CN112942108A - 独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其具体为：将待安装的吊索按安装的位置从桥的一端向另一端依次编号；将吊索按编号放置在相应安装位置正下方的桥面上，将吊索吊起使其上端与对应索夹连接，下端与张拉杆连接后放入桥梁上预埋的钢导管内；将吊索按照从桥梁两端依次向索塔以及从索塔两侧依次向桥梁两端两个方向交替进行多轮张拉，直至完成吊索张拉。本发明采用从桥两端至索塔以及从索塔两侧至桥两端两个方向交叉进行多轮次张拉的方式，同时在张拉过程中实行张拉力与吊索下端锚杯外露量双重控制，精确实施预先设置的每轮张拉量，减少吊索张拉对缆索线形、加劲梁受力、主索鞍位移等造成的影响，保证张拉效果。

Description

独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法。

背景技术

悬索桥是缆索做桥梁主要承重结构的桥，自锚式悬索桥是缆索通过索塔悬挂并锚固于桥体两端来作为上部结构主要承重构件。自锚式悬索桥由于缆索端部锚固力介入了梁体的受力和变形，使得桥体加劲梁成为受强大轴向压力的压弯构件，同时缆索上的吊索与加劲梁，并通过对吊索的张拉实现将桥梁的承载力由加劲梁支架承载转换到由主缆及吊索承载，这一过程是悬索桥建设施工的重要步骤。

独塔自锚式悬索桥为只有一座主索塔的自锚式悬索桥，缆索通过主索塔上的主索鞍进行悬挂，在索塔两侧的缆索上安装吊索。由于缆索的空缆状态与成桥状态相差很大，导致吊索在张拉过程中可能需要接长。另一方面，受主梁体和索塔的承载力、张拉设备等各种因素的限制，全桥的吊索需要逐步分级张拉才能达到设计值，但考虑张拉用时、设备数量及人工的使用情况，吊索的张拉次数应尽可能减少。另外，在吊索张拉过程中，主鞍座还会产生滑移，因此还需在张拉过程中穿插进行主索鞍顶推，但也需要控制主索鞍顶推次数及顶推量，使成桥状态的索塔保持竖直状态。同时，在张拉过程中还需要控制吊索的倾斜角度，保证吊索的牵引力，减少吊索与梁体端钢导管接触造成的磨损。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种

独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待安装的吊索按安装的位置从桥的一端向另一端依次编号为DS01、DS02……DSn；

