周偉明

(中鐵二十四局集團安徽工程有限公司，安徽 合肥 230011)

1 工程概述

1.1 總體概況

阜陽市向陽路潁河大橋位于安徽省阜陽市境內(nèi)，主橋跨越潁河，貫通潁州區(qū)及潁東區(qū)?？鐫}河河槽主橋為下承式梁拱組合體系鋼結構拱橋，主跨跨徑布置為(47+148+47)m，寬42 m，采用雙向8車道布置，鋼結構總質(zhì)量為 9 032 t。拱圈采用矩形鋼箱拱，標準斷面尺寸為2.0 m×2.4 m，拱圈頂部設置一道X形鋼箱結構風撐。主橋中跨橋面系為正交異性鋼橋面，兩側設箱型鋼縱梁，斷面尺寸為2.0 m×2.5 m，兩側縱梁內(nèi)各設置4束鋼絞線作為柔性系桿。兩側鋼縱梁間設整板式橫隔板，橫隔板與鋼縱梁(系桿)之間采用高強螺栓栓接[1]。主橋橋型布置如圖1所示。

圖1 主橋橋型布置示意(單位：cm)

1.2 吊桿體系

吊桿直接承受梁部恒載及汽車、人群、積雪等活載，是拱橋傳力鏈中的重要一環(huán)，對結構安全系數(shù)要求較高。本橋吊桿選用可更換的GJ15-φ15.2 mm型環(huán)氧無黏結鋼絞線整束擠壓式吊桿體系，鋼絞線標準抗拉強度為 1 860 MPa，彈性模量為195 GPa。吊桿順橋向吊點間距6 m，橫橋向同一編號的吊桿平行且中心間距35 m，全橋共設42根吊桿。吊桿采用HDPE護套保護索體，護套外表面設置凸起螺旋線，以防止風雨激振。吊桿上、下端錨點均為穿銷鉸式錨板構造，上、下端分別錨固在拱圈及鋼縱梁的耳板上，張拉端設在吊桿下端。吊桿索體斷面見圖2。

圖2 吊桿索體斷面

2 吊桿安裝關鍵技術

2.1 吊桿既有安裝技術

為方便吊桿安裝及后期維護更換，整束擠壓式吊桿體系的固定端及張拉端錨點均采用穿銷鉸式錨板構造。傳統(tǒng)的吊桿安裝方法大多采用汽車吊配合云梯或采用汽車吊懸掛吊籃等工裝進行安裝。由于錨點銷軸允許公差極小，安裝匹配精度高，傳統(tǒng)安裝方法操作難度大，精確對孔耗時長，作業(yè)效率低下。另外，長時間高空作業(yè)也增加了施工安全風險。

基于傳統(tǒng)吊桿安裝技術存在的缺點，在吊桿安裝前，總結并優(yōu)化現(xiàn)有吊桿安裝技術，并努力尋求整束擠壓式柔性吊桿高效安裝方案，其關鍵技術是研發(fā)了一種拱橋柔性吊桿高空安裝操作平臺[2-3]。

2.2 吊桿高空安裝操作平臺

拱橋柔性吊桿高空安裝操作平臺是以水平桁架為作業(yè)平臺，在水平桁架的兩側設置豎向桁架構成“門”形框架。在水平桁架中間開設一個矩形孔，矩形孔的邊框上焊接槽鋼形成水平門框，水平門框的兩側框邊上利用鉸接銷安裝兩扇鋼板門扇。兩側鋼板門扇相對的外側邊中間各開設半圓弧形槽口，門扇能向上翻轉對開或關閉在水平門框上形成水平支撐架，并以一對半圓弧形槽口形成圓形通孔，吊桿在圓形通孔中穿過，能將吊桿上端吊掛在水平支撐架上。

水平門框是在水平桁架上先縱向后橫向焊接一對槽鋼，鋼板門扇利用鉸接銷固定在橫向槽鋼上。在水平桁架上鋪設有鋼板網(wǎng)形成作業(yè)面，在豎向桁架的兩側邊與水平桁架之間設置斜拉桿，增加結構牢固性。吊桿高空安裝操作平臺總體構造見圖3。

圖3 吊桿高空安裝操作平臺總體構造(單位：mm)

該吊桿高空安裝操作平臺水平桁架和豎向桁架的各桿件均采用20#槽鋼，斜拉桿采用10#槽鋼。在豎向桁架上設有吊孔，用于固定起吊設備的吊具鋼絲繩，豎向桁架高1.7 m，寬1.0 m；水平桁架長3.68 m，寬1.00 m；縱向及橫向槽鋼長均為0.43 m。

2.3 吊桿高空安裝流程

第1步，將吊桿運至待安裝的耳板附近，在橋面上將吊桿擺平讓其自由伸展，同時準備起吊設備。

第2步，將操作平臺側臥放置在橋面上，開啟鋼板門扇，將柔性吊桿的固定端自水平桁架底部穿過水平門框凸伸至水平桁架的上方并關閉鋼板門扇，此時，吊桿的固定端吊掛在水平門框的支撐架上。

