1、钢砼叠合梁结构自锚式悬索桥吊杆超前张拉体系转换施工工法1 前言自锚式悬索桥多采用先梁后缆的施工顺序，在主梁与悬索结构安装完成后进行体系转换，而主梁不管是采用支架法施工还是采用顶推施工均要投入大量的临时措施材料，施工成本较高，对于主梁采用钢梁+预制桥面板叠合梁形式的自锚式悬索桥，其主梁支架或顶推临时墩、顶推平台设计时除考虑钢梁自重、水平推力作用外，还应考虑桥面板安装后的重量，不仅临时措施承载力要求高，设计难度大、材料投入量多，同时钢梁作为桥面板自重的直接受力构件，其承载力和刚度要求相对较高，钢梁用钢量增大。武汉江汉六桥主桥主梁为钢梁+预制桥面板结构的叠合梁，钢梁顶推过江，考虑到钢砼叠合梁在桥面湿2、接缝浇筑前钢梁与预制桥面板其实为分离结构，我们提出钢砼叠合梁结构自锚式悬索桥吊杆超前张拉体系转换施工工法，即在桥面板安装前或桥面板全部安装完成前提前对吊杆进行部分张拉，使吊杆提前分担一部分荷载，最终达到既减少结构用钢量，又能减少措施投入量，同时满足设计要求的目的。该工法在武汉市江汉六桥主桥体系转换施工中得到了成功的应用。2 工法特点2.1吊杆提前张拉成功分担了部分荷载，在临时墩跨度一定的情况下，钢梁用钢量减少，节约了社会资源；2.2钢梁用钢量降低减少了顶推重量，桥面板自重荷载提前分解减少了临时墩在体系转换过程中竖向荷载，减少了临时措施材料投入，降低了临时设计难度和安全风险，同时主塔横梁处支反力3、降低，结构安全风险小；2.3吊杆张拉和桥面板安装交叉进行，可根据整个体系转换过程中叠合梁的受力状态确定桥面板安装范围，增加桥面板压应力储备，可合理安排湿接缝浇筑顺序，降低主塔区桥面板负弯矩；2.4吊杆多次张拉，即能提高张拉的精度也能依据对吊杆张力监控的结果对张拉力进行调整；2.5吊杆分次张拉，相较于一次张拉，张拉力较小，张拉杆投入量少，精轧螺纹钢可多次周转，施工成本低。3 适用范围本工法适用主梁为钢砼叠合梁形式的自锚式悬索桥体系转换施工。4 工艺原理钢砼叠合梁结构自锚式悬索桥吊杆超前张拉体系转换施工工法是在桥面板安装前或桥面板全部安装过程中提前对吊杆进行部分张拉，使吊杆提前分担一部分主梁荷载，4、其主要是根据主梁桥面板安装时荷载分布、荷载大小及支撑约束情况，确定吊杆力并按一定顺序提前将吊杆力施加给吊杆，减少钢主梁自重和临时措施、主塔横梁支反力，最终在满足设计要求的同时达到了减少结构用钢量及措施投入量，降低施工安全风险和结构安全风险的目的。5 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程图5.1-1钢砼叠合梁结构自锚式悬索桥吊杆超前张拉体系转换工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备1）桥面板安装准备1、预制桥面板在进行吊装转运之前，应对桥面板外观、几何尺寸、平整度、外露钢筋以及重量进行验收。在面板转运至临时堆场或转运至吊装地点之前需进行称重，对于称重数据应及时汇总、做好记录，方便综合计5、算分析。 2、做好桥面板安装平面布置，对桥面板安装所使用的起重设备进行验收和起重性能进行分析，合理布置起重设备占位。2）吊杆张拉准备1、由于在主缆空缆状态和成桥状态的变化过程属于大变形范畴，各节点的间距变化量是个动态的过程。为了方便吊杆安装、张拉，必须对吊杆设置临时加长杆，因此施工之前应根据各阶段吊杆张拉力及吊杆的位移准备好张拉过程中需加长杆、千斤顶、工装的类型和数量。2、由于吊杆张拉点位于主梁梁底下，施工之前应准备好梁下张拉平台，梁下张拉平台作为吊杆张拉过程中的一个工作平台，主要考虑到移动的便利性以及张拉操作空间的需要而定。3、张拉前，各点要先检查油泵与油表的对应情况，进油管与回油管是否接对6、，试运行油泵检查是否能够正常运行。