S2、将吊索按编号放置在相应安装位置正下方的桥面上，将吊索吊起使其上端与对应索夹连接，下端与张拉杆连接后放入桥梁上预埋的钢导管内；

S3、将吊索按照从桥梁两端依次向索塔以及从索塔两侧依次向桥梁两端两个方向交替进行多轮张拉，直至完成吊索张拉。

优选的是，步骤S3中的张拉轮数为五轮，第一轮、第三轮、第五轮的张拉顺序为从桥梁两端向索塔张拉；第二轮和第四轮张拉顺序为从索塔两侧向桥梁两端张拉。

优选的是，步骤S3中的张拉过程中以索塔为中心处于镜像位置的吊索同时进行同一轮张拉。

优选的是，步骤S3中桥梁宽度方向两侧的吊索，对应同一位置的吊索同时进行同一轮张拉。

优选的是，步骤S3中在张拉过程中穿插进行主索鞍顶推，当主索鞍自由滑移量等于预计顶推量时不进行顶推，当主索鞍自由滑移量小于预计顶推量时，将主索鞍顶推到预计顶推量。

优选的是，步骤S2中使用的张拉杆为全牙螺杆。

优选的是，步骤S3中使用的张拉装置包括：

连接套，其为上细下粗结构，所述连接套上端设有外螺纹，与吊索下端锚杯的内螺纹连接；所述连接套下端设有内螺纹，与所述张拉杆的上端连接；

锚垫板，其为球面锚垫板；所锚垫板与所述钢导管锚固，其下方设置有球铰，所述锚垫板的圆弧面与所述球铰的内球面相匹配；

撑脚，其包括上底板、下底板和夹设在二者间的多根立柱，所述上底板上开设有与所述球铰直径相同第一通孔，所述下底板上开设有与所述张拉杆直径相同的第二通孔；

吊索螺母，其设置在所述撑脚内部，所述吊索螺母设置在所述球铰下方，所述吊索螺母内表面设置有可与所述锚杯外表面螺纹连接的内螺纹，所述吊索螺母下方设置有紧固螺母；

千斤顶，其为穿心式张拉千斤顶，所述千斤顶设置在所述撑脚下方，所述千斤顶的下端设置有张拉螺母；

所述张拉杆下端依次穿过所述锚垫板、所述球铰、所述吊索螺母、所述紧固螺母、所述撑脚、所述千斤顶以及所述张拉螺母。

优选的是，步骤S3中使用的张拉装置所述紧固螺母与所述吊索螺母之间设置有四氟垫板。

优选的是，所述张拉装置还包括多个限位装置，所述限位装置包括缓冲垫、弹性件和限位块，所述弹性件两端分别与所述缓冲垫和所述限位块固定连接，所述限位块与所述钢导管内壁固定连接；多个所述限位装置从下至上均匀分布在所述钢导管内壁，且从下至上所述限位装置的限位块长度逐渐减小，以限制吊索的倾斜角度；同一平面内至少设置三个所述限位装置，处于同一平面的所述限位装置的限位块长度相同。

优选的是，所述张拉装置的使用方法包括：

A1、扭紧所述张拉螺母，启动所述千斤顶开始向下张拉；

A2、所述千斤顶泄压回程；

A3、重复步骤A1、A2，直至吊索下端的所述锚杯扭上所述吊索螺母的内螺纹至少10牙；

A4，所述千斤顶泄压回程；

A5、启动所述千斤顶继续向下张拉，同时判断主索鞍滑移状态，当主索鞍无自由滑移时，继续张拉至预计张拉力；当主索鞍出现自由滑移时，继续张拉至吊索下端的所述锚杯旋出所述吊索螺母的长度达到预计长度为止；

A6、扭紧所述吊索螺母和所述紧固螺母，张拉完毕。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明采用从桥两端至索塔以及从索塔两侧至桥两端两个方向交叉进行多轮次、小力幅的张拉的方式，尽可能平衡在张拉过程中对缆索线形、加劲梁受力、主索鞍位移等造成的影响，最终使各吊索趋于理想索力。

2、本发明在吊索张拉过程中实行吊索张拉力与吊索下端锚杯外露量双重控制，当主索鞍无滑移时，以吊索张拉力控制为主；当主索鞍出现自由滑移时，以吊索下端锚杯外露量控制为主，通过双重控制精确实施预先设置的每轮张拉量，保证张拉效果，减少吊索张拉对缆索线形、加劲梁受力、主索鞍位移等造成的影响。

3、本发明采用的张拉装置中，在吊索下端与梁体中预埋的钢导管锚固处采用球面锚垫板，以适应吊索在张拉过程中产生的倾斜和变形；并且在球面锚垫板下设置球铰以在吊索产生倾斜时提供更好的支撑以改善吊索弯折处的疲劳影响。

4、本发明采用的张拉装置中，在梁体中预埋的钢导管中设置有多个限位装置，通过多个限位装置来限制吊索在张拉过程中的倾斜角度，避免因吊索倾斜与钢导管接触产生的磨损以及因倾斜造成的在锚口处的弯折，延长吊索的使用寿命。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明一实施例中所述张拉装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例中所述限位装置的应用示意图；

图3为本发明一实施例中所述限位装置的主视图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～图3所示，本发明提供一种独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，包括以下步骤：