第3步，利用起吊設備起吊操作平臺，調(diào)整起吊高度，吊桿固定端叉耳與拱圈耳板對孔后，穿插銷軸及保險銷，吊桿固定端安裝完成。

第4步，下放吊桿安裝操作平臺，同時順路拆除索體外纏包帶，待吊桿安裝操作平臺下落至梁上耳板后移出吊桿安裝操作平臺，調(diào)整吊桿張拉端長度，將吊桿張拉端叉耳與梁上耳板對孔，穿插銷軸及保險銷，吊桿張拉端安裝完成。

吊桿高空安裝現(xiàn)場見圖4。

圖4 吊桿安裝現(xiàn)場

2.4 吊桿安裝注意事項

1)吊具和連接件必須安全可靠且有足夠的承重安全系數(shù)，活動部位須有限位和保險裝置[4]；

2)吊桿吊裝時，注意對叉耳和索體HDPE護套進行保護，不得損傷，如有損傷應及時處理；

3)吊桿安裝時，起吊設備牽引速度不宜過快，同時應點動進行提升，以防止索體HDPE護套被刮傷;

4)吊桿安裝后，按設計要求調(diào)節(jié)螺母旋合尺寸；

5)吊桿安裝就位后，立即拆除索體外纏包帶，索體外表面不得殘留有纏包帶等易燃物，防止現(xiàn)場火源引燃索體，并將拆除的纏包帶及時清理，不得散落和堆放在橋位處留下火災隱患。

3 吊桿張拉關鍵技術

3.1 總體張拉方案

吊桿采用雙頂對稱同軸專用張拉工裝進行張拉。為保證橋梁受力平衡，對同一編號的4根吊桿同步張拉(跨中11#吊桿為2根)，通過MIDAS/Civil程序對不同張拉工況進行有限元分析，確定最合理的張拉順序為(6#-5#-7#)-(8#-4#-3#)-(9#-10#-11#)-(2#-1#)。吊桿按設計各階段的索力分級張拉，每級張拉持荷5 min，張拉到位且油泵回油1 min后開始進行吊桿索力及橋面線形測量。吊桿索力偏差控制在設計索力的±5%以內(nèi)[5]。吊桿各階段索力見表1。

表1 吊桿各階段索力 kN

3.2 吊桿張拉工裝

基于整束擠壓式吊桿體系的構造特點，為順利完成該類吊桿的張拉施工，研發(fā)了雙頂對稱同軸專用張拉工裝與之配套施工。張拉工裝主要由上、下索夾，張拉桿，千斤頂，張拉螺母等部件組成。工裝各主要部件組裝順序如下：

第1步，安裝上、下索夾，并與吊桿索體同軸；

第2步，將千斤頂置于上索夾支撐板上，保持止口對應；

第3步，將張拉桿自上而下穿入上、下索夾，并與吊桿索體平行；

第4步，將張拉螺母旋入張拉桿，對中千斤頂活塞止口；

第5步，連接油泵油管及壓力表，準備張拉。

3.3 吊桿張拉流程

第1步，安裝張拉工裝，連接油泵油管及壓力表；

第2步，同時啟動同一編號吊桿的4臺油泵，緩慢平穩(wěn)進油并注意觀察，確保4臺油泵協(xié)調(diào)同步；

第3步，根據(jù)吊桿設計索力和橋面線形控制吊桿張拉，同一編號各吊桿索力應對稱、分級、同步加載，邊張拉邊旋緊調(diào)節(jié)拉桿[6]；

第4步，吊桿張拉至設計索力且橋面線形調(diào)整合適后，旋緊調(diào)節(jié)拉桿及鎖緊螺母；

第5步，復測吊桿索力，滿足設計及監(jiān)控要求后卸除張拉設備;

第6步，安裝吊桿配件及部件防腐等[7]。

吊桿張拉現(xiàn)場見圖5。

圖5 吊桿張拉現(xiàn)場

4 結論

潁河大橋主橋采用整束擠壓式吊桿體系，基于該類吊桿施工，研發(fā)了拱橋柔性吊桿高空安裝操作平臺及雙頂對稱同軸專用張拉工裝，僅用11 d就完成全橋42根吊桿安裝及張拉施工，施工質(zhì)量控制滿足設計及監(jiān)控要求?？偨Y得出3點結論：

1)研發(fā)并獲得了國家實用新型專利——拱橋柔性吊桿高空安裝操作平臺(專利號：ZL 2017 2 1279015.1)。該安裝操作平臺結構簡單，制作方便，能高效完成吊桿安裝，安裝過程便捷，施工操作安全性好。

2)研發(fā)了雙頂對稱同軸專用張拉工裝，該工裝安拆方便，張拉同步，施工效果良好，很好地匹配了整束擠壓式吊桿體系的張拉施工。

3)橋梁通車前，對全橋吊桿進行復測，與成橋索力值相比，吊桿索力最大偏差為4.7%,滿足設計要求的索力偏差控制在±5%以內(nèi)的要求。實踐證明，吊桿從1/4跨開始的張拉順序比較合理。