三塔雙索面鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋總體設(shè)計(jì)

三塔雙索面鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋總體設(shè)計(jì)

一、梁、塔、塔設(shè)置這座橋是一座斜拉橋，是混凝土準(zhǔn)備混凝土的三級(jí)乙級(jí)橋。計(jì)算間隔（64.6.01m）。中塔采用墩塔梁固結(jié)形式,邊塔采用塔梁固結(jié)、塔墩分離、橋墩上設(shè)置支座的形式。主梁為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁,梁底按二次拋物線變化。索塔采用實(shí)心截面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),索塔橫向間距13.4m,梁頂面以上高度為14.0m,高跨比約為1/8.1。塔柱橫向?qū)挾染鶠?.0m,豎向?qū)挾茸运斨亮好嬗?.0m變寬為3.71m。斜拉索橫向?yàn)殡p索面布置,每個(gè)索塔設(shè)7對(duì)斜拉索,半扇形布置,梁上索距4.0m,塔上索距70cm。塔內(nèi)斜拉索轉(zhuǎn)向索鞍座采用分絲管結(jié)構(gòu)形式,斜拉索在塔端通過鞍座錨固于塔身,兩側(cè)對(duì)稱錨固于梁體。橋型布置見圖1。1.施工關(guān)鍵控制塔身施工鋼筋、混凝土施工與墩身區(qū)別不大,施工關(guān)鍵是測量控制及分絲管定位控制,必須選擇有效的測量方法及定位方式,通過勁性骨架的精確加工、定位與固定,可以確保精度要求。2.分絲管的平面位置和標(biāo)高建立坐標(biāo)系,以坐標(biāo)系精確的定位出索道管與分絲管的平面位置與標(biāo)高。為避免梁體鋼筋混凝土施工過程中,可能使索道管的位置發(fā)生偏移,因此索道管的加固必須有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。3.斜拉索塔索斜拉索施工流程:先安裝HDPE外套管,然后逐根從HDPE管內(nèi)穿入PE鋼絞線,斜拉索穿過主塔索鞍內(nèi)管,兩端分別錨固于箱梁中腹板處,逐根張拉、單根調(diào)索。斜拉索采用環(huán)氧涂層高強(qiáng)鋼絞線,規(guī)格為31-7φ5,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1860MPa,允許疲勞應(yīng)力幅為250MPa。防護(hù)采用熱擠壓PE護(hù)套。1hdpe套管焊接工藝斜拉索下料長度(無應(yīng)力狀態(tài)下的自由長度)計(jì)算公式為:式中:LALLL張拉端鋼絞線PE保護(hù)套剝除長度的計(jì)算公式為:式中:ΔL:單根張拉鋼絞線理論伸長量(mm);L(2)HDPE套管施工式中:LLLA(1)每種規(guī)格的HDPE管正式焊接之前先試焊,確定焊接參數(shù)。(2)在冬季進(jìn)行HDPE管焊接時(shí)要有取暖措施,保障焊接溫度在20℃左右。冷卻時(shí)用棉紗頭、擋風(fēng)布對(duì)接頭進(jìn)行保暖。冷卻接近室外溫度時(shí)取出HDPE管,防止焊好的HDPE管變形。(3)HDPE套管計(jì)算長度,必要時(shí)考慮上下管口掛索操作空間及整體防護(hù)時(shí)熱脹冷縮的影響長度。2梁下錨索、鋼絞線下錨具安裝(1)在HDPE管靠塔端依次套入塔端連接裝置、塔端減震器校正管、塔端錨固鋼護(hù)管。(2)用一根普通鋼絞線(輔助索)從中心穿過,用卷揚(yáng)機(jī)將護(hù)管一端吊至塔上管口附近并用葫蘆掛好,下端固定在梁上預(yù)埋鋼管上。(3)塔外人員、橋面人員配合同時(shí)將鋼絞線(輔助索)穿過索鞍(分絲管)、索塔對(duì)稱一側(cè)HDPE管,利用牽引鋼絲繩牽引出梁下錨具安裝好夾片。