OVM250A钢绞线拉索在明月峡长江大桥中的应用

唐燕华

(柳州欧维姆工程有限公司 柳州市 545600)

钢绞线斜拉索体系以多根PE防护钢绞线作为斜拉索索体，两端采用锚具通过夹片将钢绞线拉索锚固在结构中。OVM250A钢绞线斜拉索体系具有锚固性能稳定，疲劳性能好，在低应力状态下夹持可靠等优点，斜拉索自由段采用HDPE外护套管作整体防护，形成多层防护结构，防腐性能卓越，采用“化整为零”的施工方法，且具有单根换索，节约维护成本等优点，主要适用于公路、铁路、城市道路桥梁及其它结构。产品执行《无粘结钢绞线斜拉索技术条件》(JT/T 771—2009)。

1 工程概况

明月峡长江大桥位于重庆市绕城高速鱼嘴长江大桥下游约3km，连接长江南北两岸，是中国首座不对称钻石型桥塔钢桁梁斜拉桥，为双层四线钢桁架结构，孔跨布置为(62.5+125+425+175+75)m，中心里程为DK64+555.4,桥梁全长877.8m，共设2塔2台2辅助墩，两主塔位于长江南、北岸边，一跨过江。主塔为双柱式花瓶型空心矩形截面钢筋混凝土结构，2#主塔高度为189.5m，3#主塔高度为203m。钢桁架梁由两片N行主桁架采用整体式节点，桥面为正交异性板密横梁整体桥面系，主梁采用悬臂拼装施工，斜拉索整体布置图见图1。

图1 斜拉索整体布置图

斜拉桥采用两索面空间扇形布置，梁上间距12.5m，小里程主塔两侧各设13对斜拉索，大里程主塔两侧各设17对斜拉索。拉索规格为Ø15-73、85、91、109和127。全桥共布设60根拉索，拉索采用环氧喷涂钢绞线，钢绞线重量约1965t，拉索具有多层防腐措施(单根环氧钢绞线、防腐油脂、外包单根PE和钢绞线索外包HDPE护套管)，HDPE外护套管采用抗风雨激振型双层双螺旋线圆管护套。斜拉索采用OVM250A钢绞线斜拉索体系、钢绞线拉索体系构成，包括锚固段、过渡段和自由段[1]。

图2 OVM250A钢绞线拉索张拉端锚具和固定端锚具

2 OVM250A钢绞线拉索施工工艺

斜拉索是斜拉桥中对主梁起弹性支承作用的重要索力构件[2]，良好的施工工艺是保证斜拉桥施工质量的关键。

2.1 按施工顺序准备各个重要的工作面

2.1.1塔顶平台搭设

利用塔吊，把需要的钢材运送到2#、3#塔顶，焊工在塔顶位置按设计图焊出塔顶平台。每个塔两个塔顶平台，两个塔共4个塔顶平台。每个塔外平台两端面各安装一台高塔穿束机，中间安装两台卷扬机，一台用于吊装吊篮，运输人员从塔顶到塔内平台。另一个用来吊装塔内平台。

图3 塔顶平台及预埋件布置图

2.1.2塔外吊笼平台安装

该桥在塔中间安装有牛腿支架平台，塔吊把吊笼吊到平台上。用4根Φ8钢丝绳固定在塔顶平台的端面支架，钢丝绳下放到吊笼位置。吊笼与钢丝绳安装在塔端预埋管一侧，吊笼外侧2根Φ8高强镀锌钢丝绳做成竖向安全绳(含两个防坠装置)，吊笼内侧2根Φ8高强镀锌钢丝绳做为升降机过道绳,在吊笼中间安装一根Φ14镀锌钢丝绳作为塔外吊笼的保险绳，此保险绳从塔顶门架放至到桥面。保险绳随着建筑电动吊篮行走，当塔外吊笼到达施工点时，把安全绳的防坠器锁紧，塔外施工人员将建筑电动吊篮固定，然后对塔外吊笼进行安全检查，最后方可进行塔外施工。

2.1.3塔内移动平台搭建

先在塔内一号索预埋管附近搭建一个固定平台，在平台上焊接一个长方型的架子，架子长3.5m，宽2.9m，高3.5m，刚好能够通过塔内空间上下移动。通过塔顶平台安装的卷扬机吊装长方形架子。移动平台搭建完成。

