钢箱拱斜拉索安装施工技术与应用

安永帅 李全辉 李广

摘要：现城市桥梁主要从满足基本的交通性，开始越多跨越利用于城市桥梁装饰性，霍山县生态路网工程双湾大桥上塔柱钢拱通过合理分段与现场的CO2气体保护焊进行焊接成功将多个拱段完整拼装并实现无缝焊接，整体焊接合格后，卸载及拆除支撑体系，同时在塔壁上焊接吊耳锚固斜拉索与人行道悬臂板，实现钢箱拱的的索张拉，给塔结构来增加桥梁的景观性。

关键词：无缝焊接;钢箱拱;斜拉索张拉

引言

随着现城市桥梁主要从满足基本的交通性，开始越多跨越利用于城市桥梁装饰性，霍山县生态路网工程双湾大桥上塔柱钢拱通过合理分段与现场的无缝CO2气体保护焊进行焊接成功将13个拱段完整拼装，实现高精度无缝焊接。桥塔主塔外观从横向呈斜伸的双拱形结构，整座桥塔的高度可高大59.5m，竖直方向呈现18°的倾斜角，整体焊接合格后，卸载及拆除支撑体系，同时在塔壁上焊接吊耳锚固，水平索于双拱之间平衡对拉，而斜拉索与人行道悬臂板，实现钢箱拱的索张拉，装拉式桥塔饰斜给桥梁增加景观性与生机活力。

1.钢箱拱现场实施

对于现场拼装焊接所需的钢拱构件由制造厂按设计优化图纸的分段要求进行分段制作，构件完成后场内验收，检查钢箱拱的制造线型是否达到设计的线型要求，纵向节段及横向分段之间是否与工厂胎架进行匹配，对构件进行编号，钢箱拱的上、下中心都必须做好标识，为现场安装提供依据，合格后按照检验批次分批进行运输进场，现场必须做好到货检查确保所有构配件的齐全与完整。

钢箱梁采用50T吊车进行拼装，同时采用碗口钢管搭设外部临时支撑辅助支架，随着高度的增加上部荷载也逐步增大，考虑桥面车辆的行驶与材料的运输，将支撑支架搭设成“井”字型，以方便过往的车辆行驶。沿着提前布置钢爬梯进入钢箱拱内部进行主要拼接口在焊接，接口对接形式一般为环口对接，而结构形式为口子型，对于环缝对接则采用内坡口焊接，外贴陶质衬垫，单面焊双面成型，拱段四周壁板的焊接顺序一般由两名焊工同时对称横向焊接壁板对接焊缝。在每节钢箱段焊接完毕后经监理工程师联合复测合格后方交进行下一工序。重复按此上述施工方法，依次安装其他节段直至全部结束。

在钢箱拱施焊作业是首先要熟悉现场的作业环境，了解施工的风速、天气等情况。及时采取相应的应急措施，如搭设防风棚与防雨雪棚，对焊丝和焊剂采取措施妥善保管，防止受潮，焊丝及钢衬垫应存放在干燥、通风的地方，严禁使用锈蚀焊丝，保护焊接熔池，达到焊接要求，确保焊接质量。也为电焊作业人员提供便利的施工作业环境。

2.钢箱拱斜拉索的实施

在钢箱段焊接完毕并整体复测合格后，斜拉索利用在钢拱塔端沿塔壁每隔2m焊接的吊耳锚固，水平索于双拱之间平衡对拉，而斜拉索在梁端采用预埋吊耳的方式锚固与人行道悬臂板上，斜拉索采用在梁端张拉方式。

索体采用1860级3根∅15.2环氧喷涂无粘结钢绞线缠包后并外挤PE，索径∅50mm，破断力781kN，索体单位重量6.36kg/m。

全桥共2×30对，型号按钢丝丝数分别编排为S1-S10、L1-L10、S1’-S10’共计30种规格。最长索为86.736m，重286.49Kg。其中S1-S10/ S1’-S10’索直接锚固在预应力混凝土桥面上。L1-L10索在钢箱拱之间，通过钢箱梁上吊耳锚固在钢箱梁上，拉索示意图1。

2.1 施工工艺流程

2.2 施工准备

在钢箱拱拉索安装时选用50T汽车吊配合液压升降机提升斜拉索上桥面，放索盘放索。塔端挂索采用吊机提升斜拉索至吊耳孔连接就位，梁端直接用卷扬机滑车组在桥面牵引就位。

借助以前桥面钢箱拱拼装时的支架平台，先安装两片拱之间水平拉索，桥塔一端挂索，一端初张拉，插入插销，将张拉设备拆下，进行下一根拉索安装;在桥面临时支架拆除前要完成拱间水平拉索，然后再安装两侧钢箱拱与桥面间的拉索。

钢箱拱斜拉索应委托专门生产厂家按照设计要求的相关参数进行制作与定制，在成品运输采用钢盘包装，其他的零星散装部件采用木箱装运，待运至施工现场后要组织技术、质检、试验、物资联合监理工程师等人员对到货进行验收，确保各部件的合格证、质保书、标牌、性能试验书等证件齐全，斜拉索在下货时按照使用先后顺序堆放至后场，同时，在索捆下面用20cm×20cm枕木进行支垫，以便堆放和后面转运时取放及安装吊索具。存放时要求对每根斜拉索按照索号用醒目的标牌进行标识。

