許溢濱

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000)

1 引言

路橋交通建設事業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的城市快速公路及高速公路開始橫跨于山川河流之間，斜拉橋因其獨有的特點而在橋梁建設中得到廣泛應用。斜拉索作為斜拉橋的主要受力構件，常見的有整體成品索和平行鋼絞線兩種。與成品索斜拉索采取整體吊裝、整體張拉的方法不同，由多根鋼絞線組成的平行鋼絞線體系斜拉索采用單根安裝、單根張拉的施工方式進行斜拉索掛設及一張，后采用整體張拉的方式進行二張，具有安裝便捷、維護簡單、防腐效果好等優(yōu)點。

該體系工藝復雜，對施工、測量、監(jiān)控等方面有很高的要求，其施工的關鍵在于把控好HDPE管的焊接質量、鋼絞線的剝皮及墩頭質量、索導管的精準定位、索力均勻性、低應力錨固質量等。以清水江特大橋鋼絞線斜拉索施工為例，研究影響斜拉索施工質量的各種因素及控制措施。

2 鋼絞線斜拉索在斜拉橋施工中的應用

2.1 工程概況

清水江特大橋為貴州劍榕高速公路控制性工程，為“塔、梁、墩”固結體系的雙塔中央索面預應力混凝土斜拉橋，孔跨布置為：（120+300+120）m。單索塔塔柱兩側各布置23對斜拉索，全橋共設置92對斜拉索，整體呈豎琴形分布，單側兩根斜拉索中心間距1.2 m。斜拉索按鋼絞線數(shù)量分為37、43、55、61四種規(guī)格，組成斜拉索的鋼絞線表面均勻涂抹環(huán)氧粉末，以PE管包裹保護鋼絞線，內(nèi)部注滿防腐潤滑脂，具備很強的抗腐蝕性。

斜拉索安裝時通過牽索機構分配梁錨固在掛籃主縱梁“L”型彎鉤上為掛籃的前支點提供支撐力，混凝土澆筑時，由一張完成后的斜拉索和已澆梁段共同承擔荷載，待已澆筑主梁預應力施工完成后，通過體系轉換將施加在掛籃上的索力轉換至主梁，再進行斜拉索的二張，從而完成一個梁段的施工。

2.2 斜拉索結構

清水江特大橋的斜拉索主要由梁端、塔端的錨固段和過渡段以及中間的自由段組成。錨固段主要含有索導管、斜拉索錨固螺母、錨固板、夾具及保護設施；過渡段主要包含墊板、減振裝置；自由段包含環(huán)氧單絲涂覆鋼絞線、索箍及HDPE保護管。

2.3 斜拉索施工工藝流程

斜拉索是斜拉橋的生命線，施工工藝應科學合理，能夠滿足現(xiàn)場施工要求，斜拉索的施工應與主梁施工保持同步。

圖1 斜拉索工藝流程

3 平行鋼絞線體系斜拉索控制要點

3.1 斜拉索位置精準控制

提高大橋索導管的精準預埋是保證斜拉索質量的重要因素。在斜拉索的自重下，整體線型為弧線，依據(jù)斜拉索的線形計算分析出預埋管的錨固點及出口點坐標和導管的角度，通過測量儀器精準放樣保證索導管空間坐標的準確?，F(xiàn)場施工時通過全站儀放點再人工吊線錘復核的方式確定索導管出口點及錨固點的偏距、里程及高程從而確定出索導管在空間內(nèi)的準確位置。根據(jù)規(guī)范中允許的錨點坐標誤差為：±2 mm，且錨面角度誤差小于等于0.5°。

