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系杆拱桥柔性吊杆施工技术

系杆拱桥柔性吊杆分项分批张拉，吊杆受力均匀，防腐施工措施到位，保证桥梁使用耐久性。
一、工程概况
前湖大道K1+591系杆拱桥位于南昌市红角洲新区前湖大道中心桩号K1+591处，分为上下行两座分离桥。设计桥长66 m，共1跨，跨径66m（计算跨径63.8m）。全桥处于R=8000m的竖曲线内。桥宽21.75m，桥面最大纵坡0.625%。上部构造采用跨径66m下承式钢管拱，矢跨比f/L=1/5，下部结构采用钢筋混凝土柱型埋置式桥台，基础采用φ1.2m钻孔灌注桩。主桥部分上部结构为系杆拱结构。主要由系梁、横梁、桥面板、钢管拱肋、吊杆及横撑等组成。因该桥较宽，吊杆采用柔性吊杆，为柳州建筑机械总厂生产的85Φ7低应力防腐成品索。高强钢丝标准强度1670MPa，锚具采用冷铸锚OVMLZM（K）7-85。吊杆顺桥向间距为4.9m(详见下图桥型布置图)。

二、工程特点和难点
2.1、该桥吊杆是柔性吊杆，张拉程序比较麻烦，施工控制较困难。因为吊杆的
预应力施工对拱肋、系梁、及吊杆组成的结构内力及变形有很大影响，为保证各根吊杆受力均匀，吊杆张拉需采用分项分批张拉。
2.2、吊杆采用在拱肋上端张拉，在高空需多次搬运张拉设备，安全问题是重要问题，在搭设拱肋支架时需统一考虑。
三、施工工艺
3.1、主桥上部结构的施工方案
因本桥桥位处为陆地，采用回填砂碾压密实来支撑上部所有的荷载。桥梁施工完成后开挖渠道。
3.2、主桥上部结构的施工步骤
上部构造的施工工序，具体如下：
1、对桥主梁范围内的原地面进行夯实碾压,并在系梁及横梁范围内浇筑20cm厚C10素砼垫层作为底模。浇筑中间段系梁，同时进行中横梁预制。
2、同时现浇两边段系梁、端横梁及拱脚（预埋2m钢管拱肋）， 张拉系梁腹板钢束及端横梁钢束。
3、吊装(2、4、6、7、8、10、12)等7片中横梁、施工湿接缝、张拉2#束，在各根系梁两侧搭设临时拱肋支架，用高强螺栓铰接。待三段拱肋及横撑精确定位后现场进行焊接。
4、安装吊杆，施加一定的力，由四个拱脚同时向拱顶升注灌注拱肋砼（测量跟踪拱肋线形变化情况）。
5、待拱肋砼达到要求强度，张拉吊杆，开挖地面30cm，系梁下落（测量跟踪拱肋和梁体线形变化情况），测试吊杆力，吊装剩余(1、3、5、9、11、13)6片中横梁、施工湿接缝、张拉中横梁，施工桥面板、张拉中横梁束、张拉系梁剩余钢束。
6、施工机动车道砼铺装，测试吊杆力，拆除拱肋支架，再施工剩余桥面铺装、人行道、栏杆等。
3.3、吊杆的施工工艺及流程图
1、吊杆的施工流程图
施工准备 安装吊杆及固定端的减震体 分三次张拉吊杆 吊杆调索 固定端防腐处理 张拉端油脂防腐 张拉端封锚
2、预应力材料及设备进场要求
吊杆采用低应力防腐成品索，先对拱肋砼压注完成后进行拱肋变形的实测，以便调整吊杆索的长度。根据实测值来调整成品索的长度，把数值提供给厂家进行成品索的加工生产（表1为吊杆设计值，表2为吊杆实测值）。
设计吊杆长度 表1
吊杆编号（m）
规格
吊杆计算长度（m）
计算成品索长度（m）
数量（根）
1
OVMLZM（K）7-85
6.304
6.834
8
2
OVMLZM（K）7-85
8.969
9.499
8
3
OVMLZM（K）7-85
11.050
11.580
8
4
OVMLZM（K）7-85
12.519
13.049
8
5
OVMLZM（K）7-85
13.407
13.937
8
6
OVMLZM（K）7-85
13.702
14.232
4
实际吊杆长度 表2
吊杆编号（m）
规格
吊杆实际长度（m）
实际成品索长度（m）
数量（根）
1
OVMLZM（K）7-85
6.311
6.841
8
2
OVMLZM（K）7-85
8.970
9.500
8
3
OVMLZM（K）7-85
11.039
11.569
8
4
OVMLZM（K）7-85
12.514
13.044
8
5
OVMLZM（K）7-85
13.400
13.930
8
6
OVMLZM（K）7-85
13.694
14.224
4
注：吊杆的实际长度是指拱肋及横梁两个锚垫板之间的距离。
根据吊杆张拉控制力、计算伸长值（详见表3），本工艺采用的千斤顶为YCW-250B型穿心式千斤顶（共4台，技术参数如下表4），使用前应将千斤顶、油压表及油泵配套送检标定。
前湖K1+591系杆吊杆张拉控制力、伸长值一览表 表3
序号
吊杆编号
长度
根数
第一次张拉控制力（KN）
第二次张拉控制力（KN）
第三次张拉控制力（KN）
成桥后索力（KN）
最终伸长值
（m）
（cm）
1
1
6.311
8
200
554
1110
1377
1.3
2
2
8.897
8
200
502
999
1288
1.8
3
3
11.039
8
300
463
930
1119
1.9
4
4
12.514
8
200
476
955
1231
2.4
5
5
13.400
8
200
485
991
1246
2.6
6
6
13.694
4
300
490
985
1247
2.6
附注：吊杆张拉顺序依次为：3#→6#→5#→2#→4#→1#，张拉过程中应每座桥对称的4根（6#吊杆为2根）同时进行张拉。成桥后对吊杆进行检测张拉一次。
YCW-250B型千斤顶技术参数 表4
项目
公称油压（Mpa）
张拉活塞面积（m2）
公称张拉力（KN）
张拉行程（mm）
穿心孔径（mm）
最小工作空间（mm）
数值
54
0.045239
2450
200
136
250
油压表的最大读数通过千斤顶的张拉活塞面积和吊杆最大张拉控制力来选用，根据公式：油压表最大读数K＝（1.5～2）* P/A（P为吊杆最大张拉控制力，A为千斤顶的张拉活塞面积），选用最大读数为40Mpa、精度不低于1.5级的压力表，标定合格后加以标识，使用时按标定曲线计算张拉压力表读数。
使用的锚具须经专业技术鉴定，出厂前由供方按规定进行检验，并提供质量保证书。进场按施工规范要求进行抽验，合格后方能使用。
根据拱肋处上锚箱的构造及吊索对称张拉的特点，制作尺寸为φ450×530mm的张拉台座共4个，材质采用Q345钢。张拉杆长1200mm，螺母外径220mm，材质都采用45Cr，共4套。