S1、将待安装的吊索按安装的位置从桥的一端向另一端依次编号为DS01、DS02……DSn；

S2、将吊索按编号放置在相应安装位置正下方的桥面上，将吊索吊起使其上端与对应索夹连接，下端与张拉杆连接后放入桥梁上预埋的钢导管内；

S3、将吊索按照从桥梁两端依次向索塔以及从索塔两侧依次向桥梁两端两个方向交替进行多轮张拉，直至完成吊索张拉。

在这种技术方案中，先将待安装的吊索进行编号，桥梁宽度方向两侧对应位置上的吊索编号相同，不同安装位置的吊索尺寸不同，编号可以避免发生吊索安装错误，同时便于在吊索张拉过程中进行统一的指挥。吊索安装完成后采用从桥两端至索塔以及从索塔两侧至桥两端两个方向交叉进行多轮次张拉的方式，以平衡在张拉过程中对缆索线形、加劲梁受力、主索鞍位移等造成的影响，最终使各吊索趋于理想索力。

在另一种实施例中，步骤S3中的张拉轮数为五轮，第一轮、第三轮、第五轮的张拉顺序为从桥梁两端向索塔张拉；第二轮和第四轮张拉顺序为从索塔两侧向桥梁两端张拉。

在另一种实施例中，步骤S3中的张拉过程中以索塔为中心处于镜像位置的吊索同时进行同一轮张拉。在从桥梁两端向索塔方向张拉时，编号为DS01、DSn的吊索同时张拉，再依次张拉DS02/DSn-1、DS03/DSn-2，直至所有吊索张拉完毕；在从索塔向桥梁两端方向张拉时，先同时张拉紧挨着索塔两侧的吊索，再依次张拉至DS01/DSn。采用这种技术方案可以减小吊索索力产生的水平分力对索塔产生的弯矩。

在另一种实施例中，步骤S3中桥梁宽度方向两侧的吊索，对应同一位置的吊索同时进行同一轮张拉。桥梁宽度方向两侧的吊索同时张拉使得桥体两侧的受力相同，以及桥梁两侧的缆索及主索塔受力也相同。

在另一种实施例中，步骤S3中在张拉过程中穿插进行主索鞍顶推，当主索鞍自由滑移量等于预计顶推量时不进行顶推，当主索鞍自由滑移量小于预计顶推量时，将主索鞍顶推到预计顶推量。主索鞍安装过程中设置有一定的预偏量，应对吊索张拉过程中产生的滑移，同时当主索鞍自由滑移量小于预计顶推量时进行顶推，最终使得主索鞍处于设计位置，使成桥状态时索塔保持竖直状态。

在另一种实施例中，步骤S2中使用的张拉杆8为全牙螺杆。所述张拉杆8为40Cr材质的螺杆，根据各吊索与桥面之间的距离选择不同长度的所述张拉杆8。

在另一种实施例中，步骤S3中使用的张拉装置包括：

连接套4，其为上细下粗结构，所述连接套4上端设有外螺纹，与吊索1下端锚杯3的内螺纹连接；所述连接套4下端设有内螺纹，与所述张拉杆8的上端连接；

锚垫板13，其为球面锚垫板；所锚垫板13上方与所述钢导管2锚固，其下方设置有球铰12，所述锚垫板的圆弧面与所述球铰12的内球面相匹配；

撑脚11，其包括上底板111、下底板113和夹设在二者间的多根立柱112，所述上底板113上开设有与所述球铰12直径相同第一通孔，所述下底板113上开设有与所述张拉杆8直径相同的第二通孔；

吊索螺母5，其设置在所述撑脚11内部，所述吊索螺母设置在所述球铰下方，所述吊索螺母5内表面设置有可与所述锚杯外表面螺纹连接的内螺纹，所述吊索螺母5下方设置有紧固螺母7；

