斜拉桥斜拉索施工作业指导书汇总复习课程Word下载.docx
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预埋件的准备是一项非常重要的工作。
各个部位的预埋件为将来挂索施工中卷扬机的固定、吊装的施工等提供保证。
根据各个部位的特点和使用的需要,设计了不同的预埋件、并尽可能利用塔柱施工埋件。
4.2.2.2桥面预埋件
在桥面上根据施工需要设计若干个埋件。
桥面塔根中心附近,安置8块预埋件,用于固定桥面上的卷扬机,用于控制牵引成品斜拉索。
4.2.2.3塔顶预埋件
塔顶每腔室边线附近各埋设10块预埋件,主要用于焊接工字钢后作塔顶吊架和工作平台及安装卷扬机和转向滑轮用。
5.劳动组织
按独塔双索面斜拉桥斜拉索施工进行工班人员安排,每工班人员安排见表1。
表1斜拉索施工工班人员安排表
序号
工种
人数
备注
1
工班长
2
技术人员
4
3
起重工
张拉工
8
5
电工
6
电焊工
7
其它
小计
22
其中施工负责人、技术主管、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由企业正式职工担任,并可根据工程情况适当配备劳务工人。
6.材料要求
6.1斜拉索
斜拉索采用平行钢丝斜拉索。
高强钢丝采用φ5mm或φ7mm镀锌钢丝,其标准强度不宜低于1670MPa,性能应满足现行《桥梁缆索用热镀锌钢丝》(GB/T17101-1997)的要求。
平行钢丝斜拉索的密封保护结构采用外挤单层或双层高密度聚乙烯护套,聚乙烯护套表面采用压花或双螺旋线形式的防风雨振构造。
每根拉索梁端均需设置减震器。
每根成品索出厂前须预张拉,张拉力为标准破断荷载的0.6倍。
6.2锚具
锚具采用冷铸镦头锚,锚具用钢材为优质碳素结构钢或合金结构钢。
每副锚具具有锚杯、锚板、锚固螺母、连接筒、后盖、密封盖及冷铸锚填料等部分组成。
冷铸锚填料由带铁砂的环氧树脂等成分组成,要求填料具有良好的力学性能外,在常稳温下还具有良好的流动性,保证灌注密实,应具有良好的热稳定性。
每副锚具的锚杯及螺母应进行超声波探伤和磁粉探伤,并应进行调质处理。
锚杯、锚板、锚固螺母、连接筒、后盖、压板须镀锌处理。
7.设备机具配置
按独塔双索面斜拉桥斜拉索施工进行设备机具配备,设备机具配备见表2。
表2斜拉索施工设备机具配备表
设备机具名称
型号
单位
数量
塔吊
台
根据起重量定
卷扬机
5~8T
千斤顶
YCW650
9
油泵
张拉杆
300T
根
12
牵引杆
100T
连接器
放索架
个
支架式滚筒
根据需要加工
8.施工工艺流程
在塔柱施工完成之后,主桥梁体施工时,开始斜拉索安装。
斜拉索的挂设安装分三步进行:
放索、斜拉索的塔部安装、斜拉索的梁部安装。
挂索工艺“先梁上展索、塔端安装,然后在主梁拉索锚固节段安装完成的条件下,进行梁端锚头安装、锚固后再塔上牵引、张拉”的施工方法。
按顺序进行张拉,最后完成调索施工。
斜拉索的施工工艺流程见图1。
图1斜拉索施工工艺流程图
9.施工作业方法及要求
9.1斜拉索进场
高强平行钢丝成品索采用工厂预制完成后,成盘包装,以汽车运至施工现场,用吊车装卸吊至主塔附近梁上,起吊及运输时注意对PE护套的保护,搭设离地30CM的平台,平台上铺麻袋多层,卸完用油布盖好,做好防漏防火工作,拉索由塔柱附近移至桥面放索位置采用桥面上专用吊机。
9.2斜拉索放索
斜拉索放索使用专用放索盘放索,见图2。