5.2.2第一轮桥面板安装由于第一轮桥面板安装前并未对吊杆张拉，其安装主要是充分利用钢梁顶推时设置于岸上的顶推平台的承载力，因此第一次桥面板安装范围和数量主要依据顶推平台承载能力及成桥状态预制桥面板混凝土应力状态确定，安装及湿接缝浇筑由两岸对称进行。5.2.3第一轮吊杆张拉第一轮吊杆张拉在第一次湿接缝混凝土浇筑并达到设计强度后进行，主要目的尽可能发挥叠合梁的优势，使已安装的桥面板参与承受由吊杆张拉给主梁造成的轴向压力。吊杆第一次张拉的主要目的是为了减少混凝土桥面板安装后临时墩的反力，确保结构安全；同时保证混凝土桥面板与钢箱梁结合前，主梁线形平顺。此外为了保证组7、合梁结构能整体参于受力，第一次吊杆张拉时吊杆张拉力不宜过大，根据以上原则并结合设计要求确定第一次张拉力。图5.2-1吊杆第一轮张拉示意图5.2.4第二轮桥面板安装第二轮桥面板安装施工方法与第一轮桥面板安装相同，其安装范围根据桥梁受力状态确定，第二轮桥面板安装完成后进行湿接缝浇筑。5.2.5第三轮桥面板安装由于第第一轮吊杆张拉力较小且第二轮桥面板安装后荷载较大，第二轮吊杆的张拉力较大，为保证全桥在第二轮吊杆张拉力的作业下线性满足要求，在第二轮桥面板湿接缝浇筑完成后进行第三轮桥面板安装，第三轮桥面板宜选择在主梁非主要受压构件上，主要起跨中压重的作业，其安装方法与第一、二轮桥面板安装一致。图5.2-8、2 第三轮桥面板安装示意图5.2.6吊杆第二轮张拉第二轮桥面板张拉由跨中向边跨进行，在张拉过主塔以后安装剩余桥面板。图5.2-3吊杆第一轮张拉示意图图5.2-4 剩余桥面板安装示意图5.2.7剩余湿接缝浇筑在吊杆第二次张拉到位后浇注剩余湿接缝。6 材料与设备6.1材料性能体系转换主要材料详见表6.1-1： 表6.1-1 体系转换所需主要材料表序 号设备名称规格型号单 位数量备注1精轧螺纹钢40，1080MPa，1.2米根40张拉杆件2精轧螺纹钢40，1080MPa，1.5米根24张拉杆件3精轧螺纹钢40，1080MPa，1.8米根8张拉杆件4精轧螺纹钢40，1080MPa，2米根32张拉杆件59、精轧螺纹钢40，1080MPa，2.5米根24张拉杆件6精轧螺纹钢40，1080MPa，3米根52张拉杆件7精轧螺纹螺母40，1080MPa件350张拉杆件8吊杆张拉接长杆JHLQ-1套40张拉杆件9接长杆螺母JHLQ-2套20张拉杆件10接长杆临时锁紧螺母JHLQ-8套26张拉杆件11接长杆连接套JHLQ-3套18张拉杆件12精轧螺纹钢连接套JHLQ-5套168张拉杆件13精轧螺纹钢临时锁紧垫环JHLQ-6套168张拉杆件14接长杆哈弗垫环JHLQ-9套20张拉杆件15精轧螺纹钢张拉垫环JHLQ-7套22张拉杆件16精轧螺纹钢连接器40，1080MPa套16张拉杆件17接长杆连接器JHLQ-10、4套14张拉杆件6.2 机具设备所需机具设备详见表6.2-1：表6.2-1 体系转换施工所需机具设备序 号设备名称规格型号单 位数量备注1油泵ZB4-500台14张拉千斤顶2千斤顶YCW150B台20吊杆张拉3千斤顶YCW250B台10索鞍顶推4梁下张拉平台套8移动工作平台5轨道14#工字钢米120轨道6吊架横梁10#槽钢米80吊架7手拉葫芦1T、2T个64安装张拉设备8手拉葫芦5T个16张拉吊杆9挂钩个48挂葫芦用10垫板叉耳个48垫轨道11卷扬机2T、5T、10T台8牵引12汽车吊起吊重物台1130t13汽车吊起吊重物台550t14汽车吊起吊重物台280t15运板小车运输桥面板台250t111、6电焊机钢材焊接台10BX1-50017混凝土罐车混凝土运输台48m318插入式振捣棒混凝土振捣台4ZN707 质量控制7.1质量标准1、桥面板安装表7.1-1 预制板安装质量标准项目容许偏差（mm）顺桥向轴线方向10横桥向轴线方向5伸缩缝宽度+10 -5焊缝长度双面焊（规范要求）相邻面板平面高差10拼装立缝宽度+10 -5垂直度1.2%2、成桥主梁线形偏差L/5000=50.4mm，施工过程中桥面板、主塔混凝土不出现拉应力。