千斤顶9，其为穿心式张拉千斤顶，所述千斤顶9设置在所述撑脚11下方，所述千斤顶9的下端设置有张拉螺母10。

所述张拉杆8下端依次穿过所述锚垫板13、所述球铰12、所述吊索螺母5、所述紧固螺母7、所述撑脚11、所述千斤顶9以及所述张拉螺母10。

在这种技术方案中，通过所述连接套4将吊索1和所述张拉杆8连接起来。所述锚垫板13采用球面锚垫板，以适应吊索1在张拉过程中产生的倾斜和变形；并且在所述锚垫板13下设置所述球铰12以在吊索1产生倾斜时提供更好的支撑，并改善吊索弯折处的疲劳影响。所述撑脚11用于支撑所述千斤顶9张拉时产生的反作用力，所述撑脚11的上底板111、下底板113分别与所述立柱112的两端焊接，以保证所述撑脚11的支撑强度。在张拉完成后通过所述紧固螺母7维持吊索因张拉所产生的索力。

在另一种实施例中，步骤S3中使用的张拉装置中所述紧固螺母7与所述吊索螺母5之间设置有四氟垫板6。

在另一种实施例中，所述张拉装置还包括多个限位装置14，所述限位装置包括缓冲垫143、弹性件142和限位块141，所述弹性件142两端分别与所述缓冲垫143和所述限位块141固定连接，所述限位块141与所述钢导管2内壁固定连接；多个所述限位装置14从下至上均匀分布在所述钢导管2内壁且同，且从下至上所述限位装置14的限位块141长度逐渐减小，以限制吊索1的倾斜角度；同一平面内至少设置三个所述限位装置14，处于同一平面的所述限位装置14的限位块141长度相同。所述缓冲垫143为橡胶垫之类的弹性材料，可以减少与吊索1接触给吊索1造成的摩擦损伤。所述弹性件141为吊索1和所述限位块141之间提供弹性缓冲，避免吊索1和所述限位块141之间的硬性接触。通过多个所述限位装置14来限制吊索1在张拉过程中的倾斜角度，避免因吊索1倾斜与钢导管接触产生的磨损以及因倾斜造成的在锚口处的弯折，延长吊索的使用寿命。

在另一种实施例中，，所述张拉装置的使用方法包括：

A1、扭紧所述张拉螺母10，启动所述千斤顶9开始向下张拉；

A2、所述千斤顶9泄压回程；

A3、重复步骤A1、A2，直至吊索1下端的所述锚杯3扭上所述吊索螺母5的内螺纹至少10牙；

A4，所述千斤顶9泄压回程；

A5、启动所述千斤顶9继续向下张拉，同时判断主索鞍滑移状态，当主索鞍无自由滑移时，继续张拉至预计张拉力；当主索鞍出现自由滑移时，继续张拉至吊索1下端的所述锚杯3旋出所述吊索螺母5的长度达到预计长度为止；

A6、扭紧所述吊索螺母5和所述紧固螺母7，张拉完毕。

在张拉过程中实行张拉力与吊索1下端所述锚杯3外露量双重控制，当主索鞍无滑移时，以张拉力控制为主；当主索鞍出现自由滑移时，以吊索1下端所述锚杯3外露出所述吊索螺母5的长度的控制为主，通过双重控制精确实施预先设置的每轮张拉量，保证张拉效果，减少吊索张拉对缆索线形、加劲梁受力、主索鞍位移等造成的影响。在张拉全过程采用动测仪测量吊索1的吊索力，为消除日照温差引起的墩身不规则变化，测量应选择在温度变化小、气候稳定的时间段进行，测量工作持续的时间越短越好。除此之外，为保证结构受力的安全性，还将按照监控方案对桥塔、主梁的应力、线形等参数进行测试，并与理论计算数据进行分析对比，及时进行调整。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将待安装的吊索按安装的位置从桥的一端向另一端依次编号为DS01、DS02……DSn；