2.2 HDPE外护套管的焊接

通过计算得出明月峡长江斜拉索每号索的总长度。

焊接长度：

L焊=L0-L6-L7-L8+L10

式中：L0—两侧塔梁锚垫板间距 (mm),该数据由设计院提供；

L6—梁端预埋管长度及锚垫板厚度之和(mm)；

L7—塔端预埋管长度及锚垫板厚度之和(mm)；

L8—塔端连接装置长度(通常为6m)(mm)；

L10—HDPE外套管进入塔端连接装置长度(mm),暂时取3000mm，根据当地最大温差变化和施工时期的气温具体调整。

确定每根拉索HDPE外护套的管长后即可焊接。明月峡长江2#塔位于长江南岸，3#塔位于长江北岸。3#塔的悬臂挂篮施工快于2#塔，最先挂的是3#塔的一号索。由于桥面太短，管子需要的焊接工地太长，选择在地面进行焊接。焊接工艺如下：

PE管焊接机接通电源，设定好焊接温度，使加热板预热。同时PE外护套管固定在支架上面，注意使两PE管的螺旋线相互连接。调整好夹具，使两PE管外圆大小基本相同，这时用切刨刀同时旋转切削两PE管端面，之后再用加热板加热PE管端面，在加热时间到达规定时间后，PE管端面对接一起。

HDPE管焊接操作步骤如下：

焊接机通电试机→调整发热板温度→检查确认HDPE管规格→两段待焊接的HDPE管放在机架和滚轮上，调整机架高度→调整HDPE管→切屑端面→发热板加热→焊接→焊缝检查。

该大桥的需要的HDPE外护套管规格有4种，主要工艺参数如表1。

表1

通过以上HDPE管焊接工艺的方法，完成一号索外护套管所需要的长度。

2.3 3#塔一号挂索准备

(1)安装Φ50塑料胶管，一端固定在塔顶平台，另一端下发到桥面，主要目的是导向作用，钢绞线从梁面的管口一直穿过，从塔顶的管口出来进入到高塔穿索机。

塔吊吊装钢绞线，放入放线盘，等待穿索。

(2)计米器安装。在放索盘附近的桥面钢板上焊接固定一节30cm长，Φ50钢管，在钢管上割个四方形的口。钢绞线从管子通过，在钢管上的割口放上滚轮，钢绞线穿过钢管，带动滚轮运动，计米器通过计算滚轮的圈数，在计米器显示出钢绞线通过钢管的长度。

2.4 上、下端锚具安装

锚具安装之前，检测是否有损坏，用钢绞线试穿锚具，查看锚孔、密封板孔位是否对齐，孔位不得有错位等。

2.4.1张拉端锚具的安装

先用塔吊把张拉端锚具吊到塔顶平台，然后用5t卷扬机吊进塔腔内对应的预埋管口，用葫芦吊安装进预埋管里，旋转锚具使锚板孔呈水平排列，排气孔位于上端，灌蜡孔位于下端。

图4 索锚具安装固定示意图

2.4.2固定端锚具的安装

塔吊吊装锚具到桥面上，用手动葫芦调整锚固端锚具，使锚具端面与锚拉板端面贴合，调整梁端锚板的孔位与塔端的锚具孔排列一一对应。

2.5 穿索机喂钢绞线

根据计算，一号索边跨加强索89.55m，钢绞线张拉端剥皮长度6.35cm，另一端固定端剥皮长度0.52m；普通索钢绞线的计算长度为85.55m,钢绞线张拉端剥皮长度2.19cm，另一端固定端剥皮长度0.52m；下三根等长钢绞线，每根钢绞线墩头后用连接器相互连接，存放在放索盘里。塔吊再吊装放索盘到塔外的牛腿托架平台，在高塔穿索机预穿一根钢绞线索，然后启动穿索机，下放钢绞线到放索盘，工人把放索盘的索用连接器连接，然后启动高塔穿索机，把放索盘里面的三根索喂入高塔穿索机，高塔穿索机把喂入的钢绞线索放进Φ50塑料管内，钢绞线索在自重作用下，顺着Φ50塑料管来到桥面，最后桥面放线盘的钢绞线穿过计米器，再与Φ50塑料管出来的钢绞线连接，所以通过喂钢绞线，塔顶穿索机与桥面钢绞线连接起来。

图5 缠牵引绳安装与提升第三根钢绞线

2.6 HDPE套管吊装

附件组装，把塔端PE连接装置套入HDPE外护套管中，再套入塔端减震器的圆环等附件，附件安装完后，在HDPE外护套管端面20cm左右装两个抱箍，抱箍后面再箍两个钢丝绳做吊带，一个吊点用来吊外护套管，另一个吊点等到外护套管到达塔外管口时用。抱箍主要两个目的，一是可以卡住钢丝绳吊带在吊装时滑落，二是可以用铁线固定塔端PE装置等附件在HDPE外护套管上。

图6 外护套管附件和钢丝绳吊装示意图

在外护套管穿入一个计算好长度的辅助钢绞线，钢绞线多出外护套管约2m，用两个绳夹把钢绞线固定在外护套管的钢丝绳吊带上。附件和抱箍夹具安装完成后，把塔吊开始吊装PE管到3号塔的一号索塔外管口附近，在管口焊接临时吊点，再把外护套管的另一个钢丝绳吊带挂在临时吊点上，这时塔吊钢丝绳可以松开，完成HDPE外护套管的吊装工作。

