摘要 矮塔斜拉橋也被稱之為部分斜拉橋，主要特點(diǎn)是塔矮、梁剛、索集中，外觀接近于普通斜拉橋，而結(jié)構(gòu)受力性能方面更接近連續(xù)梁橋，大橋造型設(shè)計(jì)美觀，建設(shè)成本相對(duì)較低。文章以某大橋主橋橋跨布置為（80+138+80）m雙塔中央雙索面變高度混凝土連續(xù)箱梁矮塔斜拉橋工程實(shí)踐為研究對(duì)象，深入分析了矮塔斜拉橋的施工技術(shù)，旨在為這類工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項(xiàng)目；矮塔斜拉橋；單根可換式；斜拉索；施工技術(shù)要點(diǎn)

中圖分類號(hào) U448.27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）07-0121-03

0 引言

近幾年，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路行車量不斷增加，矮塔斜拉橋作為一種新型橋梁得到廣泛應(yīng)用。該新型橋梁分為平行鋼絲索和平行鋼絞線索兩種結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)階段，因國(guó)內(nèi)技術(shù)相對(duì)成熟，基本采用平行鋼絞線斜拉索，相較于平行鋼絲索，可實(shí)現(xiàn)化整為零，將各條線束集合成索，在工程建設(shè)中更加適用。該文深入分析了某大橋矮塔斜拉橋平行鋼絞線斜拉索施工技術(shù)，為后期這類工程施工提供參考。

1 工程案例

某大橋主橋橋跨布置為（80+138+80）m雙塔中央雙索面變高度混凝土連續(xù)箱梁矮塔斜拉橋，全長(zhǎng)298 m，其縱坡為1.55%，橋跨中間部位劃定豎曲線，其半徑為9 000 m，橋面整幅寬26 m，設(shè)計(jì)橫坡為2.0%，屬于雙向。主橋構(gòu)造為連續(xù)三跨，邊主跨比0.580。主梁為變高度混凝土連續(xù)箱梁，每箱由三部分構(gòu)成，整幅布置。主梁截面當(dāng)中設(shè)計(jì)主塔，采用燈塔型，主塔塔高21.2 m，矩形實(shí)心斷面，四周設(shè)倒角，鋼筋混凝土實(shí)體截面，塔梁固結(jié)，梁與墩柱之間設(shè)置雙曲面球型減隔震支座。斜拉索采用Φs15.2環(huán)氧噴涂鋼絞線，每塔兩側(cè)安裝10對(duì)斜拉索，共計(jì)40根，型號(hào)均為250型15-27鋼絞線斜拉索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1 860 MPa。主墩基礎(chǔ)位于水中，過(guò)渡墩基礎(chǔ)位于岸上，均采用鉆孔灌注群樁基礎(chǔ)。

全橋40對(duì)斜拉索設(shè)計(jì)為“單根可換式矮塔斜拉橋拉索”。斜拉索參數(shù)如前所述。彈性模量Ep=1.95×105 MPa，應(yīng)力幅250 MPa。拉索錨具采用可換索式250型15-27群錨體系，如圖1所示。所用鋼絞線的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。斜拉索技術(shù)參數(shù)除滿足該次設(shè)計(jì)文件的相關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)同時(shí)滿足《斜拉橋熱擠聚乙烯高強(qiáng)鋼絲拉索技術(shù)條件》（GB/T18365—2001）的相關(guān)要求。為降低斜拉索受氣象環(huán)境的影響，需要安裝雙層雙螺旋線制成的HDPE外護(hù)套[1]。

2 斜拉索施工

塔內(nèi)斜拉索對(duì)準(zhǔn)索鞍座，便于斜拉索更換，其型式為分絲管結(jié)構(gòu)，索塔內(nèi)鋪設(shè)。為避免鋼絞線出現(xiàn)滑動(dòng)，索鞍的斜拉索出口處安裝有抗滑錨裝置，斜拉索張拉完成后，安裝抗滑錨[2]。

2.1 斜拉索施工工藝流程

根據(jù)主橋施工進(jìn)度，合理推進(jìn)斜拉索施工，主梁施工工序主要有澆筑主梁混凝土、澆筑主塔混凝土、主梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力張拉、錨墊板清理等。建造該大橋所用的斜拉索為矮塔斜拉橋拉索，這類拉索是由具有防腐功能的鋼絞線制成，后期可更換。單根拉索張拉后，再全部進(jìn)行張拉。單根的張拉力在整體索力中占比為90%[3]。具體工藝如圖2所示。

2.2 掛索前準(zhǔn)備工作

為確保拉索順利實(shí)施，需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，明確各施工環(huán)節(jié)內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)要求，主要準(zhǔn)備工作如下：

（1）斜拉索運(yùn)輸至建設(shè)工地后，檢查各部件是否齊全。

（2）各項(xiàng)施工機(jī)械設(shè)備是否準(zhǔn)備就緒，用于張拉的專業(yè)設(shè)備是否完成標(biāo)定。

（3）搭建操作平臺(tái)，便于工作人員開展工作，并有充分的安全保障。

（4）組織工人接受安全知識(shí)培訓(xùn)，對(duì)相關(guān)安全保障措施進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備完整。