S2、将吊索按编号放置在相应安装位置正下方的桥面上，将吊索吊起使其上端与对应索夹连接，下端与张拉杆连接后放入桥梁上预埋的钢导管内；

S3、将吊索按照从桥梁两端依次向索塔以及从索塔两侧依次向桥梁两端两个方向交替进行多轮张拉，直至完成吊索张拉。

2.如权利要求1所述独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中的张拉轮数为五轮，第一轮、第三轮、第五轮的张拉顺序为从桥梁两端向索塔张拉；第二轮和第四轮张拉顺序为从索塔两侧向桥梁两端张拉。

3.如权利要求2所述独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中的张拉过程中以索塔为中心处于镜像位置的吊索同时进行同一轮张拉。

4.如权利要求2所述独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中桥梁宽度方向两侧的吊索，对应同一位置的吊索同时进行同一轮张拉。

5.如权利要求1所述独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中在张拉过程中穿插进行主索鞍顶推，当主索鞍自由滑移量等于预计顶推量时不进行顶推，当主索鞍自由滑移量小于预计顶推量时，将主索鞍顶推到预计顶推量。

6.如权利要求1所述独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S2中使用的张拉杆为全牙螺杆。

7.如权利要求6所述的独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中使用的张拉装置包括：

连接套，其为上细下粗结构，所述连接套上端设有外螺纹，与吊索下端锚杯的内螺纹连接；所述连接套下端设有内螺纹，与所述张拉杆的上端连接；

锚垫板，其为球面锚垫板；所锚垫板与所述钢导管锚固，其下方设置有球铰，所述锚垫板的圆弧面与所述球铰的内球面相匹配；

撑脚，其包括上底板、下底板和夹设在二者间的多根立柱，所述上底板上开设有与所述球铰直径相同第一通孔，所述下底板上开设有与所述张拉杆直径相同的第二通孔；

吊索螺母，其设置在所述撑脚内部，所述吊索螺母设置在所述球铰下方，所述吊索螺母内表面设置有可与所述锚杯外表面螺纹连接的内螺纹，所述吊索螺母下方设置有紧固螺母；

千斤顶，其为穿心式张拉千斤顶，所述千斤顶设置在所述撑脚下方，所述千斤顶的下端设置有张拉螺母；

所述张拉杆下端依次穿过所述锚垫板、所述球铰、所述吊索螺母、所述紧固螺母、所述撑脚、所述千斤顶以及所述张拉螺母。

8.如权利要求7所述的独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，步骤S3中使用的张拉装置中所述紧固螺母与所述吊索螺母之间设置有四氟垫板。

9.如权利要求7所述的独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，所述张拉装置还包括多个限位装置，所述限位装置包括缓冲垫、弹性件和限位块，所述弹性件两端分别与所述缓冲垫和所述限位块固定连接，所述限位块与所述钢导管内壁固定连接；多个所述限位装置从下至上均匀分布在所述钢导管内壁，且从下至上所述限位装置的限位块长度逐渐减小，以限制吊索的倾斜角度；同一平面内至少设置三个所述限位装置，处于同一平面的所述限位装置的限位块长度相同。

10.如权利要求7所述的独塔自锚式悬索桥吊索张拉方法，其特征在于，所述张拉装置的使用方法包括：

A1、扭紧所述张拉螺母，启动所述千斤顶开始向下张拉；

A2、所述千斤顶泄压回程；

A3、重复步骤A1、A2，直至吊索下端的所述锚杯扭上所述吊索螺母的内螺纹至少10牙；

A4，所述千斤顶泄压回程；

A5、启动所述千斤顶继续向下张拉，同时判断主索鞍滑移状态，当主索鞍无自由滑移时，继续张拉至预计张拉力；当主索鞍出现自由滑移时，继续张拉至吊索下端的所述锚杯旋出所述吊索螺母的长度达到预计长度为止；

A6、扭紧所述吊索螺母和所述紧固螺母，张拉完毕。

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