在放索过程中,由于索盘自身弹性和牵引产生的偏心力,会使转盘转动时产生加速,导致转盘失稳,危及转盘及施工人员的安全,为此转盘内设刹车,放索时注意转盘的转速。
图2放索盘示意图
9.3拉索水平牵引
斜拉索的水平牵引主要使用卷扬机。
拉索从索盘上释放出来,进入梁端、塔端钢套管前,需在桥面上进行一段较长距离的移动。
关键是如何保护好拉索的PE防护外套。
本工程主要采用的方法有:
滚筒法、垫层拖拉法两种。
在桥面上摆放多个滚筒,滚筒之间要保持合适的距离(一般3~5m),防止拉索因下垂而与桥面接触,以致刮伤PE防护套。
滚筒宜固定在桥面上,防止拉索移动时倾倒。
制作滚筒时,要根据拉索的刚柔程度,选择适宜的滚轴半径;
滚轮做成凹槽形,用橡胶或塑料等柔性、半柔性材料制成,以较好地保护拉索PE护套。
滚筒法放索示意见图3。
对于一些自重轻,长度短的拉索,使用垫层拖拉法,可在梁面放索线上铺设麻袋、草包、地毯等柔软的垫层,就地拖移。
图3滚筒法放索示意图
9.4拉索的挂设
9.4.1上锚安装
9.4.1.1放索
将斜拉索从存放地利用龙门吊装车运至塔根部,由桥面悬臂吊机将索盘直接吊到桥面后放入放索盘,放索盘做成可自行式,移运至斜拉索梁部安装位置后固定。
9.4.1.2挂索
用带防护物的索夹(见图4),按锚索管长度来确定夹紧索体作为塔顶龙门架提升吊点;
安装好锚头牵引连接器,把卷扬机钢丝绳扣牢在吊点上。
图4起吊用索夹示意图
开动塔根部卷扬机提升锚头,吊至塔上锚索管附近(梁端卷扬机反向拽拉),此时在塔外挂索吊篮上的操作人员的协助下。
把塔上卷扬机由锚索管内放出的牵索钢丝绳与锚头连接器连接收紧,塔外自升降式吊篮在固定后即行加扣手拉葫芦保险。
塔上卷扬机通过钢丝绳牵拉锚头,及时调节合适的锚头位置,通过内拉外送的办法,使拉索进入索管口,当拉索锚头露出塔上锚垫板后将螺母旋进张拉端锚头,旋进锚头的深度以螺母平齐锚具端面为准,将千斤顶张拉杆与锚头连接。
此时塔外卸下吊钩及索夹,塔内解除牵索连接件,拉索的塔上部分安装完成,整个斜拉索由塔上悬垂在桥面上。
9.4.2下锚安装
9.4.2.1安装索力计算
根据斜拉索的下料长度L,上下两端索孔锚板中心的几何距离L0,塔上斜拉索钢丝墩头端部与锚板距离L1,可以推导出计算斜拉索梁端钢丝墩头端部离梁上索孔锚板端面距离为ΔL时的安装索力T的方程,计算图式见图5,由图5不难得出:
图5安装索力计算式
ΔL=L0+L1+ΔLf-L-ΔLe
(1)
式中:
ΔLf——斜拉索垂直度修正,ΔLf=W2Lx2L0/(24T2);
W——斜拉索赔单位长重量;
Lx——L0的水平投影长度;
ΔLe——斜拉索的拉伸修正,ΔLe=TL/AE;
A——斜拉索的钢丝总截面积;
E——斜拉索的钢丝弹性模量,取1.95×
105MPa;
由此可推计算斜安装索力T的方程:
T3L/AE-(L0+L1-L-ΔL)T2-W2Lx2L0/24=0
(2)
解此方程,所得正确即为ΔL时的安装索力T。
用MATLAB5.3软件自编程序,迅速准确的进行计算。
9.4.2.2放索
在桥面上顺斜拉索前行路径上每隔一定距离安置一台支架式滚筒,以防斜拉索与桥面摩擦损坏PE护套。
采用挂篮端5T卷扬机通过动滑轮组牵引锚头至锚管口附近。
T3
9.4.2.3梁部安装
首先塔上放松,然后进行梁下软牵引,最后进行刚性牵引。
为了尽可能的降低安装索力,应尽量降低L1和加大ΔL值。
降低L1的方法是利用安装在塔端斜拉索上的千斤顶,通过拉杆在保证锚固可靠的原则下,将斜拉索放下一段距离。
