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1、鋼砼疊合梁結構自錨式懸索橋吊桿超前張拉體系轉換施工工法1 前言自錨式懸索橋多采用先梁后纜的施工順序，在主梁與懸索結構安裝完成后進行體系轉換，而主梁不管是采用支架法施工還是采用頂推施工均要投入大量的臨時措施材料，施工成本較高，對于主梁采用鋼梁+預制橋面板疊合梁形式的自錨式懸索橋，其主梁支架或頂推臨時墩、頂推平臺設計時除考慮鋼梁自重、水平推力作用外，還應考慮橋面板安裝后的重量，不僅臨時措施承載力要求高，設計難度大、材料投入量多，同時鋼梁作為橋面板自重的直接受力構件，其承載力和剛度要求相對較高，鋼梁用鋼量增大。武漢江漢六橋主橋主梁為鋼梁+預制橋面板結構的疊合梁，鋼梁頂推過江，考慮到鋼砼疊合梁在橋面濕2、接縫澆筑前鋼梁與預制橋面板其實為分離結構，我們提出鋼砼疊合梁結構自錨式懸索橋吊桿超前張拉體系轉換施工工法，即在橋面板安裝前或橋面板全部安裝完成前提前對吊桿進行部分張拉，使吊桿提前分擔一部分荷載，最終達到既減少結構用鋼量，又能減少措施投入量，同時滿足設計要求的目的。該工法在武漢市江漢六橋主橋體系轉換施工中得到了成功的應用。2 工法特點2.1吊桿提前張拉成功分擔了部分荷載，在臨時墩跨度一定的情況下，鋼梁用鋼量減少，節約了社會資源；2.2鋼梁用鋼量降低減少了頂推重量，橋面板自重荷載提前分解減少了臨時墩在體系轉換過程中豎向荷載，減少了臨時措施材料投入，降低了臨時設計難度和安全風險，同時主塔橫梁處支反力3、降低，結構安全風險小；2.3吊桿張拉和橋面板安裝交叉進行，可根據整個體系轉換過程中疊合梁的受力狀態確定橋面板安裝范圍，增加橋面板壓應力儲備，可合理安排濕接縫澆筑順序，降低主塔區橋面板負彎矩；2.4吊桿多次張拉，即能提高張拉的精度也能依據對吊桿張力監控的結果對張拉力進行調整；2.5吊桿分次張拉，相較于一次張拉，張拉力較小，張拉桿投入量少，精軋螺紋鋼可多次周轉，施工成本低。3 適用范圍本工法適用主梁為鋼砼疊合梁形式的自錨式懸索橋體系轉換施工。4 工藝原理鋼砼疊合梁結構自錨式懸索橋吊桿超前張拉體系轉換施工工法是在橋面板安裝前或橋面板全部安裝過程中提前對吊桿進行部分張拉，使吊桿提前分擔一部分主梁荷載，4、其主要是根據主梁橋面板安裝時荷載分布、荷載大小及支撐約束情況，確定吊桿力并按一定順序提前將吊桿力施加給吊桿，減少鋼主梁自重和臨時措施、主塔橫梁支反力，最終在滿足設計要求的同時達到了減少結構用鋼量及措施投入量，降低施工安全風險和結構安全風險的目的。5 施工工藝流程及操作要點5.1 施工工藝流程圖5.1-1鋼砼疊合梁結構自錨式懸索橋吊桿超前張拉體系轉換工藝流程圖5.2操作要點5.2.1施工準備1）橋面板安裝準備1、預制橋面板在進行吊裝轉運之前，應對橋面板外觀、幾何尺寸、平整度、外露鋼筋以及重量進行驗收。在面板轉運至臨時堆場或轉運至吊裝地點之前需進行稱重，對于稱重數據應及時匯總、做好記錄，方便綜合計5、算分析。 2、做好橋面板安裝平面布置，對橋面板安裝所使用的起重設備進行驗收和起重性能進行分析，合理布置起重設備占位。2）吊桿張拉準備1、由于在主纜空纜狀態和成橋狀態的變化過程屬于大變形范疇，各節點的間距變化量是個動態的過程。為了方便吊桿安裝、張拉，必須對吊桿設置臨時加長桿，因此施工之前應根據各階段吊桿張拉力及吊桿的位移準備好張拉過程中需加長桿、千斤頂、工裝的類型和數量。2、由于吊桿張拉點位于主梁梁底下，施工之前應準備好梁下張拉平臺，梁下張拉平臺作為吊桿張拉過程中的一個工作平臺，主要考慮到移動的便利性以及張拉操作空間的需要而定。3、張拉前，各點要先檢查油泵與油表的對應情況，進油管與回油管是否接對6、，試運行油泵檢查是否能夠正常運行。