索導管通過轉換支架與牽索機構分配梁連接，使斜拉索為掛籃前支點提供支撐力，因此轉化支架整體的角度應與斜拉索角度保持一致?，F(xiàn)場施工時轉化支架上部與索導管錨固區(qū)相連，下部通過調(diào)節(jié)牽索機構分配梁的高程確定位置。根據(jù)監(jiān)控單位的指令，掛籃牽索機構分配梁的高程誤差控制在±10 mm以內(nèi)。軸線偏位通過調(diào)節(jié)掛籃軸線來控制，根據(jù)監(jiān)控單位要求，要將其誤差控制在±20 mm以內(nèi)。且選擇固定的測量方式和測量溫差條件，測量時間宜選在傍晚到早晨日出前的時間段內(nèi)，減少外界環(huán)境對測量結果的影響。

3.2 斜拉索下料控制要點

鋼絞線斜拉索自身具有優(yōu)良的防腐性能，在施工中應充分發(fā)揮其自身特點，做好有效控制。索體防護從斜拉索下料時即要開始進行控制，HDPE管的焊接長度、焊接質量、鋼絞線剝皮長度要符合設計要求。

3.2.1 HDPE管焊接要求

HDPE管會隨溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮，在HDPE管焊接過程中須嚴格控制其總長度。若HDPE管長度比設計值大，在溫度升高時可能產(chǎn)生膨脹導致HDPE管變形，嚴重時甚至會開裂；若HDPE管長度較短，則有可能在低溫下收縮脫出塔端PE連接裝置從而使鋼絞線暴露在外界環(huán)境中如表1。

表1 斜拉索HDPE管焊接溫度及時間對應表

HDPE管的焊接長度應滿足：

式中：L0─塔、梁端錨墊板間距；L1─梁端索導管長度和錨墊板厚度之和；L2─塔端索導管長度和錨墊板厚度之和；L3─梁端連接裝置長度；L4─塔端連接裝置長度；L5─HDPE管索塔塔端連接裝置長度；L6─HDPE管主梁梁端連接裝置長度。

HDPE管以熱熔焊接的方式進行對接，焊接時要嚴格按照說明書操作，并且要順直美觀，保持外表面清潔。

3.2.2 鋼絞線下料要求

在斜拉索施工中要對HDPE套進行保護，若出現(xiàn)損傷應及時修復或切除。環(huán)氧樹脂鋼絞線剝皮長度應嚴格控制，保證鋼絞線安裝后未剝皮的鋼絞線進入到指定位置。

張拉端鋼絞線PE保護套剝除長度應滿足：

式中：A1─塔端梁端張拉端的工作長度；A2─塔端梁端張拉端的錨具總長度；A3─掛索牽引長度(約15cm)；A4─PE保護套進入張拉端密封筒長度(約5cm)。

錨固端鋼絞線PE保護套剝除長度應滿足：

式中：A5─錨固端鋼絞線外露長度；A6─錨固端錨具總長度；A7─掛索牽引長度(約15cm)；A8─PE保護套進入錨固端密封筒的長度(約5cm)。

3.3 斜拉索鋼絞線穿索及張拉控制要點

3.3.1 穿索順序

為避免單根掛索時鋼絞線在HDPE管內(nèi)打轉、扭曲，采取從上到下、逐排穿索的排序進行穿索，塔端、梁端保持同步如圖2：

圖2 鋼絞線掛設順序示意圖

鋼絞線斜拉索安裝采取單根安裝、單根一張、最后整體二張的方法。在一張過程中應按分級、等值的原則進行，單根鋼絞線張拉后各鋼絞線索力的離散誤差不宜超過2%。

3.3.2 斜拉索施工控制

在單根安裝時，要嚴格控制各點的掛索一張速率，邊、中跨一張總索力差值不超過30 t，同跨上、下游索力力值相差不超過20 t。張拉完成后，索力實測值與設計值相差不宜大于5%，標高相差不能超過5 mm，超過時應進行調(diào)整。

斜拉索張拉時必須遵循以下原則：在斜拉橋主梁懸臂施工節(jié)段以標高控制為主，在橋面鋪裝施工階段以索力控制為主。過程中橋面應無堆載，或將雜物按監(jiān)控要求堆放至指定位置。斜拉索張拉時應選擇日間溫度均勻且接近設計溫度的時段進行，避免溫度對索力的影響。