(4)按給定的索力進(jìn)行對(duì)稱張拉挺直HDPE管,張拉完成后塔外人員利用塔外吊點(diǎn)將HDPE管臨時(shí)固定。(3)中持應(yīng)力值相位張拉梁體、索體在掛索過程中是一個(gè)漸變過程,因此單根掛索時(shí)每根索力也是一變化過程,單根鋼絞線索力均勻性(索力離散性)控制是平行鋼絞線拉索制作安裝的關(guān)鍵。本工程采用等值張拉法控制,張拉同步進(jìn)行。所謂等值,就是每根鋼絞線在施工過程中所持應(yīng)力值相等。它是基于錨具相對(duì)于梁、塔來說,可以看作一個(gè)點(diǎn),梁、塔受力變形對(duì)錨具內(nèi)各根鋼絞線的影響是相等的這一前提。其實(shí)現(xiàn)等值張拉的關(guān)鍵是通過安裝傳感器測試鋼絞線上的拉力,以保證在卸除最后一根鋼絞線上的千斤頂后每根鋼絞線的拉力相等。2)單根索力確定PPPP(1)一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)牽引索體經(jīng)梁端HDPE管口,沿HDPE管內(nèi)牽引至塔外。(2)塔外人員再用另一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)將索體穿過索塔分絲管,沿對(duì)稱側(cè)HDPE管內(nèi)至橋面管口處。塔處人員注意分絲管孔位與錨具孔位對(duì)應(yīng),防止索體在分絲管口處刮傷PE層。(3)橋面人員將索體與牽引鋼絲繩連接,將索體沿預(yù)埋管在牽引繩的引導(dǎo)下將鋼絞線穿過錨具直至單根張拉所需的工作長度。(4)調(diào)整工作長度,使兩端長度差在10cm以內(nèi),安裝工作夾片。4注意橡膠墊的鋪設(shè)(1)注意鋼絞線PE護(hù)套的保護(hù),在轉(zhuǎn)向、管口處、橋面要用橡膠鋪墊,避免破損、劃痕。(2)檢查預(yù)埋索道管、HDPE管內(nèi),避免鋼絞線打絞、旋轉(zhuǎn),扭曲。(3)塔側(cè)和橋面牽引鋼絞線時(shí)要保持聯(lián)系,孔位要對(duì)應(yīng)統(tǒng)一,不能錯(cuò)孔。(4)張拉及補(bǔ)拉1)安裝單根張拉支座單根張拉支座由底板、立柱和頂板組成,先將底板固定在錨具上,裝好立柱和頂板,注意頂板的孔位要與錨具的孔位一致。2)傳感器安裝為了保證傳感器的精度,減少PE管對(duì)控制索力的影響,單根壓力傳感器安裝在第二排第二根上。安裝順序:傳感器→支座→傳感體→單孔工具錨→工具夾片,其中傳感體通過導(dǎo)線與顯示儀相聯(lián),壓力變化值從顯示儀中讀取。3)張拉(1)張拉端鋼絞線裝上臨時(shí)夾片錨固后,安裝好張拉千斤頂、單孔工具錨、工具夾片。按照計(jì)算張拉力進(jìn)行張拉,張拉加載至單根絞線控制應(yīng)力的15%時(shí)開始測量初始伸長值,用壓力表控制最后一級(jí)張拉力,敲緊傳感器后的工具夾片,復(fù)核顯示儀讀數(shù)并作好記錄。(2)以后每根索開始張拉加載至單根絞線控制應(yīng)力的15%時(shí)測初始伸長值,在張拉過程中安裝傳感器鋼絞線拉力顯示輕微下降,即有拉力損失,當(dāng)千斤頂張拉鋼絞線的力和安裝傳感器鋼絞線上讀取的力數(shù)值一樣時(shí),停止張拉,此時(shí)張拉力與安裝傳感器鋼絞線拉力相等。張拉完成后測量伸長終值。(3)最后一根張拉完成后,對(duì)安裝傳感器之前安裝的索進(jìn)行補(bǔ)拉,補(bǔ)拉方法同上所述。(4)若在張拉過程中一個(gè)行程未滿足要求時(shí),通過反復(fù)張拉,直到張拉到動(dòng)態(tài)控制應(yīng)力值。4工作夾片平整度控制(1)在單根張拉過程中,兩側(cè)應(yīng)同時(shí)均衡分級(jí)進(jìn)行加載,力求兩端伸長值的不均勻值應(yīng)控制在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。