5.2.2第一輪橋面板安裝由于第一輪橋面板安裝前并未對吊桿張拉，其安裝主要是充分利用鋼梁頂推時設置于岸上的頂推平臺的承載力，因此第一次橋面板安裝范圍和數量主要依據頂推平臺承載能力及成橋狀態預制橋面板混凝土應力狀態確定，安裝及濕接縫澆筑由兩岸對稱進行。5.2.3第一輪吊桿張拉第一輪吊桿張拉在第一次濕接縫混凝土澆筑并達到設計強度后進行，主要目的盡可能發揮疊合梁的優勢，使已安裝的橋面板參與承受由吊桿張拉給主梁造成的軸向壓力。吊桿第一次張拉的主要目的是為了減少混凝土橋面板安裝后臨時墩的反力，確保結構安全；同時保證混凝土橋面板與鋼箱梁結合前，主梁線形平順。此外為了保證組7、合梁結構能整體參于受力，第一次吊桿張拉時吊桿張拉力不宜過大，根據以上原則并結合設計要求確定第一次張拉力。圖5.2-1吊桿第一輪張拉示意圖5.2.4第二輪橋面板安裝第二輪橋面板安裝施工方法與第一輪橋面板安裝相同，其安裝范圍根據橋梁受力狀態確定，第二輪橋面板安裝完成后進行濕接縫澆筑。5.2.5第三輪橋面板安裝由于第第一輪吊桿張拉力較小且第二輪橋面板安裝后荷載較大，第二輪吊桿的張拉力較大，為保證全橋在第二輪吊桿張拉力的作業下線性滿足要求，在第二輪橋面板濕接縫澆筑完成后進行第三輪橋面板安裝，第三輪橋面板宜選擇在主梁非主要受壓構件上，主要起跨中壓重的作業，其安裝方法與第一、二輪橋面板安裝一致。圖5.2-8、2 第三輪橋面板安裝示意圖5.2.6吊桿第二輪張拉第二輪橋面板張拉由跨中向邊跨進行，在張拉過主塔以后安裝剩余橋面板。圖5.2-3吊桿第一輪張拉示意圖圖5.2-4 剩余橋面板安裝示意圖5.2.7剩余濕接縫澆筑在吊桿第二次張拉到位后澆注剩余濕接縫。6 材料與設備6.1材料性能體系轉換主要材料詳見表6.1-1： 表6.1-1 體系轉換所需主要材料表序 號設備名稱規格型號單 位數量備注1精軋螺紋鋼40，1080MPa，1.2米根40張拉桿件2精軋螺紋鋼40，1080MPa，1.5米根24張拉桿件3精軋螺紋鋼40，1080MPa，1.8米根8張拉桿件4精軋螺紋鋼40，1080MPa，2米根32張拉桿件59、精軋螺紋鋼40，1080MPa，2.5米根24張拉桿件6精軋螺紋鋼40，1080MPa，3米根52張拉桿件7精軋螺紋螺母40，1080MPa件350張拉桿件8吊桿張拉接長桿JHLQ-1套40張拉桿件9接長桿螺母JHLQ-2套20張拉桿件10接長桿臨時鎖緊螺母JHLQ-8套26張拉桿件11接長桿連接套JHLQ-3套18張拉桿件12精軋螺紋鋼連接套JHLQ-5套168張拉桿件13精軋螺紋鋼臨時鎖緊墊環JHLQ-6套168張拉桿件14接長桿哈弗墊環JHLQ-9套20張拉桿件15精軋螺紋鋼張拉墊環JHLQ-7套22張拉桿件16精軋螺紋鋼連接器40，1080MPa套16張拉桿件17接長桿連接器JHLQ-10、4套14張拉桿件6.2 機具設備所需機具設備詳見表6.2-1：表6.2-1 體系轉換施工所需機具設備序 號設備名稱規格型號單 位數量備注1油泵ZB4-500臺14張拉千斤頂2千斤頂YCW150B臺20吊桿張拉3千斤頂YCW250B臺10索鞍頂推4梁下張拉平臺套8移動工作平臺5軌道14#工字鋼米120軌道6吊架橫梁10#槽鋼米80吊架7手拉葫蘆1T、2T個64安裝張拉設備8手拉葫蘆5T個16張拉吊桿9掛鉤個48掛葫蘆用10墊板叉耳個48墊軌道11卷揚機2T、5T、10T臺8牽引12汽車吊起吊重物臺1130t13汽車吊起吊重物臺550t14汽車吊起吊重物臺280t15運板小車運輸橋面板臺250t111、6電焊機鋼材焊接臺10BX1-50017混凝土罐車混凝土運輸臺48m318插入式振搗棒混凝土振搗臺4ZN707 質量控制7.1質量標準1、橋面板安裝表7.1-1 預制板安裝質量標準項目容許偏差（mm）順橋向軸線方向10橫橋向軸線方向5伸縮縫寬度+10 -5焊縫長度雙面焊（規范要求）相鄰面板平面高差10拼裝立縫寬度+10 -5垂直度1.2%2、成橋主梁線形偏差L/5000=50.4mm，施工過程中橋面板、主塔混凝土不出現拉應力。