郑州朝阳沟水库特大桥斜拉索设计及施工介绍

熊南京

【摘要】本文以郑州朝阳沟水库特大桥工程实例为依托，介绍了该桥斜拉索体系设计情况，分丝管索鞍、锚箱、索道管的安装定位以及HDPE管挂设、斜拉索穿索与张拉等关键工艺;为类似工程提供参考。

【关键词】斜拉索;分丝管索鞍;锚箱、索道管;HDPE管;穿索;张拉

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.043

1、 工程概况

1.1总体介绍

大桥采用58+118+188+108=472m跨波形钢腹板PC箱梁矮塔斜拉桥，结构体系采用连续—刚构形式，平面曲线半径3900m。（见图1 桥梁总体布置图）

主梁截面采用单箱四室斜腹板箱型截面，顶板宽35.0m，墩顶梁高7.0m，支架现浇段、合拢段梁高4.5m，梁高从主墩两侧46.8m处的4.5m高按直线变化至墩顶7.0m。0#块箱梁底板厚度120cm，各块段梁段底板厚从悬臂根部至第9个悬浇段处从80 cm～28cm，其间按直线变化，主梁顶板厚度0#块为150cm，其余为30cm;主梁腹板采用1600型波形钢腹板，钢板厚度为12mm～24mm。

每个主墩各有18个对称块段，块段长4.8m，0#块长12m，合拢段长3.2m，设计采用“先中后边”的合龙顺序。主梁采用C55高性能砼。

桥梁塔柱布置在人行道与车行道之间，按双塔柱设计，斜拉索为双索面单排索，全桥共计52对索，设置在3#-15#块。

波形钢腹板PC 箱梁与砼腹板PC 箱梁相比，抗扭刚度较弱，须加强橫隔板设计。全桥设计有两种跨间横隔板：

钢横隔板：全桥共计59道，设于斜拉索位置52道，为桁架式、框架式;

砼横隔板：全桥共设16道，厚50cm。

1.2 桥塔及斜拉索

桥梁塔柱布置在人行道与车行道之间，按双塔柱设计，采用组合式钢筋砼结构，主塔桥面以上高33m;采用C50高性能砼。

塔柱竖向采用纵向变化的矩形截面，宽度从根部的6.4m按直线变化至墩顶的3.5m，横向宽1.5m;外侧辅塔采用双肢矩形截面，断面尺寸为1.6×1.0m，辅塔横截面内按斜向布置在塔顶与竖向塔柱合并。

斜拉索为双索面单排索，布置在人行道与车行道之间，全桥共计52对索。索根附近梁体无索区长度为40m，梁面上索距4.8m，塔柱上索距1m。斜拉索的挂设安装与张拉延迟两个块段，给挂篮悬浇施工预留操作空间。（具体详见图2-图4）

斜拉索采用单丝涂覆环氧涂层钢绞线。其标准强度为1860MPa，各根拉索张拉力根据调索结果而定。HDPE防护套与钢绞线之间以防腐油脂等材料填充。（见图5）

斜拉索在主塔顶部的锚固采用分丝管索鞍结构，每组拉索中每根钢绞线穿过相应的导向管内，是分离布置，互不干涉。索塔上鞍座两端每根钢绞线固定一个抗滑键，抗滑键的端面与索鞍的端面紧密接触，交叉布置，与索鞍的两边实现单根钢绞线单向抗滑，可单根钢绞线实现更换（见图6）。参考文献[1]。

2、 索鞍、锚箱、索道管施工

2.1 分丝管索鞍施工

1）索鞍制造加工，分丝管单根制作，而后采用定型胎膜组合成整体索鞍。（见图7）

2）索鞍现场安装

在绑扎主塔钢筋的同时，塔吊配合安装索鞍，测量定位后，利用塔柱内角钢筋型骨架和普通钢筋固定索鞍，确保位置准确，塔柱模板安装后需复核索鞍位置。（见图8）

2.2 锚箱与索道管的施工

锚箱与索道管设在钢横隔板处，为确保现场定位方便、准确，锚箱与钢横隔板分离，索道管套入锚箱内，暂不固定焊接成整体，利用塔吊安装，人工使用导链配合安装，测量定位后，再将索道管、锚箱焊接成整体，并且焊接固定于钢横隔板。（见图9）

3、斜拉索施工[2]

先安装HDPE外套护管，然后逐根从HDPE护管内穿入钢绞线，钢绞线穿过主塔索鞍分丝管，两端分别锚固于箱梁翼缘板根部钢锚箱位置，采用逐根张拉、单根调索的施工方法。具体施工工艺见图10。

