三塔双索面铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥总体设计

三塔双索面铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥总体设计

一、梁、塔、塔设置这座桥是一座斜拉桥，是混凝土准备混凝土的三级乙级桥。计算间隔（64.6.01m）。中塔采用墩塔梁固结形式,边塔采用塔梁固结、塔墩分离、桥墩上设置支座的形式。主梁为变截面预应力混凝土刚构连续梁,梁底按二次抛物线变化。索塔采用实心截面钢筋混凝土结构,索塔横向间距13.4m,梁顶面以上高度为14.0m,高跨比约为1/8.1。塔柱横向宽度均为2.0m,竖向宽度自塔顶至梁面由3.0m变宽为3.71m。斜拉索横向为双索面布置,每个索塔设7对斜拉索,半扇形布置,梁上索距4.0m,塔上索距70cm。塔内斜拉索转向索鞍座采用分丝管结构形式,斜拉索在塔端通过鞍座锚固于塔身,两侧对称锚固于梁体。桥型布置见图1。1.施工关键控制塔身施工钢筋、混凝土施工与墩身区别不大,施工关键是测量控制及分丝管定位控制,必须选择有效的测量方法及定位方式,通过劲性骨架的精确加工、定位与固定,可以确保精度要求。2.分丝管的平面位置和标高建立坐标系,以坐标系精确的定位出索道管与分丝管的平面位置与标高。为避免梁体钢筋混凝土施工过程中,可能使索道管的位置发生偏移,因此索道管的加固必须有足够的强度和稳定性。3.斜拉索塔索斜拉索施工流程:先安装HDPE外套管,然后逐根从HDPE管内穿入PE钢绞线,斜拉索穿过主塔索鞍内管,两端分别锚固于箱梁中腹板处,逐根张拉、单根调索。斜拉索采用环氧涂层高强钢绞线,规格为31-7φ5,抗拉强度标准值为1860MPa,允许疲劳应力幅为250MPa。防护采用热挤压PE护套。1hdpe套管焊接工艺斜拉索下料长度(无应力状态下的自由长度)计算公式为:式中:LALLL张拉端钢绞线PE保护套剥除长度的计算公式为:式中:ΔL:单根张拉钢绞线理论伸长量(mm);L(2)HDPE套管施工式中:LLLA(1)每种规格的HDPE管正式焊接之前先试焊,确定焊接参数。(2)在冬季进行HDPE管焊接时要有取暖措施,保障焊接温度在20℃左右。冷却时用棉纱头、挡风布对接头进行保暖。冷却接近室外温度时取出HDPE管,防止焊好的HDPE管变形。(3)HDPE套管计算长度,必要时考虑上下管口挂索操作空间及整体防护时热胀冷缩的影响长度。2梁下锚索、钢绞线下锚具安装(1)在HDPE管靠塔端依次套入塔端连接装置、塔端减震器校正管、塔端锚固钢护管。(2)用一根普通钢绞线(辅助索)从中心穿过,用卷扬机将护管一端吊至塔上管口附近并用葫芦挂好,下端固定在梁上预埋钢管上。(3)塔外人员、桥面人员配合同时将钢绞线(辅助索)穿过索鞍(分丝管)、索塔对称一侧HDPE管,利用牵引钢丝绳牵引出梁下锚具安装好夹片。(4)按给定的索力进行对称张拉挺直HDPE管,张拉完成后塔外人员利用塔外吊点将HDPE管临时固定。(3)中持应力值相位张拉梁体、索体在挂索过程中是一个渐变过程,因此单根挂索时每根索力也是一变化过程,单根钢绞线索力均匀性(索力离散性)控制是平行钢绞线拉索制作安装的关键。本工程采用等值张拉法控制,张拉同步进行。所谓等值,就是每根钢绞线在施工过程中所持应力值相等。它是基于锚具相对于梁、塔来说,可以看作一个点,梁、塔受力变形对锚具内各根钢绞线的影响是相等的这一前提。其实现等值张拉的关键是通过安装传感器测试钢绞线上的拉力,以保证在卸除最后一根钢绞线上的千斤顶后每根钢绞线的拉力相等。2)单根索力确定PPPP(1)一台卷扬机牵引索体经梁端HDPE管口,沿HDPE管内牵引至塔外。(2)塔外人员再用另一台卷扬机将索体穿过索塔分丝管,沿对称侧HDPE管内至桥面管口处。塔处人员注意分丝管孔位与锚具孔位对应,防止索体在分丝管口处刮伤PE层。(3)桥面人员将索体与牵引钢丝绳连接,将索体沿预埋管在牵引绳的引导下将钢绞线穿过锚具直至单根张拉所需的工作长度。(4)调整工作长度,使两端长度差在10cm以内,安装工作夹片。4注意橡胶垫的铺设(1)注意钢绞线PE护套的保护,在转向、管口处、桥面要用橡胶铺垫,避免破损、划痕。