拱桥缆索吊装施工初探
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摘要：拱桥缆索吊装又称无支架缆索吊施工是一种新的高墩施工工艺，它适用于跨度较小、地形条件比较复杂，尤其是深峡谷中大型机械设备无法进场施工的地方，具有易操作、易掌握，施工方便，、工艺简单、成本低，安全等特点。目前拱桥缆索吊装技术已普遍应用于桥梁施工，本文对其施工技术及质量控制措施进行了具体分析。
关键词：拱桥;缆索吊装;合拢
Abstract: also called the non-support cable construction of high pier construction technology is a new hoisting arch bridge cable, it is applied to more complex span, terrain conditions, especially the large mechanical equipment can not start construction place deep canyon, is easy to operate, easy to master, easy construction, low cost, simple process, safety, etc.. The arch bridge cable hoisting technique has been widely used in bridge construction, this paper analyzes the construction techniques and quality control measures.
Keywords: arch bridge; cable crane; closure
中图分类号：TU74 文献标误码：A 文章编号：2095-2104（2013）00-0000-00
一、缆索吊装施工
缆索吊装施工法是指通过缆索系统把预制构件吊装成桥梁的方法。缆索吊装系统按其工作性质可分为四个基本组成部分：主索、工作索、塔架及锚固装置。其中工作索包括起重索、牵引索和扣索等。缆索吊装施工法缆索吊装示意图：
基本原理：在桥跨两岸桥轴线上布置塔架和缆索系统．采用缆索吊装与扣索相结合的吊装方案。通过跑车的起吊索垂直起降和跑车的牵引索在缆索上沿桥轴向水平移动来实现钢管拱桥构件的垂直起吊、安装和水平移位等施工要求，保证施工安全。根据缆索吊机的吊装能力，将钢管拱肋分段组拼，由缆索吊机分别将分段拱肋吊装就位。并用其扣索将其固定，再依次吊装其余各段并与先吊段对接，直至吊装完毕。主索在纵向的布置采用一次跨越的方法，即双塔单跨布置。缆索系统的布置首先要根据场地和所吊重物的实际情况合理选择缆索系统的跨度、塔架的高度、主跑车的规格和主索：然后通过计算选定出各种主索、起重索、牵引索的规格和根数：最后计算主索初始垂度及各扣索张力，确定扣索的规格及根数。
二、吊装前的准备工作
1、预制构件质量检查预制场的设置应考虑吊装方便及洪水的影响，预制构件起吊安装前必须进行质量检查，不符合质量标准和设计要求的不准使用，有缺陷的应预先予以修补。拱肋接头和端头用样板校验，突出部分予以凿除，凹陷部分应用环氧树脂砂浆抹平。接头混凝土接触面应凿毛，钢筋应除锈，螺栓孑L用样板套扎，如不合适应适当扩孔，拱肋接头及端头应标出中线。应仔细检测拱肋弦长，如与设计不符者，应将长度大的弧长凿短。拱肋在安装后如发生接合面张开现象，可在拱座和接头处放置钢板。
2、墩台拱座尺寸检查墩台拱座混凝土面要修平，水平顶面高程应略低于设计值，预留孔长度应不小于计算值，拱座后端面应与水平顶面相垂直，并与桥墩中线平行。在拱座面上应标出拱肋安装位置的台口线及中线：用红外线测距仪或钢尺(装拉力计)复核路径，每个拱座在肋宽范围内左右均应至少丈量两次;用装有拉力计的钢尺丈量时，丈量结果要进行温度和拉力的修正。
3、跨径与拱肋的误差调整通过丈量和计算所得的拱肋长度和墩台之间净跨的施工误差，可以用拱座处垫铸铁板来调整。背垫板的厚度一般比计算值增加l～2cm，以缩短跨径;合拢后，应再次复核接头标高，以修正计算中一些未考虑的因素和矢量误差。
4、吊装设备的检查与试吊吊装前，应对吊装系统各设施进行试吊，试吊分空载反复运转试吊和吊重运行等几个步骤。必须待每一步骤、观测工作完成并无异常现象后，方可进行下一步骤。试吊重物可以利用钢筋混凝土预制构件、钢轨和钢梁等，一般按设计吊重的60%，100%，130%，分几次进行。
5、在各阶段试吊中，应连续观测塔架位移、正常垂度和主体受力的均匀程度，动力装置工作状态、牵引索、起重索在各转向轮上运转情况，主索地锚稳固情况以及检查通讯、指挥系统的通畅性能和各作业组之间的协调情况：有条件时，应施测主索、牵引索和起重索的拉力。
试吊后应综合各种观测数据和检查情况，对设备的技术状况进行分析和鉴定，然后提出改进措施，确定能否进行正式吊装。
三、缆索吊装施工
