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小型悬索桥主缆更换施工

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄献才

[导读]

        柳州桂桥缆索有限公司广西省柳州市 545006
        1原桥简介
        西藏扎墨公路西莫河大桥主桥采用钢桁架吊桥，主桥跨径120m。两岸锚链锚索斜度分别为16°和12°。主缆采用16×7Фs15.2mm平行钢绞线束，锚碇采用预应力抗滑桩与重力式锚碇相结合的倒“L”型复合锚碇。
        主缆跨度布置为（46+120+34）m，跨中主缆矢跨比为1/12，矢度10m。全桥共两根主缆，中心横向间距为8.05m。
        2 缆索解决方案
        西莫河大桥均为单跨双铰悬索桥，缆索系统采用整治加固方案：主桁与吊杆由原主缆转换到新主缆上，并加强主桁内力与变形的计算和监控，防止主桁开裂，并适当调整各吊杆拉力，优化主桁成桥后的初始内力。
        主缆采用预制平行钢丝索股（PPWS）法形成，每根索股由37丝直径为5.3mm、公称抗拉强度为1770Mpa的镀锌高强钢丝组成。全桥共两根主缆，每根主缆由19根索股组成，主缆索夹外直径约157mm。
        3总体思路
        对桥塔及其基础进行加固设计，加固后桥塔塔顶设计标高高于原有塔柱，在新塔顶设置新的索鞍，为适应新缆锚固的需要，对原有锚碇进行加大、加高处理，重新安装锚固系统和散索装置。然后在新建的桥塔和锚碇上重新安装缆索、索夹和缆套等装置；待缆索系统安装完成后，逐根将原有吊索安装至新缆索系统，完成桥梁的整治。
        4缆索施工
        4.1 缆索体系施工流程
        1）施工准备
        2）桥塔加高施工
        3）锚碇加宽加高
        4）索塔封顶且砼强度达到要求后安装主索鞍
        5）安装散索鞍
        6）索股牵引挂索
        7）主缆索股整形入鞍
        8）主缆预紧缆、正式紧缆（
        9）调整主缆线型（采用千斤顶调整主缆线型与标高）
        10）主缆防腐
        11）安装索夹
        12）安装吊索（拆除原U型拉杆，安装新拉杆，按吊索安装索力调节拉杆螺母，实现体系转，使桥面荷载从旧主缆转移互新主缆上）
        13）索鞍顶推复位及最后固定
        14）防腐（缆索体系）
        15）拆除索道和猫道
        5主缆安装
        主缆索股在工厂预制，浇铸锚头后缠上卷筒运至桥头工地。利用牵引系统牵引拖拉主缆索股挂索，用设在猫道上的吊架吊装就位，然后分别将两端索股锚头安装在型钢锚固系统上，利用垫板进行调股锚固。
        5.1主缆索股架设
        1）放索盘安装在桥一端的后锚面的锚碇，并固定于锚碇预埋件上。卷扬机安装在另一端与主缆同一个方向的锚碇上。
        2）将索股前锚头从索盘中拉出，采用牵引接头连接主缆索股的锚头，牵引接头再与卷扬机钢丝绳连接。
        3）当索股前锚头接近另一端锚室时，采用5t手拉葫芦拉住后锚头，一面牵引一面放松后锚头的手拉葫芦，降低牵引速度。在另一端锚跨内利用手拉葫芦为辅助，解除索股前锚头与牵引连接器的连接，利用千斤顶配钢绞线牵引锚头连接器缓慢拉入锚室内临时锚固。
        5.2主缆整形入鞍
        1）将索股提离猫道里的导向滚轮，同时利用手拉葫芦将索股提离鞍体，使主、散索鞍前后两握索器（即整型索夹）之间的索股处于无应力状态。

