双索面贯通式斜拉索调索施工方法及控制技术研究

钮彦鑫 （中铁四局集团有限公司，安徽 合肥 230000）

1 引言

斜拉桥最大的特点是通过斜拉桥索力的调整来控制施工过程中和成桥状态结构的内力和线形，斜拉索的主动调索表面上是改变斜拉索的索力，而本质上是改变了斜拉索的无应力长度[1]。平行钢绞线斜拉索索力误差主要有整索的索力误差和单根钢绞线之间的离散误差，对于双索面贯通式密索体斜拉桥结构，为确保调索精度，首先应保证单根钢绞线对称同步张拉，且横桥向相同编号的同一对斜拉索同步整体张拉，且抗滑键就位于分丝管口后，要预防抗滑键在张拉调索过程中再次发生偏移影响索体受力。所以张拉调索过程是对索力精度的有效保证，现场控制尤为关键。

2 技术原理及特点

2.1 技术原理

利用监控单位提供的每根斜拉索总索力控制参数和单根张拉的钢绞线拉力逐渐减小的一种非线性关系的经验数据开发的等值张拉法[2]，计算出每一根斜拉索中各单根钢绞线的拉力值。再通过液压千斤顶检验报告的校验方程换算出现场相应油表控制读数。现场张拉过程中，控制张拉顺序，由顺桥向主塔两侧同一根钢绞线对称张拉，横桥向两索面同一对钢绞线同步张拉，调索过程中需要四台千斤顶，前一组2根钢绞线张拉完成后方可进行下一组斜拉索张拉施工。调索过程通过监控单位监测并下达到指令文件分阶段进行，可优化调整成桥后的线形和内力状态。初次调索在脱架前进行，脱架后由监控单位监测并下达指令进行二次微调。

2.2 技术特点

基于单根等值法张拉，单根张拉施工工艺比大吨位千斤顶整体张拉施工工艺更方便，同时能达到群锚锚固的效果，成桥后的线形和内力状态优于一次张拉法。

现场确保横桥向相同编号的一对斜拉索单根对称张拉，同步整体张拉，确保在一根斜拉索中，单根张拉后各钢绞线的离散索力误差不超过理论值的±2%，整体张拉完成后各钢绞线的离散索力误差不超过理论值的±1%，斜拉索索力实测值与设计值的偏差不宜大于5%[3]。并保证在每根钢绞线对称张拉的前提下，抗滑键在斜拉索张拉过程中不发生偏移。施工流程简单，但突出了现场技术人员对张拉过程及顺序的控制的重要性，对斜拉索张拉施工分阶段监测并调整索力，保证单次索力调整精确，避免多次调索。

3 施工流程

单幅桥调索分两次进行，初次调索后拆除满堂支架，脱架后上桥面二期恒载，铺装完成后进行第2次调索。由于斜拉索挂索初张力不高，初次调索不用考虑放张降低索力，第2次调索时需对高于设计索力的斜拉索进行放张以降低索力。

贯通式斜拉索索力单次张拉调整的关键工艺流程见图1。

其中现场控制同步张拉，前一组2根钢绞线张拉完成后方可进行下一组，关键工艺流程见图2。

图2 现场控制同步张拉的关键工艺流程图

4 控制要点

4.1 仪器设备校验

提前对千斤顶、油表进行校正、检验和标定。张拉用的千斤顶与压力表应配套标定、使用，标定应在经国家授权的法定计量技术机构进行，并注意需重新标定的情况[3]。

4.2 张拉前现场准备工作

确保油泵移动通道畅通无阻，保证调索过程中主梁不增加相关恒载和堆放临时荷载，以免造成主梁受力不利和影响索力的控制。确保梁下张拉操作平台搭设就位，稳定安全，移动方便。现场核查确认油顶和油表编号配套使用。