1、吊运
各段起吊采用缆索吊两起重滑车四吊点抬吊，吊前须将四吊点标高调平、以保证吊运过程的稳定。
2、扣索布置
各段拱肋距前端0.27L处（L为每段长）预先焊好钢筋耳环作为扣点、每段设2根扣索、即每片拱肋设一根扣索、扣索钢丝绳绕钢管一周后
从钢筋耳环穿出，经过墩顶或塔架的扣索鞍锚与扣索地锚上。
3、扣索张力计算
根据拱肋安装各工况，分以下三种情况计算扣索张力、根据其中的最大值确定扣索钢丝绳的规格和滑轮组的型号、根据最不利荷载组合设计扣索地锚。
第一种状态：当前几段已经张拉好扣索，该段正在安装，既正在连接接头螺栓，
各段计算张力图示
此时扣索还处在未受力状态，计算前几段扣索的张力，计算图式如图1。安装段对前一段的作用力为:
竖直力Py= G安/2
水平力Px=0
弯距Mp=PyLx/4
此时段与段之间的螺栓为初拧状态,视为铰接,根据力的平衡原理计算出各段张力Ti
Ti={Gi(XR-XG-Px(YR-Yp)+Py(XR-XP)+Mp／d
Rx=TiCOSα+Px
Ry=Gi+Py-TiSINα
式中
Gi=计算段重力; Ti=第i段扣索张力; G安:安装段重力; α:第I段扣索水平角; L:安装段水平距离;Px:后一段对计算段的水平力; Py:后一段对计算段的竖直力; Mp:安装段对计算段的弯距; Rx:前一段对计算段的水平作用力; Ry:前一段对计算的竖直作用力。
第二种状态；安装段已安装完成,计算此时各段的扣索张力T安。计算公式同第一状态，只是安装段的张力，可以化为下式：T安= G安（Xr-Xg）／d
第三种状态：合拢段吊装时，已支撑于两个肋端点或一个肋端点，起重索还处于未松索，计算各段扣索的张力时按50%简支计算。既考虑：px=OxPy=G台/4，Mp=0。
4、(肋)箱顶、移、搁置
具体安排主要由拱(肋)箱预制方案决定：若采用土胎法预制拱段，则需将梁顶起后平移至缆索下，若采用固定台座预制，则需将梁段从存梁场平移至缆索下。施工中根据不同的施工方法制定相应的拱段移置安全细则。拱段存放或运输可近似地作为直梁考虑，采用两点搁置。垫木位置与吊点位置相一致，以免受力不均发生开裂。拱(肋)箱的堆放和运输应考虑安装先后程序。
5、拱顶合拢段拱肋就位。
拱顶段就位时，按以下步骤进行。
a、拱顶段运到位置后锁死轨道天车。徐徐松下起重索直到拱顶
段左右两端头标高比设计值高2~3厘米时停止。注意两端不得碰着相邻拱肋。
b、两侧按照先拱脚段后中间段并以1：2的比例慢慢对称均匀地放松扣索，同时慢慢放下拱顶段拱肋，以每次使各接头标高变化不超过1厘米为宜，经多次反复循环，直至拱顶段接头合拢。
c、安好接头螺栓，并拧紧各接头螺栓。
d、调整拱肋中线偏差至0.5～1厘米时固定风缆。
e、按从跨中向两岸最后拱座的顺序对称电焊接头部件，用薄钢板嵌塞拱肋接头缝隙。电焊时宜采用分层、间隔、交错施焊的方法，每层不宜焊得过厚，以防灼伤周围混凝土。做两肋间的横向临时固定，然后松索成拱。
f、再次检查拱肋中线，调整其偏差至0.5厘米时固定风缆，并对各接头及拱顶高程作好观测记录。
合拢方式
拱圈合拢松索的过程实际是对拱圈进行受力体系转换，即将处于分段悬挂的梁体转换为以受压为主的拱。故其松索的过程十分重要，一定要按照拱脚段扣索、中间段扣索、起重索三者的先后顺序对称均匀地进行。在合拢过程中应对各接头的标高、拱顶标高、1/4跨处的标高及拱肋中线情况随时进行观测。松索合拢成拱后，可保留起重索和扣索部分受力，待拱肋接头连接工序全部完成后再完全松索。留索受力的大小视拱肋接头的密合成度和拱肋的稳定性而定，施工实践中，起重索受力一般保留5%~10%，扣索基本放松。
四、吊装质量控制要点
1、拱箱及墩（台）拱座的检查
（1）拱箱接头和箱端的检查
拱箱接头和箱端用样板校正，突出部分应予凿除，凹缺部分用环氧树脂砂浆抹平，应保证端面与拱箱中线相垂直，接头面的倾斜度正确，接头砼接触面要凿毛，钢筋部分应除锈，螺栓孔要用样板套孔，规格不合格时用挫扩孔。在接头及向端面上还要标定中线。
（2）墩(台)拱座的检查
墩台拱座修凿后，检查时应要求拱座水平面高程稍小于等于设计标高，拱座端平面应与桥轴线垂直，倾斜面的水平倾角应符合设计要求或小于设计角度。同时在拱座端面上标出拱箱安装位置的台口线、拱轴线和拱肋宽度线。
复核两岸起拱线间净跨，对其施工误差在允许差值范围内可垫钢板来调整。
2、拱箱纵向稳定措施
在五段吊装的拱箱边段与次边段接头接头，合拢后易发生上冒变形，次边段与顶段接头发生下沉变形，这是由于拱肋线与裸肋压力线不重合，以及拱的弹性压缩所引起的。因此，必须在边段与次边段接头处设置下拉索张拉，这样不但可以减少1#接头上冒，而且也相应减少2#接头下沉。下拉索用2根φ21.5mm钢丝绳帽固在接点下放，收紧程度以观测的拱箱接头上冒程度来控制。下拉索应保留至拱上构造施工完毕后方可摘除。
[1]梅盖伟，张勇.拱桥缆索吊装法施工中索力计算方法的探讨[J].重庆建筑，2012（10）.
[2]洪流.拱桥拱箱缆索吊装的施工控制[J].公路交通技术，2010（05）.