利用多股钢绞线通过特制连接器或组合式多节张拉杆与索头加长拉杆相连,配合千斤顶牵引挂索的方法为软牵引法,梁部斜拉索软牵引装置结构见图6。
加大ΔL的方法是在梁下千斤顶上先安装一套软牵引装置,使其提前与拉索冷铸锚连接上,将安装索力转换到千斤顶上。
通过一种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斜拉索将拉杆与锚头一起牵引,从梁下安装拉索索道钢管向梁外引出由卷扬机作动力的牵引索,将钢绞线与之相连的拉索从梁下向梁上穿,穿过夹片锚环、开合连接法兰、反力架、锚头螺母,放于反力架中;
当拉杆拉到索道钢管口时,然后在反力架后的锚环上安装100~200t连续快速千斤顶,并在千斤顶后安装对应的工具锚环,使用千斤顶收紧钢绞线束,再慢慢放松卷场机,卸除滑轮组。
手拉葫芦调整索头对中索道钢管中心,用连续快速千斤顶张拉软牵引钢绞线,直到冷铸锚头出现螺纹在千斤顶反力架下方空间,旋入预置在锚垫板上的锚圈,至少保证旋入4圈螺牙;
拆除卷扬机牵引系统,拆除连续快速千斤顶。
图6梁部斜拉索软牵引装置结构图
整个软牵引过程应小心缓慢进行,随时注意保护锚头及PE护套不受损伤。
特别是已浇梁段桥面与挂篮底部落差位置应加强保护。
记录千斤顶油表数值,换算成索力值校验表中数值,为下根拉索安装做准备,若有大的偏差要及时调整。
锚头与张拉杆接上后,利用安装在张拉杆上的650T千斤顶,进一步把斜拉索张拉到预定位置。
完成上述步骤后,在对称另一跨侧安装另一根斜拉索,当4根拉索都张挂到位后,即安装4套张拉千斤顶与拉杆,完成拉索牵引施工,进入张拉施工程序。
9.5拉索的张拉
拉索的张拉程序如下:
张拉前准备工作→安装千斤顶→张拉杆拧入冷铸锚杯→拧入张拉杆工具锚圈→调整各部分的相应位置→施加5%设计索力→检查并调整安装位置,记录初始值→解除安装千斤顶时的吊点或支垫点的约束→分级施力直至达到一次张拉所要求的拉力值→与张拉同步拧紧锚圈量测应力、应变值→检验,与设计应力应变值核对→外观检查(锚垫板、锚箱、塔柱结构等变形情况,拉索有无断丝、滑丝现象)→检验合格,拆除千斤顶,张拉杆,进入下一根索的张拉周期。
9.5.1张拉前的准备工作
9.5.1.1张拉工作平台的准备
在塔内做一个可上下移动的升降平台,其上下的运动是靠塔顶卷扬机的钢丝绳来实现。
该平台做成双层,其承载力在3t以上。
下层用于承载高压油泵,上层为张拉工人操作空间,上层面板可分块拆除。
当工作平台到达需要张拉的位置时,用一个“十”字铁件插入上面索管口内,铁件上垂下钢丝绳将平台四个角吊住并保持水平,解除卷扬机钢丝绳。
同时吊篮与周围塔身内的预埋件焊接,使之固定牢固。
为配合上下人员、物资的运输,塔内安置两台吊篮,同样用塔顶卷扬机起吊,至平台位置通过钢丝绳与塔顶工字钢上的钢丝绳用卡箍连接。
9.5.1.2张拉前的准备工作
拉索张拉前,应作好充分的准备工作,主要内容如下:
⑴确认临时锚固安全可靠,拆卸牵挂拉索时牵引索连接接头,确认拉索无额外的牵挂、阻碍。
⑵检查并清除锚垫板面上的钢渣、混凝土渣、油污及其他不属于结构部分的任何物质,检查并量测冷铸锚头是否居于锚垫板孔眼中心,检查冷铸锚头内外螺牙是否保持完好。
如螺牙有划伤、变形、堵塞,则要进行修复、清洗,直到符合施工要求。
⑶检查、调试张拉设备的完好状态,如电源的安装、油表的校验,液压油泵、千斤顶的标定和检验等。
