CN103334378A - 混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，吊索张拉采用分级少循环张拉控制，分级是指分三级对每根吊索进行张拉，理想吊索索力为P，则分级级别为2/4P、3/4P、P三个级别进行张拉；少循环是指全桥共74根吊索总共分三个批次张拉完成，张拉施工前，需进行吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工，吊索张拉设施是由张拉撑脚、张拉千斤顶、张拉螺帽、张拉接长杆等部分组成，反力架是主索鞍顶推施工的关键装置，本发明采用混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法将吊索张拉次数减至3次，有以下优点：⑴减少吊索反复张拉和索鞍顶推的次数；(2)降低了施工安全风险；(3)缩短了施工工期；(4)降低项目部人员和机械资源的占用；(5)减少施工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种悬索桥的施工方法，特别涉及一种少循环分级的张拉施工方法。
背景技术
混凝土自锚式悬索桥作为目前一种新的桥梁形式目前被广泛应用在小跨径桥梁上，混凝土自锚式悬索桥吊索张拉是关键的施工过程之一，由于受各种因素制约，吊索张拉不可能一次完成，在吊索张拉期间还需要对塔顶鞍座进行顶推，由于吊索长度不足，还需要接长。传统设计吊索为6次张拉到位。这样吊索张拉的次数较多、索鞍顶推的次数较多，相应的施工工作量较大、工期较长、施工安全风险较高；且接长杆的数量和长度的增加也使施工费用增加。
发明内容
为了解决现有自锚式悬索桥吊索张拉方式存在的上述问题，本发明提供一种能减少吊索反复张拉和顶推的次数的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法。
所述吊索张拉采用分级少循环张拉控制，分级是指分三级对每根吊索进行张拉，理想吊索索力为P，则分级级别为2/4P、3/4P、P三个级别进行张拉；少循环是指全桥共74根吊索总共分三个批次张拉完成。且在张拉施工前，需进行吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工。
本发明的技术方案包括以下步骤：
1) 安装张拉（从主跨跨中向主塔方向张拉）。
边跨吊索直接安装戴帽，将两侧边跨全部安装完成，带上螺母锁定后，开始中跨吊索张拉。中跨张拉过程中，两侧边跨吊索处于被动受力状态，此阶段吊索张拉力控制为2/4P。全部吊索从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制张拉力为3/4P。
2) 第一次调整张拉（从主塔向主塔两侧张拉）
全部吊索从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制张拉力为3/4P。
3) 第二次调整张拉（从主塔向主塔两侧张拉）
全部吊索再次从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制为P，达到成桥理想索力。
在进行张拉施工前，需进行吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工。
所述的吊索张拉设施由张拉撑脚、张拉千斤顶、张拉螺帽、张拉接长杆等部分组成。张拉撑脚截面高270mm，长×宽=570mm×570mm，采用Q345c钢板制作，板厚50mm。为增强撑脚的稳定性，撑脚内部加设加劲肋，加劲肋板厚20mm，材质采用Q345c钢板，采用三角形结构，长×高=120mm×120mm。整个工程撑脚共8个。张拉撑脚在工厂整体制造成型后，经检验合格后，运输至现场安装就位。所述的张拉接长杆两端各加工150mm和200mm长的螺纹，张拉过程中一端旋入吊索锚头的内螺纹内，另一端螺纹与张拉螺帽配合使用，材质选用40CrMo，张拉接长杆中间长度L根据吊索的长度实际加工，整个工程需要接长杆共34个。张拉接长杆为悬索桥吊索张拉的必要工具，其作用有两点，第一：施工过程中由于吊索长度不足，需要接长杆进行接长；第二：配合千斤顶和张拉螺帽进行吊索施力的工具。张拉接长杆要求在吊索张拉过程中无伸长量，所以其材质有着及其严格的要求，材质选用40CrMo钢板。张拉接长杆中间长度L根据吊索的长度实际加工，张拉接长杆两端各加工150mm和200mm长的螺纹，张拉过程中一端旋入吊索锚头的内螺纹内，另一端螺纹与张拉螺帽配合使用。整个工程需要接长杆共34个。
为保证混凝土自锚式悬索桥主塔的结构安全，保证在主缆架设过程中，主塔始终处于较低应力状态，要求在吊索张拉过程中，要对主塔顶部主索鞍进行分次顶推，这就需要加工。反力架是主索鞍顶推施工的关键装置。
主索鞍顶推反力架由Q345c钢板组焊而成，其中N1、N4、N5、N6采用δ20mm钢板，N2、N3采用δ40mm钢板，N7、N8、N9、N10、N11、N12采用δ20mm钢板，N13、N14采用δ25mm钢板。反力架组焊均采用双面贴角焊，焊脚高度满足图纸要求。反力架的N1钢板焊接在主索鞍底座板钢板上。整个工程主索鞍顶推装置共4个。