4.3 计算张拉油表控制参数

首先根据监控单位通过现场监测和建模计算提供的监控指令文件得出每根斜拉索总索力控制参数。而后利用OVM公司提供的单根张拉索力逐渐减小的等值张拉法将总索力控制参数进行处理，计算出每一根斜拉索中各单根钢绞线的拉力值。根据现场确认的各位置油顶编号，通过相应油顶检验报告上的校验方程，将相应位置的单根钢绞线的拉力值换算成油表控制读数[4]。

4.4 现场控制同步张拉

4.4.1 装顶

梁下操作平台工人进行装顶，确认可以张拉后，通过对讲机告知相应梁上油泵操作手及旁站技术人员。由于张拉过程要做到四点同步，每一组2根同编号的钢绞线由旁站技术人员确定四个位置都装顶完毕，方可进行下一步。

4.4.2 同步张拉

顺桥向主塔两侧同一根钢绞线需对称张拉，横桥向两索面同一对钢绞线需同步张拉，考虑到贯通式斜拉索单侧抗滑键就位于分丝管口后在张拉过程中不发生偏移的问题，由主塔抗滑键对侧的一对钢绞线先行同步启动，主塔抗滑键同侧的一对钢绞线后行同步启动。张拉示意图见图3。

图3 张拉示意图

①由主塔抗滑键对侧一对钢绞线同时启动油泵进行张拉，油泵操作时需缓慢、匀速加压，严禁超压或快速加压。当油表指针达到油表控制读数时，油泵操作手反复关闭和开启进油阀，缓慢进油直至油表指针稳定在油表控制读数上为止，关闭进油阀进行保压。

②当主塔抗滑键对侧一对钢绞线都进入保压阶段并互相确认后，继续保压，并立即分别同时通过对讲机通知顺桥向对侧油泵操作手启动油泵进行对称张拉。

③主塔抗滑键同侧一对钢绞线油泵操作手接到对侧对讲机通知后，同时启动油泵进行张拉，都进入保压阶段并相互确认后，立即分别同时通过对讲机告知顺桥向对侧油泵操作手，四点同步进行保压一分钟。

4.4.3 卸压、回油

四点同时保压1分钟后，卸压要缓慢均衡，避免斜拉索回弹、滑丝，待工作夹片稳定、完全回缩进锚孔，压力表慢慢回至零位后，方可进行回油。

4.4.4 换顶

待卸压、回油后，梁下平台操作手将液压千斤顶卸下，并对下一根钢绞线进行装顶，装顶就位后通过对讲机告知梁面油泵操作手，待四个位置全部装顶就绪并相互确认后，方可进行下一组四根钢绞线的同步张拉。

4.5 监控单位监测并调整索力

斜拉索调索过程与监控单位协调配合分阶段进行，每完成一个阶段，中间空出一天时间留于由监控单位用索力仪对已调整过的索力进行测试，并对塔顶位移和桥面线性进行现场监测，综合分析计算后对后续待调整斜拉索总索力进行适当调整。若监控单位对后续待调整斜拉索发出调整后的监控指令文件，应根据新的监控指令文件计算出现场油表控制读数。

根据监控单位下达的指令文件，分阶段多次优化调索张拉索力，目的是使施工阶段索力较为合理，竣工后索力也基本达到期望值，成桥后的线形和内力状态优于一次张拉法，避免多次调索，显著缩短调索施工总工期。

4.6 脱架成桥后二次调整索力

脱架成桥后，根据监控单位监测计算后下达的监控指令，进行第2次调索。

对索力不够的斜拉索进行补拉，工艺流程和操作要点与初次调索相同。

对于索力高于设计值的斜拉索则需要通过放张来将索力降低至设计值。工艺流程如下：

①梁下操作平台装顶时，在液压千斤顶前使用特制带缺口的梅花头与锚垫板接触；

②由抗滑键对侧先行启动，进油，对称同步张拉至上次张拉索力值，将工作夹片从锚孔拉出至梅花头限位槽中，并通过对讲机告知抗滑键同侧跟进相同操作；

③在梅花头限位槽缺口处将露出的半片工作夹片暂时挑出；

④由抗滑键同侧先行启动，缓慢回油，直至索力降低至设计索力值，并通过对讲机告知抗滑键对侧跟进相同操作，放张示意图如图4；

图4 放张示意图

⑤将工作夹片装入，并敲紧至锚孔，卸压，回油。

5 劳动力组织及设备

工作需要配备的劳动组织见表1。

劳动力组织表 表1

调索施工用主要施工机具设备见表2。

主要机具设备表 表2

6 质量保证措施

①调索施工应选择一天中温度较低，温差较小的时刻，夏季可选择在温度稳定的夜间。6级风以上停止作业，避免风力较大影响张拉效果，增加应力损失。

②液压千斤顶、油泵、油表应进行配套校验，现场核查张拉油表及油顶配套使用，为施工设备的张拉机具，其能力应大于最大拉索所需要的张拉力。

③张拉顺序应按索塔的顺桥向同一根钢绞线两端对称张拉，横桥向两侧同编号的一对钢绞线同步进行张拉。

④同一根钢绞线对称张拉时，由抗滑键对侧端先行启动张拉，保证抗滑键就位。

⑤调索过程中，主梁和桥面不得增加相关恒载和堆放临时荷载，以免影响索力控制。

⑥安排技术人员现场监督旁站，指导张拉作业，及时向监控单位反馈相关问题。

⑦调索过程中分阶段由监控单位对索力，索塔顶位移，和桥面线性进行监测和分析，对后待续张拉索力进行调整，如若已调索力与设计值偏差过大，则重新进行补拉。

7 应用实例

郑州郑东新区北三环跨东运河矮塔斜拉桥，为双幅独塔双索面不对称斜拉桥结构，斜拉索贯通索塔不对称。主跨112m，边跨80m，左右幅反对称布置。主塔塔身内设置斜拉索转向鞍，斜拉索通过转向鞍将力传至塔身，转向鞍采用分丝管形式。斜拉索上设有单侧双向抗滑装置，自上而下间隔布置在索塔分丝管两侧。斜拉索采用扇形双索面结构，每个索面布置16对斜拉索，横桥向对称布置在索区。斜拉索锚固于主梁下放齿块。考虑到贯通式斜拉索单侧双向抗滑装置的问题，与监控单位沟通配合，从现场控制出发，开发并运用了此施工方法，取得了较好的经济效益和社会效益。

该项目左幅桥历时5天，右幅桥历时7天初次调索顺利完成，脱架后分别对斜拉索进行2次微调，各历时3天，由监控单位检测索力与设计值误差均在±5%之内，桥面线形和内力状态等各项指标符合要求，得到了设计单位及业主的好评。

8 总结分析

本施工技术注重现场控制和与监控单位的配合，全程控制张拉，阶段性监测调整，脱架前初调，成桥后微调，两次调索到位，索力精确，抗滑键均未发生偏移。

与一次张拉法相比，索力调整精确，施工难度降低。本工法在斜拉索挂索初张力的基础上调整索力，成桥后的线形和内力状态优于一次张拉法，且无需像一次张拉法一样考虑主梁施工时弯矩过大，承受能力不足和主梁一次达到的变位幅值过大和桥面标高与理论值误差难以控制的问题。大大降低施工难度，且索力及桥面线形调整精确易控制。

与多次张拉法相比，避免多次调索，缩短施工周期。上海南浦、徐浦等大桥，都由设计单位逐次下达指令文件多次调索，单索重复张拉六、七次之多，复杂费时。本施工方法由现场旁站技术人员全程指导同步张拉作业，控制张拉顺序，并监督张拉油表读数，做到“一人一表”。张拉分阶段进行，每阶段完成后，监控单位迅速对每阶段索力及桥面线形进行监测分析并对后续待张拉索力做出及时调整，使得单次调索的索力更为精准，桥面线形符合要求。避免了多次调索，虽然单次调索的时间有所增加，但显著缩短了调索的总施工工期。