⑷张拉计算资料的准备,如张拉次数,每次张拉的力值,换算的油表读数,拉索的理论延伸量,梁面的标高变化值,塔柱的偏移值等。
9.5.1.3张拉前注意事项
⑴在成品索挂索完成后,塔内张拉前的准备工作也要立刻进行。
⑵拆除挂索时使用的牵引头,选择与成品索锚头内部螺纹相配套的变径套,旋入锚头内。
此时应该注意,变径套所有螺纹一定要旋入锚头的内螺纹底部,多余的螺纹部分应留在外面。
⑶将YCW650千斤顶的撑脚安放到合适的位置。
使之在装拉杆及千斤顶就位时不要移动。
撑脚的中心与锚具中心,应保持同心,不得有偏心的现象,以免在以后的张拉中将锚具的外螺纹拉伤。
⑷装入拉杆。
注意,拉杆在销结时一定到位。
否则,将有可能出现拉脱的现象。
⑸千斤顶就位。
千斤顶在放下时要轻。
要求和撑脚的接触面要平,并且要求对中。
⑹装配螺母。
螺母装上后不要旋得太紧,以便给千斤顶活动的余地。
应离千斤顶1~2cm,这样有利于调节千斤顶、撑脚与锚具的中心位置。
同时,也有利于千斤顶的供油。
9.5.2张拉施工
张拉实行四根并每根在塔端都要对称张拉。
以防止索塔承受过大的弯曲应力。
张拉采用应力应变双控措施。
以应力为主,以应变为辅。
张拉时施工监控单位测定索力,与油表读数相互校核,确保索力最终控制在2%以内。
拉索张拉过程中必须同时进行高程、塔柱变形观测并与设计变位值校核,索塔两侧对称的拉索应同步张拉,并记下当天的温度。
斜拉索正式张拉分两次,在挂索完成后进行第一次张拉;
为了减少温度、日照对张拉和梁体标高的影响,斜拉索的第二次张拉定在晚上9:
30以后日出之前进行。
采用分级张拉,以每10t为一级缓慢进行,并作好张拉记录。
9.5.2.1张拉工艺
⑴接通油泵和YCW650千斤顶的油管,检查精密压力表是否与千斤顶相符,在未张拉之前,可以在空载的情况下活动两个行程,确保千斤顶在张拉时无任何问题。
⑵启动油泵,在张拉过程中,成品索缓慢上升。
与此同时,应将成品索的锚圈缓慢的下旋,使其不致离锚垫板的位置过高。
⑶当达到设计、监测监控给定的张拉吨位后。
应先稳住油压,检查索力值是否正确。
然后旋紧螺母,使螺母能与锚垫板充分的结合。
⑷最后,卸除油压。
回油、关机、断电、完成张拉的全过程。
9.5.2.2张拉施工要点
⑴施工要严格按设计所提出的张拉程序及张拉力进行。
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千斤顶、油泵等整个加载系统在施工前必须标定,以确保张拉控制的准确性。
施工中应同时观察油压表读数。
⑶当张拉设备,如:
千斤顶、压力表等损坏或超过规定使用期限,应重新进行标定。
⑷张拉操作必须逐级、平稳、对称进行,以每10t分级为宜,不允许出现超载现象,并作好张拉记录。
⑸在张拉过程中,要不断拧紧斜拉索冷铸锚的锚环,防止千斤顶回油时,斜拉索产生冲击损坏千斤顶和油泵。
⑹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。
9.6索力调整
9.6.1调索的目的及次数
一般说来,斜拉桥从施工到成桥状态,需要通过索力调整,为了补偿施工过程中的一些应力损失或者是修正施工中出现的误差,使得全桥的桥面线形和结构内力能最大限度的符合设计要求。
索力调整一般与索力张拉在同一部位进行,在塔端张拉,则在塔端凋整索力,张拉与调整共用一套设备,这样,施工支架,升降平台,千斤顶悬吊设施等均可共用,可以以节省工作时间。