在塔吊协助下，梁端的外护套管吊到锚拉板管口，辅助钢绞线穿好保护罩，减震器圈，下穿到固定端锚具，另一边的塔端辅助钢绞线连接好牵引钢丝绳，松开绳夹，电动葫芦拉牵引绳直到辅助钢绞线穿入张拉端锚具到位，辅助钢绞线两端夹片打紧，千斤顶张拉钢绞线到位。HDPE外护套管也被抬起到设计角度。方便下一步挂索工作的进行。

2.7 OVM250A钢绞线单根挂索工艺

预先计算出每根钢绞线的下料长度，下料长度公式:L=L0+A1+A2+L1+L2+△f1+△f2

式中：L0—张拉端、固定端锚垫板之间距离；

A1—塔端锚具外露量；

A2—梁端锚具外露量

L1—塔端张拉工作长度；

L2—固定端预留长度；

△f2—长度误差修正长度。

计算完后，开始挂索。高塔穿索机启动，钢绞线受力移动，放索盘放索，钢绞线向前，计米器开始计数，钢绞线从桥面Φ50塑料管管口一直到塔顶穿索机，过了穿索机，钢绞线又从塔顶往下走，到达一号索的塔外管口，然后进入已经临时吊装的HDPE外护套管，从梁端锚拉板的HDPE管出来，连接已经准备好的牵引绳，在牵引绳的作用下，钢绞线顺利进入固定端锚具中，在塔外平台的人员，解下张拉端钢绞线的连接器，红色塑料套，然后再连接绳，塔外人员工作完成，通知塔内人员，塔内人员开始用电动葫芦把钢绞线拉进张拉端锚具，这个工作完后，塔外人员通知桥面人员，桥面人员调整钢绞线外露长度后开始装夹片。塔内人员也解下连接器，打入夹片放进张拉端锚具，然后安装单根张拉千斤顶进行张拉预紧。

桥面的计米器计算钢绞线长度到达下料长度后切割钢绞线，按之前计算的长度剥PE，切断的钢绞线按张拉端长度剥除PE,放索盘的钢绞线按固定端的长度剥除。剥好PE的钢绞线留中心丝、墩头、套靴红色塑料帽，再用连接器把切断的钢绞线连接起来。等第一根钢绞线张拉到位后，计米器清零，高塔穿索器拉钢绞线进行下一个钢绞线穿索过程。其单根挂索工艺流程图见图7。

图7 钢绞线安装工艺流程图

2.8 OVM250A钢绞线单根张拉

在张拉端前面选取受外界影响最小的钢绞线(通常把测力传感器放置在第2排的第2根钢绞线上，避免该钢绞线受到HDPE自重影响[3])上安装压力传感器并将其张拉到位，在张拉后续钢绞线即将到位时，由于结构变形或温度变化的影响， 在安装有传感器钢绞线的索力会有所变化，传感器也相应的变化，根据这个变化值调整第二根钢绞线的张拉油压，使之与第一根钢绞线的现存索力相同，然后将其锚固，同理以后每根钢绞线的张拉力均按压力传感器变化情况进行控制，即每根钢绞线张拉力均与安装传感器的钢绞线现存拉力相同。

经过严格控制OVM250A钢绞线单根张拉工艺过程，能够保证单束拉索中每根钢绞线应力满足设计要求，施工中每束斜拉索中单根钢绞线之间的索力误差不超过±2%[4]。

图8 OVM250A拉索单根张拉示意图

2.9 OVM250A钢绞线整体调索

单根挂索张拉全部结束后，根据设计图纸及监控单位指令对需要调索的斜拉索进行整体张拉调索。

图9 OVM250A拉索整体张拉安装图

3 结语

明月峡长江大桥采用OVM250A钢绞线斜拉索，其施工工艺在单根挂索新工艺主要是加入了计米器技术。以前没有计米器，在刚挂前几对索时，主要是在工地空地，把整捆钢绞线解开，按下料长度切割钢绞线，下好料的钢绞线再卷回放索盘。该计米器的作用是边挂索边下料：在挂索的时候，放索盘放钢绞线时，计米器就可以计算索长，大大缩短了钢绞线施工时间，同时也节约了工作量；随着工程的进展，后面挂索增加，钢绞线下料长度越来越长，钢绞线循环连接从三根变成两根，以往是钢绞线下料时到达标记点就可以切割钢绞线，现在有了计米器的加入，下料长度可以精确计算，节约下料成本。实践证明OVM250A钢绞线拉索的施工技术在工程运用中成熟、可靠和专业。