3.1 HDPE管挂设

3.1.1 HDPE管焊接

HDPE管焊接工艺流程为：

选管→初步对中→刨削→对中→加热→对接→冷却。

3.1.2 HDPE管挂设

HDPE管的挂设须与第一根钢绞线同步进行。

1） 在对面塔外吊装好HDPE管，临时固定在塔外脚手架或预埋吊点上，管口离索鞍垫板不小于80cm。

2） 塔外人员利用麻绳吊起第一根钢绞线的一端至塔外，将钢绞线塞入对应分丝管内。利用塔吊或塔顶卷扬机慢慢起吊HDPE管，塔外另一端操作人员牵引钢绞线沿HDPE管送至梁端。HDPE管至塔外时，塔外人员将HDPE管固定在塔外，梁下人员用手拉葫芦拉紧HDPE管。

3） 塔外人员、梁上人员配合一起将钢绞线穿过索鞍、对面HDPE管，使用牵引钢丝绳拉出梁下锚具安装好夹片。塔外人员注意塔外索体标记。

4） 梁上人员利用牵引钢丝绳将辅助索尾端桥面锚具留好长度安装好夹片。

5） 梁上利用千斤顶按预定的索力进行对称张拉钢绞线挺直HDPE管，张拉完成后塔外人员利用塔外吊点将HDPE管临时固定。

3.2 斜拉索穿索与张拉

3.2.1第一根钢绞线穿索

第一根钢绞线穿索与HDPE套管挂设同步进行。

穿索挂设前，梁下锚具内先穿上Φ5的牵引钢丝，随后利用该钢丝牵引出带穿束器的牵引钢丝绳至梁面管口。梁面工作人员将绞盘上钢绞线的一端与从HDPE护管和分丝管内穿过来的牵引钢丝绳连接，确认牢固后，启动卷扬机直到将该束钢绞线从另一HDPE护管引出并达到预定长度，撤出牵引钢丝绳，将钢绞线与锚头处牵引钢丝绳连接牢固后，将该端钢绞线向锚具内推送，直至该端钢绞线穿过锚孔达到预定长度，抽出牵引钢丝绳，安装临时工作夹片后打紧锚固。使用同样的方法将钢绞线的另一端穿过该端的锚具，安装临时工作夹片后打紧锚固。

3.2.2 人工穿索与张拉

1） 挂索顺序

由于斜拉索钢绞线在塔柱上分丝管里是分层排列的，为便于施工，斜拉索的挂设顺序为自上到下单根挂设、张拉。第一根钢绞线穿索张拉完后，按顺序人工穿索，在桥面穿进HDPE管，到达塔柱按顺序穿过索鞍分丝管，进入对面HDPE管下穿到达对面索导管穿过锚箱锚具。

2） 单根钢绞线张拉

为使斜拉索中各钢绞线索力分布均匀，采用等值张拉法进行张拉，即每根钢绞线的张拉力以压力表读数为准，辅以传感器读数进行监测校正。挂设前，将传感器安装在底排的一根钢绞线上，安装顺序为：垫板——传感器——单孔工作锚，然后张拉时每根钢绞线的拉力按当时传感器的显示值进行控制。每根斜拉索各钢绞线均逐根挂设并随即用YDCS160-150型千斤顶进行张拉，加载至10%张拉力时测量初始伸长量;用压力表读数控制最后一级张拉力，张拉至与传感器显示值相对应时，测量终止伸长量。安装工作夹片，适当打紧，卸压至2Mpa时测量回缩量后锚固。在挂索完成后，卸下传感器，并按传感器卸下时的读数进行补张拉。在每一根钢绞线张拉完后，应严格控制工作夹片的顶进平整度。在单根张拉过程中，边、中跨应同时对称均衡进行张拉加载，力求确保钢绞线两端伸长量的不均匀值控制在设计允许误差范围内。

整根斜拉索张拉完后，安装抗滑键、抗滑插片，锚固装置，防护罩等。

结语：

矮塔斜拉桥斜拉索施工工艺采用分丝管索鞍及抗滑锚工艺，可使各单根斜拉索索力均匀，布置整齐，后期维护中可监测单根斜拉索，单根可更换，延长整束使用寿命。采用本工艺，改变原来一次整束挂索到位为多次逐根流水作业，投入的人员、设备较少，工序较简单，提高了现场工作人员的劳动效率，具有较高的社会、经济、技术效益。

参考文献：

[1]DB37/T1312-2009《斜拉桥换索设计与施工规程》.

[2]胡传超，矮塔斜拉桥斜拉索施工工艺及应用，《西部探矿工程》，2008（4）：204-207.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3