本发明的吊索可以用吊杆替代，并可以达到同等的技术效果。
本发明的有益效果是：⑴减少吊索反复张拉和索鞍顶推的次数；(2)降低了施工安全风险；(3)缩短了施工工期；(4)降低项目部人员和机械资源的占用；(5)减少施工成本。
附图说明
图1是本发明的泓口大桥立面简图 。
图2是本发明的吊索张拉设备布置形式。
图3 是本发明的主索鞍顶推设施布置形式。
图4是本发明的主索鞍顶推设施立面图，（比例为1:25）。图中：N1~N14均为钢板。下同。
图5 是本发明的主索鞍顶推设施平面图
图6 是本发明的索鞍顶推设施剖面图（一）
图7 是本发明的索鞍顶推设施剖面图（二）
图8 是本发明的索鞍顶推设施剖面图（三）
图9 是本发明的索鞍顶推设施剖面图（四）
图10 是本发明的全桥吊索（吊杆）布置图
图11 是本发明的吊索安装张拉顺序图（一）
图12 是本发明的吊索安装张拉顺序图（二）
其中：1、吊索，2、主塔，3、主缆，4、吊索锚头，5、梁体，6、张拉撑脚，7、 千斤顶，8、张拉螺帽，9、张拉接长杆，10、反力架，11、主缆中心线理论交点，12、主塔中心线， 13、鞍座槽圆弧中心，14、千斤顶放置处，15、对称中心线。
具体实施方式
泓口大桥（如图1所示）位于溧阳市泓口镇，主桥为双塔自锚式悬索桥，跨径布置为：（10+42+102+42+10=206）m。主跨主缆（3）理论垂度为17m，理论垂跨比为1：6；边跨主缆（3）理论垂度为2.838m，理论跨度为42m，理论垂跨比为1：14.799。全桥共4个主塔（2），主塔（2）塔高为31.4m。主梁全长为207.4m，宽度为38m。全桥共2根主缆（3），每根主缆（3）中含37股平行钢丝索股，每股含91-φ4.8mm的镀锌高强钢丝，竖向排列成尖顶的正六边形。吊索顺桥向间距4.5m，中跨共21个吊点，边跨共8个吊点,全桥共74根吊索（1）。
在进行张拉施工前，需进行吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工。
1. 吊索张拉设施设计和施工
吊索张拉设施是由张拉撑脚（6）、张拉千斤顶（7）、张拉螺帽（8）、张拉接长杆（9）等部分组成。如图2所示的是吊索张拉设备布置形式。吊索锚头（4）将吊索（1）与梁体（5）连接起来，梁下方是张拉撑脚（6），用于支撑梁体（5），张拉撑脚（6）下方是张拉千斤顶（7），它工作时能使梁体（5）和张拉撑脚（6）向上运动。张拉接长杆（9）穿过张拉撑脚（6）和张拉千斤顶（7）的中间孔。张拉接长杆（9）中间长度L根据吊索（1）的长度实际加工，张拉接长杆（9）两端各加工150mm和200mm长的螺纹，张拉过程中一端旋入吊索锚头（4）的内螺纹内，另一端螺纹与张拉螺帽（8）配合使用。
（1）张拉撑脚
张拉撑脚（6）截面高270mm，长×宽=570mm×570mm，采用Q345c制作。板厚50mm。为增强张拉撑脚（6）的稳定性，张拉撑脚（6）内部加设加劲肋，加劲肋板厚20mm，材质采用Q345c，采用三角形结构，长×高=120mm×120mm。整个工程张拉撑脚（6）共8个。张拉撑脚（6）在工厂整体制造成型后，经检验合格后，运输至现场安装就位。
（2）张拉接长杆
张拉接长杆（9）为悬索桥吊索（1）张拉的必要工具，其作用有两点，第一：施工过程中由于吊索（1）长度不足，需要张拉接长杆（9）进行接长；第二：配合张拉千斤顶（7）和张拉螺帽（8）进行吊索（1）施力的工具。张拉接长杆（9）要求在吊索（1）张拉过程中无伸长量，所以其材质有着及其严格的要求，材质选用40CrMo。整个工程需要张拉接长杆（9）共34个。
2. 主索鞍顶推设施
为保证混凝土自锚式悬索桥主塔（2）的结构安全，保证在主缆（3）架设过程中，主塔（2）始终处于较低应力状态，要求在吊索（1）张拉过程中，要对主塔（2）顶部主索鞍进行分次顶推，这就需要加工。反力架（10）是主索鞍顶推施工的关键装置。如图3 所示的是本发明的主索鞍顶推设施布置形式。如图所示，主缆（3）中心线的理论交点（11）位于主塔中心线（12）的直线上。
图4~9分别是本发明的主索鞍顶推设施立面图、平面图和四个剖面图。反力架（10）由Q345c钢板组焊而成，其中N1、N4、N5、N6采用δ20mm钢板，N2、N3采用δ40mm钢板，N7、N8、N9、N10、N11、N12采用δ20mm钢板，N13、N14采用δ25mm钢板。反力架（10）组焊均采用双面贴角焊，焊脚高度满足图纸要求。反力架（10）的N1钢板焊接在主索鞍底座板钢板上。整个工程反力架（10）共4个。
吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工完成后，进行张拉施工。
吊索张拉采用分级少循环张拉控制。分级是指分三级对每根吊索进行张拉。理想吊索索力为P，则分级级别为2/4P、3/4P、P三个级别进行张拉。少循环是指全桥共74根吊索总共分三个批次张拉完成。详细的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工步骤如下：