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从一端锚碇到另一端锚碇调整索股钢丝，使索股的每一根钢丝处在完全平行状态，保证成缆后的受力均匀。
        2）待索股整形入鞍后，利用手拉葫芦配合，将索股两端的锚头通过钢绞线连接器与索股对应位置的锚固系统连接，临时进行锚固，待测量完成后张拉锚跨索股，最终固定。
        5.3主缆线形的调整
        主缆线型的调整以基准索股为基准进行调整，第一根架设的单元索股称为基准索。
        采用卡尺测出待调整索股与基准索股的相对垂度差，根据垂度差采用与基准索股基本相同的调整方法和顺序进行调整。
        5.3.1基准索股安装后的调整选择在温度相对稳定、风力不大的夜间进行测量和垂度调整。调整包括基准索股的调整和其他索股的调整，一般情况下，在跨中和边跨跨中进行垂度调整，因本工程两座桥的锚跨长度较短，应通过预先设置于锚头处的千斤顶进行拉力调整。
        5.3.2在垂度调整前首先进行温度监测，索股的测温采用点接触温度计。测点布置长度方向为塔顶与两侧中部断面方向各处的上下缘。要求长度方向索股温差小于2℃，断面方向索股温差小于1℃方能进行垂度调整。
        5.3.3垂度调整精度
        基准索股中跨跨中为±L/20000（L为跨径）；边跨跨中为中跨跨中的2倍。上下游基准索股差10mm，一般索股为-5mm～+10mm。
        通常要求一般索股与基准索股的相对垂度差在（0～+20）mm范围内
        5.4紧缆施工
        5.4.1紧缆分两个阶段进行：预紧缆、正式紧缆。
        5.4.2紧缆含紧缆机安装、收紧和测量主缆空隙率及索股圆度等，用紧缆机将主缆挤压成圆形后用钢带箍紧。
        5.4.3紧缆目的是将各单干的索股挤紧成一个外部圆整内部排列紧密，断面稳定，能团结一致承受外部强大荷载的一个索股群。在全部索股架设完毕，并且空缆成型调整后，即可进行此项工作，紧缆作业大致可分成准备工作、预紧缆和正式紧缆。
        5.4.4用1m钢卷尺在距紧缆机15-20cm的地方测量周长，紧缆后的主缆空隙率是根据测定主缆周长换算成直径计算出来的，其计算公式如下：
        k=1-nd2/D2
        式中：k—主缆空隙率
        n—钢丝总数
        d—钢丝直径
        D—紧缆后主缆直径
        当空隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机的地方打上两道钢带，刚带间的距离为10cm左右。松开紧缆机，移到下一个紧缆点，每一个紧缆点间的距离约为0.8m。这时再复测上一个紧缆点的周长，并把所在位置及周长记录下来。
        5.5索夹安装
        待主缆紧缆及调整完毕后，先在主缆上放样索夹的位置，再进行索夹的安装。索夹安装包括索夹吊装、定位、安装高强螺栓及用液压张拉紧固并测主缆空隙率等。
        5.6 更换吊索
        5.6.1采用专用千斤顶配拉杆拆除原U型螺栓的螺母，逐步卸载原吊索索力。待原吊索索力卸到100kg以下后，安装1吨手拉葫芦到吊索处的门架上，手拉葫芦拉住原吊索上锚头在吊索锚头的工作面范围内
        5.6.2采用手拉葫芦拉起原吊索上端锚头，安装直拉杆下端到原吊索的上锚头上，并上好直拉杆下端的拉杆螺母，把拉杆螺母调节至设计的螺母位置。
        5.6.3把原吊索上端锚头安装到直拉杆下端后，采用人工板手调节直拉杆下端螺母，拉紧直拉杆，注意两根拉杆的受力应尽量均匀。使原吊索的索力慢慢加大，桥面系荷载转至新主缆上。
        5.7主缆防腐
        西莫河大桥项目主缆防腐涂装的方案，设计图纸的要求需要进行镀锌钢丝缠绕。因本工程的主缆直径较小，主缆采用缠绕钢丝的方式防腐，缠绕钢丝的缠绕紧密度以及缠绕钢丝拉力得不到保证，所以这种小直径主缆采用人工缠绕方式进行缠丝。
        5.8旧主缆拆除
        分段拆除原主缆，在桥塔顶部和锚碇、前墙处截断。旧主缆拆除过程中，应尽可能避免减小对桥梁结构的干扰。