2.3 斜拉索的转运

对斜拉索具进行转运时要看清每个部件的标识标牌，按照索具上标注的编号进行现场装运。为防止索套勒坏受损不可使用鋼丝绳吊装，只能采用专用吊带进行。为防吊装因受力不均匀偏心而滑钩，起吊点应根据锚头的位置而确定，采用3吊点捆绑式打结。在挂好钩后，首先试吊2次，是否安全。如重量在5t以内的索直接用25t汽车轮胎吊吊至桥面入放索盘。

2.4 钢箱拱塔端挂索

挂索前应先对钢箱拱上连接耳板上的焊渣、毛刺及杂物检查、清理;检查钢拱上连接耳板角度，位置是否正确，如变形必须进行处理后才能挂索施工。

（1）钢箱拱之间水平拉索安装

拆开拉索两端锚头包装，检查端部设施是否完整无损;检查索长是否符合设计要求。箱塔外挂索平台利用钢箱拱钢箱拱临时支架，对其悬挂安全网以及设置安全楼梯与栏杆。

箱塔外挂索平台选择5T的手拉葫芦将其一端用专业的工具将其固定牢固，使用25T的汽车吊将锚头缓缓提起，打开捆扎，由于索盘自身的弹性和牵引力产生的偏心力会使转盘转动产生加速度导致散盘，从而严重危机到周围的施工人员的安全，为此在每一个索盘破盘之前首先采用钢管将其周围加固防止炸盘，同时设置刹车装置。

锚头与钢箱梁中间吊耳之间的连接通过吊葫芦牵引就位，穿上销轴。然后提升另一端锚头至另一侧吊耳板处并锚固，安装叉耳式张拉工装并进行张拉，张拉到设计吨位后，插入插销，将张拉设备拆下，进行下一道拉索安装。

（2）钢箱拱两侧与混凝土之间拉索安装

首先拆开拉索两端锚头包装，检查端部设施是否完整无损;检查索长是否符合设计要求。拉索一端用锚索专用绑扎绳绑扎牢固，使用25T吊机（带云梯平台）将锚头提升，起吊至钢丝绳收紧，打开捆扎，使斜拉索慢慢弹开，并注意控制转盘转动防止散盘，对索赔加强保护措施，确保施工人员的安全。

锚头与钢箱梁中间吊耳之间的连接通过吊葫芦牵引就位，穿上销轴。桥面一端与桥面预埋板安装就位，安装叉耳式张拉工装并进行张拉，张拉到设计吨位后，插入插销，将张拉设备拆下;进行下一道拉索安装。

斜拉索安装的保护措施：在起吊斜拉索时要用软吊带;在牵引上锚头时锚头部分用橡胶皮或棉布包裹防止钢丝绳损伤拉索PE;在安装索夹时索夹内要垫置橡胶皮;在拆拉索包装时刀片向外切割以免刀片损伤PE。

2.5拉索的张拉

（1）张拉前准备工作

在张拉之前，首先依据设计张拉力值的大小，通过千斤顶和配套压力表在标值与压力值之间的线性回归方程，求出对应的油压表数值，并根据力的大小将油压表数值分成2-4级，同时标出对应级数，算出斜拉索的对应设计伸长值。

（2）拉索张拉

在拉索张拉实施时2台千斤顶要设置同步，将2台千斤顶的张拉差值控制允许范围内，一般以油表读数相差在1.0MPa以内为标准，在拉索张拉时要同步均匀、对称分次循环施工。纵向对称可防止塔柱偏移张拉油表应经常进行标定以防油表失灵，同时在使用过程中严禁震动或碰伤油表。在油泵操作要明确油压的分级读数，2台千斤顶的油泵分级读数应一致，测得斜拉索伸长值应一致，通过监理工程师符合后进行下一次张拉，油压表油压上升应均匀缓慢，同时注意油泵是否出现异常及时解决。

（3）斜拉索的减振

索力减振有两类：一是施工中的临时减振;二是成桥后的永久减振。

在主梁施工中由于受风载与雨载的影响，斜拉索将产生振动而导致主梁振动，斜拉索根部产生疲劳破坏、主梁上测量施工的不准确性等，需采取临时措施减振。

3.结语

随着现在桥梁的飞速发展不仅仅是在桥梁的宽广、通畅，而桥梁的装饰也是增减桥梁生机活力的主要因素。而目前多数的桥梁将是大跨度的索拉式，但是墩柱的塔柱高大需要通过工厂的预拼装后合理分段，现场钢箱段环口对接，采用CO2气体保护焊成功将多个拱段完整拼装并实现无缝焊接，桥塔的高度可高大59.5m，竖直方向呈现18°的倾斜角，并在塔壁上焊接吊耳锚固斜拉索与人行道悬臂板，实现钢箱拱的的索张拉，斜拉式桥塔装饰给桥梁增加景观性与生机活力。

参考文献：

[1]贺延伟，崔鹏宇.Q345GJ钢箱型梁隔板的焊接工艺.评定焊接术.2021（09）

[2]陈岳.跨京杭运河异型斜拉桥设计及BIM技術应用.中国市政工程.2021（04）

[3]王文强，王佐才，辛宇.倾斜式拱形钢塔斜拉桥施工力学性能分析.安徽建筑.2021（07）