（5）準(zhǔn)確計(jì)算出各個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度，并認(rèn)真核對(duì)，測(cè)算出張拉所需的力度值和標(biāo)準(zhǔn)值，其結(jié)果提報(bào)給項(xiàng)目監(jiān)理審核[4]。

2.3 鋼絞線下料

滾軸作為下料線的重要構(gòu)件，是一種長(zhǎng)約1.1 m、直徑為20 mm的能來(lái)回滾動(dòng)的圓鋼。滾軸兩端都裝有型號(hào)為620422的軸承，安裝在座式軸承的固定槽中。座式軸承安裝在下料場(chǎng)的地面，通過(guò)焊接或螺桿進(jìn)行固定。安裝滾軸時(shí)，要求保持相同水平面，主要為確保牽引小車能穩(wěn)定行進(jìn)在滾軸上[5]。

（1）鋼絞線下料長(zhǎng)度公式：

L=L0邊+L0中+2A1+2A2+L1+2L2+2L3+L4+2L5 （1）

式中，L0邊——邊跨錨墊板與邊跨索鞍墊板中心間距（mm）；L0中——中跨錨墊板與中跨索鞍墊板中心間距（mm）；Al——張拉端螺母厚度（mm）；A2——張拉端錨板外露螺母厚度（mm），取50 mm；Ll——索鞍長(zhǎng)度（mm）；L2——張拉端部需求的工作長(zhǎng)度（mm），常見取值1 000 mm；L3——有圓形管件約束的垂直度干擾長(zhǎng)（mm）；L4——施工產(chǎn)生的誤差需要修正的數(shù)值（mm），通常為150 mm；L5——牽引長(zhǎng)度（mm），通常取值150 mm。

（2）鋼絞線PE剝除及清洗。要求下料場(chǎng)地有較高平整度，為有效保護(hù)鋼絞線PE護(hù)套，下料過(guò)程中地上需要加鋪一層彩條布或帆布。下料場(chǎng)地面積應(yīng)充分實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)度斜索的下料，通過(guò)計(jì)算可知，所需場(chǎng)長(zhǎng)度不能小于50 m，寬度不能小于5 m[6]。

2.4 HDPE外套管焊接

HDPE管是斜拉索的最外一層，能有效防護(hù)斜拉索，避免出現(xiàn)腐爛問(wèn)題。焊接HDPE管，必須由熟練技工負(fù)責(zé)完成，長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：

L邊焊=L0邊?L1?A1?L2/2?L3（2）

L中焊=L0中?L1?A1?L2/2?L3（3）

式中，L0邊——邊跨錨及索鞍墊板的距離（mm）；L0中——中跨錨及索鞍墊板的距離（mm）；Ll——梁端預(yù)埋管長(zhǎng)與鋼墊板厚的和（mm）；Al——安裝于梁端的防水罩HDPE管限位長(zhǎng)（mm），取值為300 mm；L2——安裝于塔端的連接裝置長(zhǎng)（mm）；L3——安裝于塔端的錨固筒長(zhǎng)（mm）。

3 斜拉索張拉

該橋所用的斜拉索，安裝在橋的兩端，進(jìn)行單次張拉即可，施工環(huán)節(jié)主要分為如下步驟：①對(duì)每股拉索進(jìn)行張拉，確保全部斜拉索的張拉應(yīng)力等于9.5 t。②合理調(diào)節(jié)支撐設(shè)備，錨固需要安裝抗滑錨，鋪設(shè)橋面時(shí)將水泥漿注入抗滑錨內(nèi)[7]。

3.1 索力控制

在掛索環(huán)節(jié)，力作用于梁體和索體，這一過(guò)程的轉(zhuǎn)變具有漸進(jìn)性。施工過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用等張力法保證索力保持均勻，實(shí)際操作步驟如下：①壓力傳感器安裝在第三根鋼絞線上，對(duì)于控制索力受PE管的影響程度，必須嚴(yán)格管控。②鋼絞線張拉力值，依照壓力傳感器變化值通過(guò)下式計(jì)算：

PN=P傳單?ΔTN （4）

式中，ΔTN ——第n根鋼絞線張前一根相比的變量。

3.2 單根索力確定

P傳單＝P控單+P1+P2+P3+P4+P5 （5）

式中，P傳單——每根索的實(shí)際初張力；P控單——控制下的每根索的初張力；P1——夾片發(fā)生收縮后的實(shí)際索力；P2——橋面位置發(fā)生移動(dòng)后的實(shí)際索力，通過(guò)監(jiān)控手段確定移動(dòng)距離；P3——塔柱位置發(fā)生移動(dòng)后的實(shí)際索力，通過(guò)監(jiān)控手段確定移動(dòng)距離；P4——受到壓縮后的實(shí)際索力；P5——垂度出現(xiàn)差異后的實(shí)際索力[8]。