7.2质量控制1、为保证体系转换达到设计理想目标状态，吊杆张拉过程中以线性控制为主，张拉力复核。2、为保证桥梁充分发挥叠合梁的受力优势，湿接缝混凝土应采用微膨胀混凝土。312、桥面板安装和吊杆张拉均应对称进行，千斤顶在使用前应经专业机构进行标定，上下游吊杆张拉同时进行且张拉力应一致。8 安全措施8.1桥面板安装1、所以进场特种设备应按相关规范进行验收，特种作业人员持证上岗。2、汽车吊严格按规定的行进路线在已铺好的桥面板上行走，并严格按额定起吊重量进行起吊。3、安排专人统一指导起吊，参与起吊的人员明确分工8.2吊杆张拉1、应每日对施工猫道进行检查，确保猫道处于安全可靠状态；2、高处作业施工，必须使用安全带，安全帽，救生衣等防护用品，作业前必须认真检查所用的安全设施是否牢固，可靠。3、从事高处作业的人员必须接受高处作业安全知识的教育，进行吊杆张拉的人员名单需公示，其他13、人不能进入吊篮进行操作。4、上岗前依据有关规定进行技术交底。高处作业的人员必须经过体检，合格后方可上岗。5、发现安全隐患时，立即采取措施，消除隐患，必要时停止作业。6、高处作业所用的工具，材料严禁投掷，上下立体交叉作业时必须设置隔离设施。7、高处作业上下必须设置联系信号或通讯装置，并且指定专人负责。8、需要临时拆除或者变动安全设施的，应经项目部技术负责人审批同意后，并且组织有关部门验收，合格后方可实施。9、遇到各种恶劣天气时，禁止猫道上施工，复工前必须对各类安全设施进行检查，校正，修理使之完善。10、高处上下交叉作业时，必须在上下两层中间设密铺棚板或其他隔离设施。11每次作业之前需检查梁下移动14、工作平台各连接部位的螺栓是否紧固，检查钢丝绳绳卡是否卡紧，如发现问题及时停止作业，并上报技术部采取相应措施后确保无误后方可继续作业。使用时不违章操作，吊篮上的材料不可放在边缘，以免掉落砸伤其他人员。吊篮在不使用时应放置在地面，不要悬挂在空中。每台工作平台都设置相应的安全防坠锦纶绳。9 环保措施9.1混凝土浇注时应注意混凝土不得到处散落，如有散落及时清除，建筑垃圾回收处理，废旧物资回收利用，不得随意乱抛污染环境。高空作业不向下乱抛杂物，以免污染环境。9.2施工现场机械设备更换的零、配件应及时回收；对施工工程中对现场产生的废油污染应及时处理，废油、废水等进行回收处理，不得随意乱倒。9.3在施工现场15、区域应挂牌明示，材料的堆放作到整齐有序。9.4各种施工机械车辆按指定的位置存放，并认真执行。9.5采取可靠措施保证施工期间已有道路的畅通无阻。10效益分析10.1降低了钢梁的用钢量，充分发挥临时措施的受力能力，减少了临时措施材料投入量，降到了临时措施安全风险。10.2结合施工阶段和运营阶段桥梁的应力分布，合理进行桥面板安装和吊杆张拉，降低了桥面板拉应力，增加了桥面板压应力储备，使整个桥梁在运营中受力更合理更安全。10.3合理分次进行吊杆张拉，减少了张拉杆的投入量，降低了施工成本。11 应用实例武汉江汉六桥工程主桥为钢-砼结合梁式双塔双索面自锚式悬索桥，主桥桥跨252m，主桥采用边主梁+预压桥面板形式的钢砼结合梁。全桥共设122对吊杆，612块桥面，桥面板采用预制拼装并浇筑纵横向湿接缝的方法施工。其体系转换采用钢砼叠合梁结构自锚式悬索桥吊杆超前张拉体系转换施工工法，成桥后成桥状态的内力、线形等计算值与设计值（目标值）相吻合，满足设计要求。10