调索根据实际情况利用上、下锚张拉千斤顶同时对称进行,大致可分3次进行:
⑴根据施工中桥面线型情况,按监控方的要求调索。
⑵合拢前,按监控方的要求进行调索。
⑶全桥合拢后,按监理方的要求调索。
9.6.2调索的步骤
⑴计算好要调整的索的索力、延伸量、主梁标高的变化值等数据;
⑵检查并调试好张拉设备的完好状态,撑脚的安装、拉杆的安装及千斤顶的就位与张拉步骤相同。
⑶将张拉设备、工具分别安装就位,张拉丝杆拧入冷铸锚杯,并拧合到位,不装工具锚圈,千斤顶与油泵油管接好;
开动油泵,使千斤顶活塞无负荷载空升少许,如调索要求提高索力,则空升3~5cm即可,如调索要求降低索力,则空升值为拉索回缩值加3~5cm。
拧入工具锚圈;
按预先计算并确定调索的相应的张拉力,通过电动油泵进油或回油逐级调整索力。
如果是降低索力,则先进油张拉至上次张拉的吨位,看锚圈是否有所松动,如没有松动,则增加少许拉力,使锚圈松动,反时针拧松锚圈至大于拉索回缩量位置,油泵缓慢回油使拉索索力降低,直到满足设计要求,随即拧紧锚圈,量测并检查索力调整后各项数据是否符合设计要求;
如果是增加索力,则缓慢进油张拉至设计索力值,随即拧紧锚圈。
在调索过程中,如调索延伸量超过千斤顶行程,则第一次张拉达到千斤顶行程时,旋紧锚圈,千斤顶回移,重复进行下一行程的张拉。
调索过程中,应以检测、校核数据配合油表读数,共同控制张拉力,并随时观测,防止不正常情况的发展。
⑷设计、监理、监控确认后,完成调索。
9.6.3调索注意事项及效果
调索要求“均匀、对称、分次、循环”施工,一般采用三种控制目标:
⑴索力控制;
⑵挠度控制;
⑶索力与挠度双控。
调索后主梁标高恢复到原合龙状态,使桥面线型流畅,索力均匀,梁结构也能处于较佳工作状态,基本消除徐变、非线性影响,使索力、主梁应力、索塔应力都处于安全的工作范围内。
9.7斜拉索的临时减振
在斜拉索安装完成后整桥调索过程中,为减小风振影响,在斜拉索下端设置临时减振器,见图7,此方法简单有效。
图7斜拉索临时减震措施示意图
9.8斜拉索检查及修补
在每节段主梁浇筑及张拉完毕,斜拉索二次张拉后,就可开始该号索的检查和修补,视实际情况而定。
一般情况下,斜拉索护套和破损都能在挂索和张拉过程中发现并记录在案,若为较严重的破损,可能在短时间内对斜拉索造成损害,则应在二次张拉后马上检查和修补。
其余情况则在调索后进行全桥性的逐根检查修补。
检查和修补时采用特制自行小车可以沿索爬升。
9.9斜拉索附属安装
在整桥拉索调索完成后对斜拉索进行最后组装。
安装减震器,均安装在锚具出口处,主要起两个作用:
把拉索固定在锚具中心;
第二保护锚具不受由可变荷载和动荷载(风荷载)作用在拉索上而产生的弯曲应力影响。
最后安装不锈钢管、氯丁橡胶套管、不锈钢卡箍。
9.10斜拉索的防腐
斜拉索是斜拉桥的重要受力构件,是斜拉桥的生命线,斜拉索寿命一般按50年以上设计,索体、锚头防腐需高度重视。
9.10.1索体防腐
索体材料采用镀锌平行钢丝,索体外用不锈钢护套防护。
成桥调索、减振器固定后,固定已预先套在管外的防水罩,与两端预埋管联接,可有效防止水份进入不锈钢护套内,并隔绝了紫外线照射,进而起到保护索体的作用。
9.10.2锚具端面、外露斜拉索的防腐
一方面为了整体防腐,一方面为了使螺母防腐,在锚具安装时预先在支承筒外螺牙上涂上防腐油脂;
整体张拉后,锚具支承筒外露部分、锚板、夹片等都涂上防腐油脂,而且锚具支承筒与锚板接合处用封箱带缠绕密封;