3.3 單根張拉安裝步驟

第一步，張拉支座由底板、頂板和立柱構(gòu)成。底板位置保持不變，固定之后設(shè)置立柱及頂板，其孔位與錨具需保持一致。第二步，將反力架安裝到錨板上，其結(jié)構(gòu)如圖3～4所示。第三步，傳感器安裝。在第三根鋼絞線上安裝單根壓力傳感器，提升傳感器的精確度，導(dǎo)線連接傳感器和顯示儀，壓力數(shù)值顯示在儀器上。第四步，千斤頂、錨具及夾片安裝于鋼絞線張拉端，準(zhǔn)確標(biāo)記測(cè)量基點(diǎn)。第五步，張拉環(huán)節(jié)：當(dāng)拉力升到5 MPa時(shí)，明確初試變化值，通過(guò)油表對(duì)后續(xù)張拉力實(shí)施管控。第六步，每根索張拉力增至5 MPa時(shí)，測(cè)量初始伸長(zhǎng)值，張拉結(jié)束時(shí)讀取最終伸長(zhǎng)量，安裝夾片，壓力值降至3 MPa時(shí)，測(cè)量回縮值后進(jìn)行錨固[9]。第七步，將傳感器清理掉，根據(jù)壓力變化值及時(shí)調(diào)整錨固。第八步，結(jié)合記錄數(shù)值計(jì)算鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)量，數(shù)據(jù)校核需對(duì)比分析實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量。當(dāng)實(shí)際數(shù)值嚴(yán)重偏離標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，不能再繼續(xù)張拉，分析具體成因。

4 單根張拉與錨固工藝過(guò)程注意事項(xiàng)

經(jīng)過(guò)分析明確具備相應(yīng)條件后，才能繼續(xù)開始張拉。

（1）單根掛索時(shí)，應(yīng)將兩束索力差控制在20 t以內(nèi)，掛索時(shí)，每束索相差不超過(guò)2根。

（2）張拉過(guò)程中，應(yīng)確保油壓平衡，當(dāng)油壓與把控油壓相當(dāng)時(shí)，需要下調(diào)進(jìn)油時(shí)速，油壓符合標(biāo)準(zhǔn)后繼續(xù)控制油壓1 min，確保油壓度數(shù)準(zhǔn)確。

（3）泄壓步驟應(yīng)放慢速度，泄壓前保證夾片已安裝完畢，敲緊夾片后進(jìn)行泄壓，最后要檢查夾片錨固的松緊度。

（4）張拉過(guò)程中，斜拉索、撐架、千斤頂、張拉桿應(yīng)在中間位置，確保拉索、張拉桿均勻受力。

（5）吊裝過(guò)程中會(huì)用到具體的夾具，吊完后需要放索，與墊索小車相距大約是3～4 m[10]。

5 結(jié)論

綜上所述，該文以某矮塔斜拉橋工程為研究對(duì)象，論述了斜拉索張拉的施工技術(shù)要點(diǎn)?；谠摴こ趟髁鶆蛐钥刂?、斜拉索調(diào)索和換索工藝復(fù)雜的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析了斜拉索施工工藝流程，總結(jié)了掛索前的準(zhǔn)備工作、鋼絞線下料、HDPE外套管焊接、斜拉索張拉等方面的技術(shù)要點(diǎn)，并提出了單根張拉與錨固工藝過(guò)程的注意事項(xiàng)。該橋梁建成后，與周邊環(huán)境充分融為一體，還產(chǎn)生了環(huán)境效益，為今后橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了較大參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]席利飛， 徐康， 張丹， 等. 矮塔斜拉橋分絲管索鞍滑移效應(yīng)分析[J]. 市政技術(shù)， 2022（12）： 93-98.

[2]施秀山， 楊海洋， 楊文彬. 單面索矮塔斜拉橋索力敏感性分析[J]. 中國(guó)水運(yùn)， 2022（6）： 155-157.

[3]黃昊. 基于影響矩陣矮塔斜拉橋索力二次優(yōu)化及設(shè)計(jì)參數(shù)研究[D]. 沈陽(yáng)：沈陽(yáng)建筑大學(xué)， 2022.

[4]龍平江， 杜鑌， 唐志， 等. 矮塔斜拉橋斜拉索不平衡力影響因素分析[J]. 交通科技， 2022（2）： 47-51.

[5]韓明洋， 李龍， 秦凱強(qiáng)， 等. 矮塔斜拉橋斜拉索滯后施工對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響研究[J]. 公路， 2022（4）： 152-155.

[6]李進(jìn)州. 大跨度高鐵矮塔斜拉橋施工控制與動(dòng)力特性研究[D]. 蘭州：蘭州交通大學(xué)， 2022.

[7]項(xiàng)鵬. 矮塔斜拉橋關(guān)鍵施工技術(shù)及監(jiān)控措施研究[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2022（3）： 106-108.

[8]阮猛， 李鵬飛， 王之強(qiáng). 不同支撐體系下的矮塔斜拉橋線形參數(shù)分析[J]. 四川建筑， 2021（5）： 174-176.

[9]朱新新. 某矮塔斜拉橋應(yīng)力分析及施工控制研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)， 2021.

[10]蘭鴻翔. 矮塔斜拉橋索塔錨固區(qū)受力性能研究[D]. 上海：上海工程技術(shù)大學(xué)， 2021.