第１２卷 第２期 ２０１２生 中 国水运 ＶＯＩ １２ Ｎｏ．２ ２月 Ｏｈ ｉ ｎａ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１２ 铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工控制 郭 东 （中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司，天津３００４５７） 摘 要：结合铁路矮塔斜拉桥施工实例，简述了大跨度矮塔斜拉桥斜拉索施工。 关键词：矮塔斜拉桥；斜拉索；施工控制 中图分类号：Ｕ４４８．１２ 工程概况 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－７９７３（２０１２）０２—０２００—０３ 一、１）下料长度 本桥为三塔双索面铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥，计算 跨度（６４．６＋１ １５＋１ １５＋６４．６）ｍ。中塔采用墩塔梁固结形 式，边塔采用塔梁固结、塔墩分离、桥墩上设置支座的形式。 主梁为变截面预应力混凝土刚构连续梁，梁底按二次抛 物线变化。索塔采用实心截面钢筋混凝土结构，索塔横向间 距１３．４ｍ，梁顶面以上高度为１４．０ｍ，高跨比约为１／８．１。 塔柱横向宽度均为２．０ｍ，竖向宽度自塔顶至梁面由３．０ｍ变 宽为３．７ｌｍ。斜拉索横向为双索面布置，每个索塔设７对斜 拉索，半扇形布置，梁上索距４．０ｍ，塔上索距７０ｃｍ。塔内 斜拉索转向索鞍座采用分丝管结构形式，斜拉索在塔端通过 鞍座锚固于塔身，两侧对称锚固于梁体。桥型布置见图１。 斜拉索下料长度（无应力状态下的自由长度）计算公式 为： Ｌ＝Ｌｏ边＋Ｌｏ中＋２Ａｌ＋２Ａ２＋２Ａ３＋Ｌ１＋２Ｌ２＋２Ｌ３十Ｌ４＋２Ｌ５ （１） 式中： Ｌ。：锚垫板底面与索鞍垫板面中心间距（ｍｍ），由设计 院提供该数据或中心点的坐标； Ａ ～Ａ。：分别为张拉端锚具螺母厚度（ｍｍ）、张拉端支 承筒外露量（ｍｍ）、张拉端锚板厚度（ｍｍ）； Ｌ ：索鞍长度（ｍｍ）； Ｌ２：张拉端工作长度（ｍｍ），取值１４００ｍｍ； Ｌ。：有圆管限制的垂度影响长度（ｍｍ）； Ｌ４：塔梁施工误差的修正值（ｍｍ），一般取１００ｍｍ。 Ｌ５：牵引长度，一般取１４０ｍｍ。 图１桥型布置图（单位：ｃｍ） ２）ＰＥ保护套剥除长度： 二、主要施工方法 张拉端钢绞线ＰＥ保护套剥除长度的计算公式为： Ｌ剥＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４／２＋Ｌ５＋ＡＬ／２＋Ｌ６ 式中： 施工总体工艺为：主梁悬浇节段混凝土浇注，混凝土达 到强度后，张拉相应节段的预应力钢束，再安装斜拉索。 １．塔身施工 （２） ＡＬ：单根张拉钢绞线理论伸长量（ｍｍ）； Ｌ６：ＰＥ在锚具内应剥长度，取值３００ｍｍ； 其他参数同公式１。 （２）ＨＤＰＥ套管施工 塔身施工钢筋、混凝土施工与墩身区别不大，施工关键 是测量控制及分丝管定位控制，必须选择有效的测量方法及 定位方式，通过劲性骨架的精确加工、定位与固定，可以确 保精度要求。 ２．