调索结束后,锚具外安装保护罩,罩内注油对斜拉索进行防护;
上、下锚箱和预埋管内必须预设防水、防潮措施,下端锚垫板应设有排水槽。
9.11技术要求
⑴拉索进场应放离地三十厘米高放置,做好防雨防漏措施,四周设排水沟,保持存索场地干燥。
⑵放索时底部放置滚筒,索夹有足够的强度,保护PE护套及弹性材料不受损坏。
锚头采用小车牵引,斜拉索的包装在安装完毕后拆除。
为保护索体不受损伤,每索下端离梁面2.5m高范围外包不锈钢管。
⑶张拉采用应力应变双控措施。
张拉时在拉索索体上安装压磁式传感器,用磁通量法测定整索索力,与油表读数相互校核,确保索力最终控制在2%以内。
⑷拉索张拉过程中必须同时进行高程、塔柱变形观测并与设计变位值校核,索塔两侧对称的拉索应同步张拉,并记下当天的温度。
⑸拉索张拉完成后,应使用频振仪测验各索的张拉值,各组索力不得超过设计规定。
⑹拉索安装完成后对防护进行检测修补,及时进行拉索的防护。
⑺成立施工监控小组,对斜拉索的索力进行工程监测控制。
10.质量控制及检验标准
10.1斜拉索安装质量控制要点及措施
⑴在安装之前认真审核拉索的质量保证资料,并认真检查拉索的防护层,如有问题及时处理、修复,避免安装完成后出现质量隐患。
⑵在拉索安装过程中要注意拉索护套的保护,避免拉索护套损坏影响拉索使用寿命。
⑶对施工中损坏的拉索护套要及时修复,并做好修复记录。
⑷对整个安装过程的各项参数,如索编号及其安装位置、锚具的外露量等等要认真记录,为今后的质量追溯和成桥养护提供依据。
10.2拉索张拉质量控制要点及措施
⑴严格按设计所制定的张拉程序及张拉力进行张拉操作。
对施工中出现的异常现象,应停止施工,并及时报知现场监理和设计。
待查清原因、采取措施后再继续施工。
⑵千斤顶、油压表在施工前必须经过有资质的检测单位标定、出具报告,确保张拉索力控制的准确性。
⑶张拉设备,如:
千斤顶、压力表等损坏或超出规定使用期,应重新进行标定。
⑷张拉操作必须逐级、平稳进行。
不允许出现超载现象。
⑸同索号拉索加载要保持一致,避免索塔承受过大的偏心荷载。
11.安全及环保要求
11.1组织机构
建立安全环保工作领导小组,由项目经理任组长,安全总监任副组长,组员由项目部室负责人、施工负责人、专业工程师、安全员组成。
11.2安全要求
11.2.1挂索安全要求
挂索这一阶段施工作业面长、危险性大,要做到安全文明施工必须掌握施工中特别注意的细节。
⑴为确保斜拉索锚头和PE护套不受损伤,因此在对斜拉索的各项防护措施必须严格检查、切实做好。
上锚就位后,在下锚牵引前为防止拉索重挂与锚索管接触擦伤PE护套,因此在钢丝绳脱挂前,用胶板衬垫在锚索管与拉索之间。
⑵在斜拉索上安装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间(垫高强橡胶板)产生足够的摩擦力,以防止索夹受力后滑移。
下锚头牵引时,牵引力较大,牵引连接索夹应顶住冷铸锚杯,将力传至冷铸锚可有效防止连接索夹滑移。
⑶在挂索安装过程中,各种构件连接处较多,如锚头与拉杆、牵引头的连接、滑轮与塔柱拉索的连接等,任一处发生问题就会发生事故,在施工中应特别注意各连接的可靠性。
所有起重用钢丝绳、卸扣、转向轮等均应符合施工规范,具有足够的安全系数。
⑷各作业点指挥人员应用对讲机及时联系,统一步调,协调指挥卷扬机应定人专职操作,遇有情况能及时做出正确的反应。
⑸塔内、塔外各施工部件都应做好双重保险,防止高空作业事故发生。
⑹