(2)PE保護(hù)層進(jìn)入錨具不小于200mm。(3)夾片平整度控制,同一付夾片兩片之間的高差控制在1mm以內(nèi),不同付之間的高差控制在0.5mm以內(nèi)。(4)張拉操作時(shí),油壓值差值應(yīng)小于0.2MP。(5)單根索間的索力差小于控制索力的3%、不同索間的索力差小于控制索力的2%。(6)實(shí)測張拉伸長值與理論伸長值的誤差應(yīng)在±6%以內(nèi)。(8)張拉時(shí)油壓控制要均衡,在油壓達(dá)到控制油壓時(shí)要緩慢進(jìn)油,達(dá)到控制油壓后要保壓1分鐘,保證油壓數(shù)值的準(zhǔn)確。(9)要確認(rèn)工作夾片安裝好后才能卸壓。卸壓要均衡進(jìn)行,卸壓完后要檢查夾片的錨固質(zhì)量。(5)單根掛索張拉根據(jù)設(shè)計(jì)要求和具體條件可采用單根調(diào)索和整體調(diào)索兩種,本橋采用單根調(diào)索,步驟如下:(1)根據(jù)監(jiān)控指令計(jì)算單根索力。(2)在掛索時(shí)安裝傳感器的單根索上安裝傳感器。(3)按照單根計(jì)算索力進(jìn)行張拉,復(fù)核傳感器讀數(shù)。(4)參照單根掛索張拉原理進(jìn)行單根調(diào)索。⑵、技術(shù)要求(1)調(diào)索技術(shù)要求同單根掛索技術(shù)要求一致。(2)調(diào)索完成后索力與設(shè)計(jì)索力誤差控制在1%以內(nèi),不同索間的索力誤差不大于2%。三、拉索的等拉壓對(duì)于斜拉索而言,斜拉索單根索力離散性(均勻性)是平行鋼絞線拉索施工控制的關(guān)鍵,直接關(guān)系到矮塔斜拉橋施工、運(yùn)營過程中的質(zhì)量和壽命。平行鋼絞線拉索的單根張拉也是基于這一控制目標(biāo)而進(jìn)行拉索的施工控制的。單根張拉時(shí),由于結(jié)構(gòu)的變形,其它鋼絞線所持的應(yīng)力狀態(tài)會(huì)受到影響,影響的程度與梁、索塔的變形程度有關(guān),另外還與錨孔、夾片的加工精度等因素有關(guān)。在斜拉索的結(jié)構(gòu)模式中,將第一根拉索張拉至預(yù)定的數(shù)值將會(huì)使得主塔及橋面上與連接的拉索處于一種新的狀態(tài)。在第二根鋼絞線張拉后,由于千斤頂?shù)氖┘幼饔枚鸾Y(jié)構(gòu)的進(jìn)一步變形以及拉索強(qiáng)度的增加,結(jié)果第一根鋼絞線上得應(yīng)力將會(huì)減小。單根張拉時(shí),根據(jù)單根張拉索對(duì)已張拉索應(yīng)力的不同影響,先對(duì)單根張拉的平行鋼絞線拉索進(jìn)行不同程度的超張拉,最終實(shí)現(xiàn)整索索力的等值張拉。等值張拉法控制的難點(diǎn)是:無法預(yù)知壓力傳感器的變化值,因此無法預(yù)知壓力表讀數(shù)。張拉力不確定,壓力表讀數(shù)不能預(yù)先給定。但后根拉索的張拉對(duì)已張拉的拉索的影響是輕微的,一般不會(huì)超過3%。因此可在張拉力的97%-103%間進(jìn)行若干試算,并將其值列表給出。壓力表在給定讀數(shù)時(shí)停止,比較傳感器顯示張拉力是否與壓力表確定的張力一致,若一致時(shí)停止張拉,記錄張拉力,若壓力表確定的張拉力小于傳感器顯示張拉力,則繼續(xù)張拉。四、結(jié)局聲明本橋通過精心準(zhǔn)備、嚴(yán)密組織,最終安全優(yōu)質(zhì)完成施工任務(wù),業(yè)已開通運(yùn)營。希望本文能為類似的工程提供有用的參考。二、索力及索力控制施工總體工藝為:主梁懸澆節(jié)段混凝土澆注,混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,張拉相應(yīng)節(jié)段的預(yù)應(yīng)力鋼束,再安裝斜拉索。L3:有圓管限制