索道管定位 １）ＨＤＰＥ套管焊接 （１）、焊接长度计算 建立坐标系，以坐标系精确的定位出索道管与分丝管的 平面位置与标高。为避免梁体钢筋混凝土施工过程中，可能 使索道管的位置发生偏移，因此索道管的加固必须有足够的 强度和稳定性。 ３斜拉索施工控制 Ｌ焊＝Ｌｏ—Ｌ１一Ａｌ—Ｌ２／２一Ｌ３ 式中： （３） Ｌ。：锚垫板与索鞍垫板中心间距（ｍｍ）； Ｌ。：梁端预埋管长度及钢垫板厚度之和（ｍｍ）； ：塔端锚固筒长度（ｍｍ）； Ｌ ：塔端连接装置长度（ｍｍ）； Ａ１：梁端防水罩ＨＤＰＥ管限位长度（ｍｍ），取３００ｍｍ。 斜拉索施工流程：先安装ＨＤＰＥ外套管，然后逐根从 ＨＤＰＥ管内穿入ＰＥ钢绞线，斜拉索穿过主塔索鞍内管，两 端分别锚固于箱梁中腹板处，逐根张拉、单根调索。 （１）斜拉索下料 斜拉索采用环氧涂层高强钢绞线，规格为３１—７（ｐ５，抗 拉强度标准值为１８６０ＭＰａ，允许疲劳应力幅为２５０ＭＰａ。 防护采用热挤压ＰＥ护套。 收稿日期：２０１１—１２—１６ （２）、焊接注意事项 ①每种规格的ＨＤＰＥ管正式焊接之前先试焊，确定焊接 参数。 ②在冬季进行ＨＤＰＥ管焊接时要有取暖措施，保障焊接 温度在２０￣（２左右。冷却时用棉纱头、挡风布对接头进行保暖。 作者简介：郭东（１９７６一），男，中铁电气化局集团西安铁路工程有限公司工程师。 第２期 郭东：铁路矮塔斜拉桥斜拉索施工控制 ２Ｏ１ 冷却接近室外温度时取出ＨＤＰＥ管，防止焊好的ＨＤＰＥ管 变形。 ③ＨＤＰＥ套管计算长度，必要时考虑上下管口挂索操作 空间及整体防护时热胀冷缩的影响长度。 ２）ＨＤＰＥ套管挂设安装 ①在ＨＤＰＥ管靠塔端依次套入塔端连接装置、塔端减 震器校正管、塔端锚固钢护管。 ②用一根普通钢绞线（辅助索）从中心穿过，用卷扬机 将护管一端吊至塔上管口附近并用葫芦挂好，下端固定在梁 上预埋钢管上。 ③塔外人员、桥面人员配合同时将钢绞线（辅助索）穿 过索鞍（分丝管）、索塔对称一侧ＨＤＰＥ管，利用牵引钢丝 绳牵引出梁下锚具安装好夹片。 ④按给定的索力进行对称张拉挺直ＨＤＰＥ管，张拉完 成后塔外人员利用塔外吊点将ＨＤＰＥ管临时固定。 （３）单根挂索 １）索力控制 梁体、索体在挂索过程中是一个渐变过程，因此单根挂 索时每根索力也是一变化过程，单根钢绞线索力均匀性（索 力离散性）控制是平行钢绞线拉索制作安装的关键。本工程 采用等值张拉法控制，张拉同步进行。 所谓等值，就是每根钢绞线在施工过程中所持应力值相 等。它是基于锚具相对于梁、塔来说，可以看作一个点，梁、 塔受力变形对锚具内各根钢绞线的影响是相等的这一前提。 其实现等值张拉的关键是通过安装传感器测试钢绞线上的拉 力，以保证在卸除最后一根钢绞线上的千斤顶后每根钢绞线 的拉力相等。 ２）单根索力确定 Ｐ传单＝Ｐ控单＋Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５ Ｐ传单：实际单根控制初张力； Ｐ控单：监控指令单根控制初张索力； Ｐ ：夹片回缩影响索力； Ｐ ：桥面位移影响索力，位移量由监控提供； Ｐ。：塔柱位移影响索力，位移量由监控提供； Ｐ ：锚具、混凝土压缩影响索力； Ｐ ：垂度差影响。 ３）穿索 ①一命卷扬机牵引索体经梁端ＨＤＰＥ管口，沿ＨＤＰＥ 管内牵引至塔外。 ②塔外人员再用另一台卷扬机将索体穿过索塔分丝管， 沿对称侧ＨＤＰＥ管内至桥面管口处。塔处人员注意分丝管孔 位与锚具孔位对应，防止索体在分丝管口处刮伤ＰＥ层。 ③桥面人员将索体与牵引钢丝绳连接，将索体沿预埋管 在牵引绳的引导下将钢绞线穿过锚具直至单根张拉所需的工 作长度。 ④调整工作长度，使两端长度差在１０ｃｍ以内，安装工 作夹片。 ４）注意事项 ①注意钢绞线ＰＥ护套的保护，在转向、管口处、桥面 要用橡胶铺垫，避免破损、划痕。 ②检查预埋索道管、ＨＤＰＥ管内，避免钢绞线打绞、旋 转，扭曲。 ③塔侧和桥面牵引钢绞线时要保持联系，孔位要对应统 一，不能错孔。 （４）单根张拉 １）安装单根张拉支座 单根张拉支座由底板、立柱和顶板组成，先将底板固定 在锚具上，装好立柱和顶板，注意顶板的孔位要与锚具的孔 位一致。 ２）传感器安装 为了保证传感器的精度，减少ＰＥ管对控制索力的影响， 单根压力传感器安装在第二排第二根上。安装顺序：传感器 一支座一传感体一单孔工具锚一工具夹片，其中传感体通过 导线与显示仪相联，压力变化值从显示仪中读取。 ３）张拉 ①张拉端钢绞线装上临时夹片锚固后，安装好张拉千斤 顶、单孔工具锚、工具夹片。按照计算张拉力进行张拉，张 拉加载至单根绞线控制应力的１ ５％时开始测量初始伸长值， 用压力表控制最后一级张拉力，敲紧传感器后的工具夹片， 复核显示仪读数并作好记录。 ②以后每根索开始张拉加载至单根绞线控制应力的 １５％时测初始伸长值，在张拉过程中安装传感器钢绞线拉力 显示轻微下降，即有拉力损失，当千斤顶张拉钢绞线的力和 安装传感器钢绞线上读取的力数值一样时，停止张拉，此时 张拉力与安装传感器钢绞线拉力相等。张拉完成后测量伸长 终值。 ③最后一根张拉完成后，对安装传感器之前安装的索进 行补拉，补拉方法同上所述。 ④若在张拉过程中一个行程未满足要求时，通过反复张 拉，直到张拉到动态控制应力值。 ４）注意事项 ①在单根张拉过程中，两侧应同时均衡分级进行加载， 力求两端伸长值的不均匀值应控制在设计允许范围之内。 ②ＰＥ保护层进入锚具不小于２００ｍｍ。 ③夹片平整度控制，同一付夹片两片之间的高差控制在 ｌｍｍ以内，不同付之间的高差控制在０．５ｍｍ以内。 ④张拉操作时，油压值差值应小于０．２ＭＰ。 ⑤单根索间的索力差小于控制索力的３％、不同索间的 索力差小于控制索力的２％。 ⑥实测张拉伸长值与理论伸长值的误差应在±６％以 内。 ⑦张拉时操作人员在张拉时要随时敲紧夹片。 ⑧张拉时油压控制要均衡，在油压达到控制油压时要缓 慢进油，达到控制油压后要保压１分钟，保证油压数值的准确。 ⑨要确认工作夹片安装好后才能卸压。卸压要均衡进 行，卸压完后要检查夹片的锚固质量。 （５）调索 １）单根调索 根据设计要求和具体条件可采用单根调索和整体调索两 种，本桥采用单根调索，步骤如下： （下转第２１Ｏ页） ２１Ｏ Ｙ：ｌｌ３６十３６８．６３￣ｅ（ 。）； 中国水运 第１２卷 值，实际二衬厚度平均值大于设计值； （２）厚度偏差值在０．０ｃｍ至１０．０ｃｍ区间测点占总测 点７０％以上，且二衬不同设计厚度的偏差值平均值随设计厚 度增大而减小，设计厚度越大越容易控制二衬施工厚度； （３）厚度偏差值的平均值与设计厚度之问存在较好指数 函数拟合关系； （４） 公路工程质量检验评定标准＞）（ＪＴＧ 其中： Ｙ为偏差值，ｘ为二衬设计厚度，方差（）－＝０．