3.3.3 斜拉索索力控制

邊中跨兩側同節(jié)段4根斜拉索的索力均勻性是其控制的重點，直接關系到斜拉橋在施工、運營過程中的質量和壽命。尤其是在斜拉索單根掛設并進行一張的過程中，出現(xiàn)張拉不均勻的概率大大增大，并且單根一張時會影響已張拉的鋼絞線，從而影響掛籃、索塔的變形。為消除這個影響，采取等值張拉法進行施工。具體操作如下：

（1）第1、2根：HDPE管自身重量大，存在一定的垂度，為減少對索力的影響，斜拉索最初兩根鋼絞線主要用來承受HDPE管的重量。

（2）第3根：為了保證斜拉索安裝完成后其索力與設計值接近，第三根鋼絞線以整束斜拉索平均索力為準，用復合式掛籃及斜拉橋索塔的變形量及斜拉索錨具夾片回縮量進行修正。

在鋼絞線掛設過程中，隨著整體索力增加，掛籃高程和索塔塔偏也會產(chǎn)生變化，因而第三根鋼絞線索力也會隨著變化，一般索力會降低，為防止最后索力太低，第三根需進行一定的超張拉。

第3根鋼絞線索力值為：

式中：k─超張拉系數(shù)，由掛籃總的抬升量及索塔偏移產(chǎn)生的索力損失確定；N─整束索力目標值；n一鋼絞線根數(shù)。

（3）第n根：在張拉第n根鋼絞線時，由于掛籃抬升及索塔結構變形等因素，第n-1根鋼絞線的索力會有所變化，傳感器讀數(shù)也會相應地變化，根據(jù)這個變化值調(diào)整第n根鋼絞線的索力，使之與此時第3根鋼絞線的索力相同，即（△Fn為第n根鋼絞線安裝時的傳感器變化值）。同理，以后每根鋼絞線的張拉力均按壓力傳感器的變化情況進行調(diào)整，使每根鋼絞線的張拉力均與變化后的第3根相同，張拉至最后一根鋼絞線時，按最后一根的張拉力對安裝傳感器的那根鋼絞線進行補張拉。為了保證均勻性，掛設完成后，對承受HDPE管的重量的兩根進行補張工作。

斜拉索掛設安裝完成后，在避開溫度影響下，對安裝后的橋面標高和索力檢測，通過索力調(diào)整、橋面標高量測及壓力傳感器的校對，達到對索力的精準控制。

3.3.4 低應力錨固

清水江特大橋采用復合式掛籃進行主梁懸澆施工，掛索時混凝土尚未澆筑，斜拉索只承受掛籃及鋼筋荷載，掛索時鋼絞線的應力約為0.08 δb，而成橋后的工作應力約為0.3～0.4 δb。如何保證低應力狀態(tài)下的夾持效果，對施工安全和質量尤為重要，因此必須采取以下措施進行錨固：

（1）張拉完成后必須對每個工作夾片進行頂壓，頂壓力以總應力不超過0.4 δb進行控制，使夾片錨固后產(chǎn)生相當于0.4 δb應力狀態(tài)下的夾持效果，使其能適應低應力狀態(tài)下的錨固。

（2）安裝夾片防松裝置，確保在任何情況下，夾片都不會松動。

工程實踐表明，采取了上述措施后，斜拉索錨具在低應力狀態(tài)下的錨固安全可靠，能夠滿足施工要求。

4 結束語

斜拉索是整個斜拉橋施工中重要環(huán)節(jié)，各項工作細致復雜，技術含量高。通過對測量校核、斜拉索下料、索力控制等控制要點進行研究分析，為提高平行鋼絞線斜拉索施工質量提供了方法和思路。后續(xù)還需對施工安全性和施工速度方面進行改進和完善，使該體系斜拉索施工更加安全、快速，進而確保主梁懸澆施工的快速推進。