塔的偏位。

张拉斜拉索的相关设备、仪表使用前应按照相关规定进行标定。

拉索张拉施工控制要点：

⑴严格按设计和监控要求的各索的匹配张拉顺序和索力大小张拉，张拉时对钢塔柱顶的顺桥向偏位进行连续观测，若塔顶偏位超过设计误差范围，则需要对相应拉索的索力进行适当调整，以保证塔的受力，同时通过对X索和A索索力的调整平衡钢箱梁所受的扭矩；对施工中出现的异常现象，应停止施工，并及时报请现场监理和设计，待查明原因，采取措施后再继续施工。

⑵背索应根据在A索、J索和X索张拉过程中钢塔柱横桥向偏位的情况及时进行张拉调整，防止塔顶横桥向偏位和塔根部受力过大；

⑶各索的张拉两岸必须对称进行；

⑷背索、A索、J索和X索在施工过程中按照“分索逐级张拉，整体调整”的方法进行。

整体调整包括两个方面，一方面是指在每一个张拉阶段应根据塔的受力偏位情况、梁的线形变化和支座的受力情况通过千斤顶进行各索的整体调整；另一方面是指后一张拉阶段索张拉时应对前一阶段已张拉索的索力进行测定并根据钢箱梁的线形和塔的受力情况与前面各索的整体调整；

⑸施工阶段温度的变化，特别是日照温差的变化对钢箱梁挠度和塔柱位移的影响非常显著，将在一定程度上影响结构变形实测值的真实性，因此在调索前应对气温变化进行一个星期以上的连续观测记录，选择一天中温度稳定的时段进行调索。

张拉斜拉索和索力调整应在温度比较稳定的夜间进行。

如需在白天施工时，应有设计计算提供的张拉力温度修正值。

⑹各斜拉索的张拉分级、张拉吨位大小届时将由监控单位以监控指令给出。

5、斜拉索安装施工注意事项

斜拉索挂索这一施工阶段作业面长、危险性大，除应严密组织、科学施工外，还要特别注意以下细节：

⑴斜拉索在安装过程中，要确保PE护套不被损坏，拉索具有完好的外护套是保证其具有较长的使用寿命的首要因素。

因此，斜拉索在起吊安装过程中，未离开桥面之前，其外包材料尽可能不拆除，并作好相应的防火措施。

在梁面牵引时应在梁顶每隔适当距离左右设置支架滚轮，使斜拉索在滚轮上前进，防止直接在桥面板上拖拉损伤斜拉索PE护套。

⑵每次挂索前都应全面检查卷扬机制动器、开关箱、钢丝绳的磨损状况，转向装置是否符合受力要求，确保消除隐患后再开始工作。

⑶提升斜拉索专用索夹应有足够的长度，其夹紧用的螺栓应有足够的强度，拧紧后应使索夹与斜拉索之