０９９，相关 系数的平方Ｒ。＝０．９８８。 Ｆ８０／１－２００４）对二衬厚度检验评定标准过于严格，完全到 其要求，容易造成隧道造价加大。 参考文献 ｌ１１朱汉华，孙红月，杨建辉．公路隧道围岩稳定与支护技术 ｌＭ】．北京：科学出版社，２００７． 『２ｌ中交第一公路工程局有限公司．公路隧道施工技术规范 ｌＭ１．人民交通出版社，２（）０９ ：５５ ４０ ４５ ５Ｕ ｔ）ｂ ｂｕ 【３ｌ重庆交通科研设计院．公路隧道设计规范 ．北京：人民交 通出版社．２００４． ， 利 设汁吁皮ｔ ｃｍ） 图９厚度偏差值的平均值极其拟合曲线 五、结论 Ｉ４１中华人民共和国交通部．公路工程质量检验评定标准 ． 北京：人民交通出版社。２００４． 通过统计分析１０条不同施工单位施工的１０条单向两车 道公路隧道实际二衬厚度与设计厚度偏差值得分布情况，可 得到如下主要结论。 倪修勤，王云泉。王国群．地质雷达方法检测隧道衬砌厚 度研究…．现代交通技术．２（）０６，（３）：５（）一５３． ｆ６１曾辉辉，朱本珍．激光断面仪在隧道衬砌厚度检测中的应 用【ＩＩ．铁道建设，．２（）０６，（９）：３８ ３９． （１）实际施工隧道的二衬厚度存在少数测点达不到设计 （上接第２０１页） 值将会使得主塔及桥面上与连接的拉索处于一种新的状态。 在第二根钢绞线张拉后，由于千斤顶的施加作用而引起结构 的进一步变形以及拉索强度的增加，结果第一根钢绞线上得 ①根据监控指令计算单根索力。 ②在挂索时安装传感器的单根索上安装传感器。 ③按照单根计算索力进行张拉，复核传感器读数。 ④参照单根挂索张拉原理进行单根调索。 （２）、技术要求 应力将会减小。单根张拉时，根据单根张拉索对已张拉索应 力的不同影响，先对单根张拉的平行钢绞线拉索进行不同程 度的超张拉，最终实现整索索力的等值张拉。 等值张拉法控制的难点是：无法预知压力传感器的变化 值，因此无法预知压力表读数。张拉力不确定，压力表读数 ①调索技术要求同单根挂索技术要求一致。 ②调索完成后索力与设计索力误差控制在ｌ％以内，不 同索间的索力误差不大于２％。 三、施工控制关键 不能预先给定。但后根拉索的张拉对已张拉的拉索的影响是 轻微的，一般不会超过３％。因此可在张拉力的９７％一１０３％ 问进行若干试算，并将其值列表给出。压力表在给定读数时 停止，比较传感器显示张拉力是否与压力表确定的张力一致， 若一致时停止张拉，记录张拉力，若压力表确定的张拉力小 于传感器显示张拉力，则继续张拉。 四、结束语 对于斜拉索而言，斜拉索单根索力离散性（均匀性）是 平行钢绞线拉索施工控制的关键，直接关系到矮塔斜拉桥施 工、运营过程中的质量和寿命。平行钢绞线拉索的单根张拉 也是基于这一控制目标而进行拉索的施工控制的。单根张拉 时，由于结构的变形，其它钢绞线所持的应力状态会受到影 响，影响的程度与梁、索塔的变形程度有关，另外还与锚孔、 夹片的加工精度等因素有关。 在斜拉索的结构模式中，将第一根拉素张拉至预定的数 本桥通过精心准备、严密组织，最终安全优质完成施工 任务，业已开通运营。希望本文能为类似的工程提供有用的 参考。