按如图10所示的全桥吊索（吊杆）布置图对全桥吊索（吊杆）进行布置。
步骤一：安装张拉（从主跨跨中向主塔方向张拉）。按如图11所示的吊索安装张拉顺序图（一）进行张拉。边跨吊索直接安装戴帽。因为鞍座向边跨预偏，主索边跨垂度比成桥状态低，边跨吊索可以直接戴帽，将两侧边跨全部安装完成，带上螺母锁定后，开始中跨吊索（1）（1）张拉。中跨张拉过程中，两侧边跨吊索（1）处于被动受力状态，此阶段吊索（1）张拉力控制为2/4P。
步骤二：第一次调整张拉（从主塔向主塔两侧张拉）。按如图12所示的吊索（1）安装张拉顺序图 （二）进行张拉。全部吊索（1）从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制张拉力为3/4P。
步骤三：第二次调整张拉（从主塔向主塔两侧张拉）。全部吊索再次从两个主塔（2）对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制为P，达到成桥理想索力。
混凝土自锚式悬索桥吊索张拉施工方法的研制成功，解决芜申线泓口大桥吊索（杆)张拉的设计与施工难题，确保项目安全、顺利实施和目标工期，争取良好的社会效益和经济效益。同时，解决了混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法设计与施工难题，使该法得以实施，针对原设计给出吊索为6次张拉到位，该方法采用了少循环分级张拉方法，仅需要3次就可以达到成桥理想索力，减少吊索反复张拉和索鞍顶推的次数，降低了施工安全风险，缩短了施工工期，降低项目部人员和机械资源的占用，减少施工成本。
Claims (7)
1.一种混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是，所述吊索张拉采用分级少循环张拉控制，分级是指分三级对每根吊索进行张拉，理想吊索索力为P，则分级级别为2/4P、3/4P、P三个级别进行张拉；少循环是指全桥共74根吊索总共分三个批次张拉完成；且在张拉施工前，需进行吊索张拉设施和主索鞍顶推设施的设计和施工。
2.根据权利要求1所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是本施工方法包括以下步骤：
安装张拉，从主跨跨中向主塔方向张拉；
边跨吊索直接安装戴帽，将两侧边跨全部安装完成，带上螺母锁定后，开始中跨吊索张拉，中跨张拉过程中，两侧边跨吊索处于被动受力状态，此阶段吊索张拉力控制为2/4P；全部吊索从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制张拉力为3/4P；
第一次调整张拉，从主塔向主塔两侧张拉；
全部吊索从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制张拉力为3/4P；
第二次调整张拉，从主塔向主塔两侧张拉；
全部吊索再次从两个主塔对称向边跨和中跨张拉，此阶段张拉力控制为P，达到成桥理想索力。
3.根据权利要求书1或2所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是所述的吊索张拉设施由张拉撑脚、张拉千斤顶、张拉螺帽、张拉接长杆等部分组成。
4.根据权利要求3所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是所述的张拉撑脚高270mm，长×宽=570mm×570mm，板厚50mm，材质采用Q345c钢板，整个工程撑脚共8个，张拉撑脚在工厂整体制造成型后，经检验合格后，运输至现场安装就位。
5.根据权利要求3所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是所述的张拉撑脚内部加设能增强撑脚稳定性的加劲肋，采用三角形结构，长×高=120mm×120mm，板厚20mm，材质采用Q345c钢板。
6.根据权利要求3所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是所述的张拉接长杆两端各加工150mm和200mm长的螺纹，张拉过程中一端旋入吊索锚头的内螺纹内，另一端螺纹与张拉螺帽配合使用，材质选用40CrMo钢板，张拉接长杆中间长度L根据吊索的长度实际加工，整个工程需要接长杆共34个。
7.根据权利要求3所述的所述的混凝土自锚式悬索桥吊索少循环分级张拉施工方法，其特征是所述的主索鞍顶推设施的反力架由Q345c钢板组焊而成，其中N1、N4、N5、N6采用δ20mm钢板，N2、N3采用δ40mm钢板，N7、N8、N9、N10、N11、N12采用δ20mm钢板，N13、N14采用δ25mm钢板；反力架组焊均采用双面贴角焊，焊脚高度满足图纸要求；反力架的N1钢板焊接在主索鞍底座板钢板上；整个工程主索鞍顶推装置共4个。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |