五河口斜拉桥钢绞线斜拉索的设计与施工
五河口特大桥钢铰线斜拉索的设计与施工
顾祥峰
(淮安市高速公路建设指挥部邮编223001)
内容摘要：介绍了五河口大桥钢铰线斜拉索的设计与施工要点，提出钢铰线斜拉索施工的质量控制措施。
关键词：五河口特大桥钢铰线斜拉索设计施工
Design and construction of the oblique guy cable of stranded wire of
special bridge of Wu He Kou mouths
Gu Xiang Feng
(Command post of construction of highway of Huaian Postcode 223001) Abstract : Have introduced the design of the oblique guy cable of stranded wire of special bridge of Wu He Kou mouths and main point of construction, put forward the quality control measure that the oblique guy cable of stranded wire constructs.
Key words: Wu He Kou special bridges Oblique guy cable of stranded wire Design Construction
1.工程概况
淮安五河口特大桥主桥为152m+370m+152m三跨预应力混凝土双塔双索面全漂浮体系斜拉桥,桥宽38.6米，是目前国内最宽的混凝土斜拉桥，主梁采用双边箱结构。主桥标准梁段采用前支点挂篮施工工艺，3～3，梁段和边跨21，梁段根据设计要求使用现浇支架施工。索塔呈“H”型，塔高为137.1m，设两道横梁，斜拉索集中布置在83.733～145.967米高程之间上塔柱范围内，每塔肢设31对斜拉索，全桥共计248根索。
2、斜拉索设计
2.1斜拉索采用OVM250系列环氧喷涂高强度低松弛钢铰线斜拉索体系。钢铰线标准强度为1860Mpa，弹性模量为1.95×105 Mpa；采用双层HDPE护层，外层HDPE套管为银灰色，设双螺纹线并制成带肋抗风振雨形式。斜拉索在主梁上的标准索距为6m，边跨B20～
B30索距为2.5m；在塔上的标准索距为1.5m和2m。全桥采用5种类型的拉索，即：B3～B6,Z3～Z6索采用OVMV250-34型；B7～B11,Z7～Z11索采用OVMV250-37型；B1、B2、B12～B17，Z1、Z2、Z12～Z17索采用OVMV250-43型；B0、Z0、B18～B25、Z18～Z25索采用OVMV250-55型；B26～B30、Z26～Z30索采用OVMV250-61型。索的两端均为张拉端锚具。
2.2.拉索采用四层防护：第一层为钢铰线外环氧喷涂层；第二层为无粘结筋专用油脂；第三层为热挤单层PE层；第四层为整体索外包HDPE护套。HDPE护套采用双螺旋线抗雨震形式，其螺距P=600±25mm，凸出高度（0.005~0.015）d。
2.3 以主跨侧为例，主跨斜拉索技术参数见表1。斜拉索最长索Z30 218m，每束斜拉索钢铰线数量从34根到61根。表1
3、斜拉索施工程序
3. 1非挂篮施工段
主桥0～3号段以及边跨密索区是利用支架现浇混凝土。与拉索安装对应步骤如下：混凝土达到85％设计强度—安装上下端锚具—安装HDPE套管—单根钢铰线挂索—根据监控指令进行整体张拉，挂索完成。在进行边跨密索区斜拉索安装时，还需考虑与中跨的同步性。
3.2 挂篮施工段
挂篮预压完成后，采用前支点挂篮对称悬臂浇筑主跨及边跨梁段。与拉索安装对应步骤如下：
挂篮前移、梁段模板立模到位—安装斜拉索转换装置—安装上下端锚具—安装HDPE套管—单根钢铰线挂索、第一次张拉—梁段钢筋、模板施工—浇筑1/2混凝土—第二次张拉—混凝土浇完—主梁预应力张拉—索力转换、第三次张拉，挂索完成。
4、挂索施工工艺
4.1备料、下料。采用工厂内下料，要求丈量准确，尽量减少下料误差，同时运输过程中要有必要的保护措施，卷成盘，单个索盘重量控制在3.5T以内，严防PE护套受损。
拉索下料长度公式:L=L0+A1+A2+L1+L2+L3
式中：L0——张拉端、固定端锚垫板之间距离；
L1——固定端钢铰线外露长度，考虑到顶压以及换索需要，一般取30cm左右；
L2——张力端钢铰线工作长度，考虑到张拉系统所需要的工作长度，一般取150cm～200cm;
L3——钢铰线垂度影响长度,根据规范计算可得；
A1——固定端锚具外露长度，考虑体系转换后需要的锚固长度，根据锚具实际长度，一般取20cm左右；
A2——张拉端锚具外露长度，考虑整体张拉后需要的锚固长度，并综合调索所需长度，根据锚具实际长度，一般取20cm左右。
B.由于挂索张拉要求，张拉端、固定端PE 护套必须根据计算长度剥除;
4.2 挂索与一张。
4.2.1挂索工艺：挂索时使用卷扬机循环牵引系统，直接从盘上抽出挂索。循环牵引动力系统示意图如下。
平面图
图6 循环系统示意图
挂索时先利用塔吊将外层HDPE 套管起吊安装就位。
4.2.2.张拉端锚具安装
张拉端锚固点设在塔内锚垫板顶面，用塔吊将锚具组装件吊到相应锚固点处直接放入即可，并用手拉葫芦调整到位，防止支承筒螺牙碰伤。
4.2.3.固定端锚具安装
前支点挂篮前移到位后，即开始在挂篮上安装固定端锚具及下端预埋管；考虑到梁端预埋管长达4米-9米，而挂篮上转换装置处又无位置穿牵引索，因此需在安装预埋管时将管抬高放置，固定端锚具直接吊装至设定位置，用支架托住；预埋管下端锚垫板高过锚具100厘米，以利于穿索，预埋管也用托架支承稳固。 4..2.4 斜拉索单根张拉(一张)。斜拉索第一次张拉是通过单根张拉索力累积达到整束设计第一次张拉索力确定的：
A.第一、二根：为减少HDPE 外套管对单根张拉力造成过大的非线性影响，第一、二根钢铰线用来承受HDPE 外管的自重，所以张拉力由该管的垂度确定；
B.第三根：根据整束拉索索力平均之后由主梁及索塔的变形量进行修正，使安装完成之后单根索力累计值与设计接近，避免单根挂索之后索力大调整。索力大小按下式确定：
l
a
A E n N N n N N K T C sin 2
)(2
)(12123???+
--=
--=
δ
12
2sin 1N N n l
a
A E K C --?
???+
=δ
式中： N —斜拉索控制力； 12N —第一、二根钢铰线控制力；
n —斜拉索孔数；
δ—斜拉索安装时梁端锚点处挠度相对变化理论值，由监控单位提供；
l —斜拉索索长； A
E c \—钢铰线弹模\截面面积；
α—拉索设计仰角。 C.第i 根：
i
i i T T ?-=-1，
i
?—第i 根安装时传感器（安装在第三根钢铰线上）变化值；在张拉第i 根钢铰线时，
第i-1根钢铰线张力会减小，当第i 根钢铰线张拉至与第i-1根钢铰线张力（由安装在第三根钢铰线上的传感器读出）相等时，停止张拉。此时传感器的读数值相对张拉前的变化值即为
i
?。
D.第一、二根补拉时按
i
i i T T ?-=-1控制方法确定。
4.2.5 单根张拉的索力控制。单根张拉过程采用振弦式传感器控制索力，该传感器使用时安装在第三根钢铰线上，通过单孔锚具临时锚固，待该整束斜拉索安装完成之后拆除。其中传感体通过导线与显示仪相联，压力变化值从显示仪中读取。 4.2.6一张时斜拉索在低应力下的锚固技术措施。前支点挂篮施工不可避免钢铰线在低应力工作状态下工作，除0#～3#斜拉索外其它都要经过低应力工作阶段。虽然是过程量，但保证其夹持质量和夹持效果对施工过程中的主体工程安全尤为关键，因此必须加强拉索低应力锚固措施，具体措施如下：
A.控制进场拉索锚具产品质量。
B.单根张拉时严格控制夹片的安装质量，杜绝不规范的安装工艺出现。
C.与总包单位、设计、监理及监控单位讨论，尽量提高拉索初始控制应力，最好可达0.15бb 以上。
D. 同一根拉索中不同钢绞线张拉力的误差应控制在5％以内，钢绞线张拉力的量测可附以弦振法。
E.单根张拉涉及临时锚固，全部在连续张拉装置内完成，工作夹片要求一次性咬合锚固，不允许出现多次工作夹片锚固的情况。
F.单根钢铰线顶压：利用ovm 拉索配套的张拉顶压设备，用专用顶压器对钢铰线进行逐根顶压，按该钢铰线工况下锚固应力累加顶压应力控制，但总应力不超过钢铰线破断力的0.45，一次性顶压锚固，使夹片锚固后产生相当于0.45бb 应力状态下的夹持效果，使之能
适应在低应力状态下的锚固。
G.防松装置：安装夹片防松装置，用专用扳手将各空心螺栓旋紧，空心螺栓与夹片间垫有四片蝶簧，以随时保持对夹片的压紧力。
H.顶压必须在整体张拉之前完成，利于钢铰线应力增大时夹片夹持。
4.3 .整体张拉（第二次张拉）。
单根挂索张拉结束后，浇筑梁段1/2砼，由于荷载的变化，为保护挂篮安全，需进行第二次张拉，工艺上采用整体张拉方式，利用转换装置进行。张拉时，严密监控张拉力与挂篮端部标高的变化，当监控张拉力与标高达到监控要求，即旋紧垫板上的锁紧螺母固定；固定端锚具可调长度用足后,再考虑在塔内完成。
4.4前支点挂篮的索力转换（第三次张拉）
索力转换即第三次张拉亦采用整体张拉方式进行，控制措施及控制精度按照第二次张拉控制方式进行。当砼强度达到设计强度的85%时主梁节段预应力张拉完毕后即可进行索力转换，将施加在前支点挂篮上的索力转换至混凝土梁上。
4.5减振措施安装
利用专用紧索器按设计截面将整束紧固成形，对于断面不是正六边形的索，需填充1米长的钢铰线作假索以使其形成设计截面。索箍和减振器按设计位置进行安装，拧紧索箍紧固螺栓，减振装置不作最后固定，待整体张拉、全桥调索结束后再进行。
5.斜拉索防护
斜拉索是斜拉桥的生命线,索体、锚头防腐需高度重视，按国家有关标准和OVM250平行钢铰线拉索体系技术标准进行。
5.1.斜拉索索体防腐
索体材料采用带PE环氧涂层钢铰线，PE层与钢铰线间涂专用油脂，如在下料、挂索等过程中发现PE有破损处，立即用焊枪修补，谨防钢铰线锈蚀。
索体外用HDPE套管防护，成桥调索结束，减振器固定后，固定已预先套在管外的防水罩，与两端预埋管联接，可有效防止水份进入PE管内，并隔绝了紫外线照射，进而起到保护索体的作用。假如预埋管因偏心过大造成防水罩无法顺利联接，预埋管安装方可考虑将预埋管接长，只要保证该接长段与索体同心即可。
5.2.锚头内防腐
锚头内钢铰线由于挂索、张拉需要，两端PE需剥除，剥除段钢铰线必须进行有效防护，需在锚具内灌注油脂。注油设备采用OVM活塞式注浆泵，待调索结束后，用该泵把油脂压进锚具内。
5.3.锚头端面、夹片、外露钢铰线的防腐。
5.3.1一方面为了整体防腐，一方面为了方便螺母旋动，在锚具安装时预先在支承筒外螺牙上涂上防腐油脂。
5.3.2.整体张拉后，支承筒外露部分、锚板、夹片等都涂上防腐油脂，而且支承筒外露部分锚板用封箱带缠绕密封。
5.3.4.调索结束后，锚具外安装保护罩，罩内注油对裸露钢铰线、夹片、锚板等进行防护。
5.3.5.上、下锚箱内必须预设防水、防潮措施，下端锚垫板应设有排水槽。
6.斜拉索施工的质量控制措施
由于现行的《公路工程质量检验评定标准》和《公路桥涵施工技术规范》对环氧喷涂钢铰线斜拉索施工的技术要求没有涉及，而且目前国内外使用环氧喷涂钢铰线斜拉索的桥梁不太多，参照国内外建成的类似桥梁经验结合设计、监控单位要求制订斜拉索施工质量控制措施。
6.1 索力大小和均匀性控制。索力测试采用特制的带有压力传感器的千斤顶，利用高精
度传感器的精确读数来测定斜拉索的索力值，同时，辅以弦振式测索仪。控制索力张拉最大允许误差：（+/-）2%；中间索力（第一、二次张拉索力）允许最大允许误差（+/-）5%，同一侧横向两束束力误差控制在±3%内。由于斜拉桥线形和拉索受日照和温度影响较大，因此要求：①立模与最后一次张拉必须在一天中相对稳定均匀温度场（一般为日出前）中完成；
②立模标高允许误差：（+/-）5毫米。
6.2 斜拉索施工中的防腐措施。
6.2.1 主梁斜拉索索导管和锚具内不得受潮或有积水。索导管底口锚垫板泄水槽不能赌死，安装时位置要在最低点。挂索后在护罩安装前要有临时防雨水措施。
6.2.2 在挂索时要认真检查斜拉索外围PE防护层有无破损，如发现破损，要用专用焊枪或胶包裹好。挂索时，拉索不能与索导管、HDPE套管、混凝土直接接触，以免损坏表面PE防护。
6.3 HDPE套管施工的质量控制措施。HDPE套管进场除了有生产厂家的合格证外，施工中要重点检查HDPE套管之间热熔对焊连接质量，焊接参数按下表控制。
一个水平面上，以保证焊好后的HDPE套管顺直。
6.4 锚头灌浆防腐。保护罩内灌注专用建筑油脂对祼露钢铰线和夹片、锚板进行防护。
7.结束语
7.1环氧喷涂钢铰线斜拉索由于采用了在低应力状态下顶压锚固工艺，利用夹片防松脱装置，彻底消除特殊情况下的失锚难题，提高了斜拉索的安全性和可靠性。
7.2 环氧喷涂钢铰线斜拉索与平行钢丝斜拉索相比，可以单根挂索、单根张拉，也可以整体张拉、调索，更容易保证索力的均匀性。
7.3环氧喷涂钢铰线斜拉索采用4层防护，其中单根钢铰线就有三层防护，斜拉索整体使用寿命有了大大提高。
参考文献：
[1].《公路工程质量检验评定标准》（JTJ F80/1-2004）.
[2].《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）.
[3].《五河口斜拉桥斜拉索施工组织设计》中港二航SH-HA4标项目部2004年8月.
作者简介：男，1967年出生，江苏涟水人，大学文化，高级工程师，现任职于淮安市交通工程质量监督站副主任科员。1989年参加工作，一直从事桥梁施工、建设管理，国家注册质量工程师、一级建造师，交通部监理工程师、甲级造价工程师，参加过沭阳沂河大桥、徐淮公路渔沟东偏鸿大桥、淮安运东闸复线大桥、宁连公路板闸干渠大桥建设，担任淮江高速公路I8标、淮江高速公路淮阴联络线HYL-A标项目总工，任淮安市高速公路建设指挥部大桥总监办总监代表，负责五河口大桥、京杭运河大桥、灌溉总渠大桥建设现场管理。联系电
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