(2)检查预埋索道管、HDPE管内,避免钢绞线打绞、旋转,扭曲。(3)塔侧和桥面牵引钢绞线时要保持联系,孔位要对应统一,不能错孔。(4)张拉及补拉1)安装单根张拉支座单根张拉支座由底板、立柱和顶板组成,先将底板固定在锚具上,装好立柱和顶板,注意顶板的孔位要与锚具的孔位一致。2)传感器安装为了保证传感器的精度,减少PE管对控制索力的影响,单根压力传感器安装在第二排第二根上。安装顺序:传感器→支座→传感体→单孔工具锚→工具夹片,其中传感体通过导线与显示仪相联,压力变化值从显示仪中读取。3)张拉(1)张拉端钢绞线装上临时夹片锚固后,安装好张拉千斤顶、单孔工具锚、工具夹片。按照计算张拉力进行张拉,张拉加载至单根绞线控制应力的15%时开始测量初始伸长值,用压力表控制最后一级张拉力,敲紧传感器后的工具夹片,复核显示仪读数并作好记录。(2)以后每根索开始张拉加载至单根绞线控制应力的15%时测初始伸长值,在张拉过程中安装传感器钢绞线拉力显示轻微下降,即有拉力损失,当千斤顶张拉钢绞线的力和安装传感器钢绞线上读取的力数值一样时,停止张拉,此时张拉力与安装传感器钢绞线拉力相等。张拉完成后测量伸长终值。(3)最后一根张拉完成后,对安装传感器之前安装的索进行补拉,补拉方法同上所述。(4)若在张拉过程中一个行程未满足要求时,通过反复张拉,直到张拉到动态控制应力值。4工作夹片平整度控制(1)在单根张拉过程中,两侧应同时均衡分级进行加载,力求两端伸长值的不均匀值应控制在设计允许范围之内。(2)PE保护层进入锚具不小于200mm。(3)夹片平整度控制,同一付夹片两片之间的高差控制在1mm以内,不同付之间的高差控制在0.5mm以内。(4)张拉操作时,油压值差值应小于0.2MP。(5)单根索间的索力差小于控制索力的3%、不同索间的索力差小于控制索力的2%。(6)实测张拉伸长值与理论伸长值的误差应在±6%以内。(8)张拉时油压控制要均衡,在油压达到控制油压时要缓慢进油,达到控制油压后要保压1分钟,保证油压数值的准确。(9)要确认工作夹片安装好后才能卸压。卸压要均衡进行,卸压完后要检查夹片的锚固质量。(5)单根挂索张拉根据设计要求和具体条件可采用单根调索和整体调索两种,本桥采用单根调索,步骤如下:(1)根据监控指令计算单根索力。(2)在挂索时安装传感器的单根索上安装传感器。(3)按照单根计算索力进行张拉,复核传感器读数。(4)参照单根挂索张拉原理进行单根调索。⑵、技术要求(1)调索技术要求同单根挂索技术要求一致。(2)调索完成后索力与设计索力误差控制在1%以内,不同索间的索力误差不大于2%。三、拉索的等拉压对于斜拉索而言,斜拉索单根索力离散性(均匀性)是平行钢绞线拉索施工控制的关键,直接关系到矮塔斜拉桥施工、运营过程中的质量和寿命。平行钢绞线拉索的单根张拉也是基于这一控制目标而进行拉索的施工控制的。单根张拉时,由于结构的变形,其它钢绞线所持的应力状态会受到影响,影响的程度与梁、索塔的变形程度有关,另外还与锚孔、夹片的加工精度等因素有关。在斜拉索的结构模式中,将第一根拉索张拉至预定的数值将会使得主塔及桥面上与连接的拉索处于一种新的状态。在第二根钢绞线张拉后,由于千斤顶的施加作用而引起结构的进一步变形以及拉索强度的增加,结果第一根钢绞线上得应力将会减小。单根张拉时,根据单根张拉索对已张拉索应力的不同影响,先对单根张拉的平行钢绞线拉索进行不同程度的超张拉,最终实现整索索力的等值张拉。等值张拉法控制的难点是:无法预知压力传感器的变化值,因此无法预知压力表读数。张拉力不确定,压力表读数不能预先给定。但后根拉索的张拉对已张拉的拉索的影响是轻微的,一般不会超过3%。因此可在张拉力的97%-103%间进行若干试算,并将其值列表给出。压力表在给定读数时停止,比较传感器显示张拉力是否与压力表确定的张力一致,若一致时停止张拉,记录张拉力,若压力表确定的张拉力小于传感器显示张拉力,则继续张拉。四、结局声明本桥通过精心准备、严密组织,最终安全优质完成施工任务,业已开通运营。希望本文能为类似的工程提供有用的参考。二、索力及索力控制施工总体工艺为:主梁悬浇节段混凝土浇注,混凝土达到强度后,张拉相应节段的预应力钢束,再安装斜拉索。L3:有圆管限制