7.2質量控制1、為保證體系轉換達到設計理想目標狀態，吊桿張拉過程中以線性控制為主，張拉力復核。2、為保證橋梁充分發揮疊合梁的受力優勢，濕接縫混凝土應采用微膨脹混凝土。312、橋面板安裝和吊桿張拉均應對稱進行，千斤頂在使用前應經專業機構進行標定，上下游吊桿張拉同時進行且張拉力應一致。8 安全措施8.1橋面板安裝1、所以進場特種設備應按相關規范進行驗收，特種作業人員持證上崗。2、汽車吊嚴格按規定的行進路線在已鋪好的橋面板上行走，并嚴格按額定起吊重量進行起吊。3、安排專人統一指導起吊，參與起吊的人員明確分工8.2吊桿張拉1、應每日對施工貓道進行檢查，確保貓道處于安全可靠狀態；2、高處作業施工，必須使用安全帶，安全帽，救生衣等防護用品，作業前必須認真檢查所用的安全設施是否牢固，可靠。3、從事高處作業的人員必須接受高處作業安全知識的教育，進行吊桿張拉的人員名單需公示，其他13、人不能進入吊籃進行操作。4、上崗前依據有關規定進行技術交底。高處作業的人員必須經過體檢，合格后方可上崗。5、發現安全隱患時，立即采取措施，消除隱患，必要時停止作業。6、高處作業所用的工具，材料嚴禁投擲，上下立體交叉作業時必須設置隔離設施。7、高處作業上下必須設置聯系信號或通訊裝置，并且指定專人負責。8、需要臨時拆除或者變動安全設施的，應經項目部技術負責人審批同意后，并且組織有關部門驗收，合格后方可實施。9、遇到各種惡劣天氣時，禁止貓道上施工，復工前必須對各類安全設施進行檢查，校正，修理使之完善。10、高處上下交叉作業時，必須在上下兩層中間設密鋪棚板或其他隔離設施。11每次作業之前需檢查梁下移動14、工作平臺各連接部位的螺栓是否緊固，檢查鋼絲繩繩卡是否卡緊，如發現問題及時停止作業，并上報技術部采取相應措施后確保無誤后方可繼續作業。使用時不違章操作，吊籃上的材料不可放在邊緣，以免掉落砸傷其他人員。吊籃在不使用時應放置在地面，不要懸掛在空中。每臺工作平臺都設置相應的安全防墜錦綸繩。9 環保措施9.1混凝土澆注時應注意混凝土不得到處散落，如有散落及時清除，建筑垃圾回收處理，廢舊物資回收利用，不得隨意亂拋污染環境。高空作業不向下亂拋雜物，以免污染環境。9.2施工現場機械設備更換的零、配件應及時回收；對施工工程中對現場產生的廢油污染應及時處理，廢油、廢水等進行回收處理，不得隨意亂倒。9.3在施工現場15、區域應掛牌明示，材料的堆放作到整齊有序。9.4各種施工機械車輛按指定的位置存放，并認真執行。9.5采取可靠措施保證施工期間已有道路的暢通無阻。10效益分析10.1降低了鋼梁的用鋼量，充分發揮臨時措施的受力能力，減少了臨時措施材料投入量，降到了臨時措施安全風險。10.2結合施工階段和運營階段橋梁的應力分布，合理進行橋面板安裝和吊桿張拉，降低了橋面板拉應力，增加了橋面板壓應力儲備，使整個橋梁在運營中受力更合理更安全。10.3合理分次進行吊桿張拉，減少了張拉桿的投入量，降低了施工成本。11 應用實例武漢江漢六橋工程主橋為鋼-砼結合梁式雙塔雙索面自錨式懸索橋，主橋橋跨252m，主橋采用邊主梁+預壓橋面板形式的鋼砼結合梁。全橋共設122對吊桿，612塊橋面，橋面板采用預制拼裝并澆筑縱橫向濕接縫的方法施工。其體系轉換采用鋼砼疊合梁結構自錨式懸索橋吊桿超前張拉體系轉換施工工法，成橋后成橋狀態的內力、線形等計算值與設計值（目標值）相吻合，滿足設計要求。10