3、吊杆安装
吊杆运到安装地点根据实测吊杆预留孔长度来调整成品索的固定端螺母。在拱肋两侧的吊杆安装都采用20T吊车直接吊起，人工配合安装。用吊车通过吊环钩住吊杆上锚头，工人在原拱肋支架上配合，将吊杆通过上锚箱徐徐放下，下锚头直接穿过拱肋预埋管、纵梁预埋管安装就位，拧上下锚头螺母，装上锚头处的减震体。
4、吊杆张拉
(1)、 张拉前的施工准备工作
施工前对施工人员进行技术交底及培训，使现场具备预应力施工知识和能正确操作的人员；检查锚具安装是否正确；实施张拉时，必须确保千斤顶的张拉力作用线和预应力吊杆的轴线重合一致；油表和千斤顶必须经过标定且须配套使用。
(2)、按照设计图纸张拉顺序采用单端张拉的方式。
预应力张拉顺序如下：
0→10%δcon→20%δcon→100%δcon（持荷2min锚固）
吊杆张拉采用循环张拉，由于其伸长量较小，故采用一个千斤顶张拉，另外一个千斤顶校核的方式，张拉力误差控制在±6%。
张拉示意图

张拉杆
千斤顶
螺母
锚杯
吊杆
拱肋预埋管
(3)、吊杆的张拉示意图

在拱肋上安装YCW250B型千斤顶，为保证拱肋的最小变形和吊杆索力的均匀性，经分析计算本桥同时用4台千斤顶对称、同步张拉吊杆。张拉批次分三次，张拉顺序按设计要求为

3 6 5 2 4 1。
第一次循环张拉吨位为200～300KN，第一循环张拉完成后，对纵梁及拱肋的标高进行实测，变化很小忽略不计。
第二循环及第三循环张拉吨位较大，第三循环后纵梁最大上升4mm，拱肋最大下降5mm，总体变化较小。
全部施工结束后,进行索力测试，实测吊杆索力满足设计要求。
5、吊杆防腐施工
吊杆是拱桥的生命线，而吊杆的索体腐蚀、PE套的损坏直接影响桥梁的使用耐久性，宜宾南门金沙江大桥就是一个教训（该桥1990年6月竣工通车，2001年11月9日锈蚀使该桥断裂）。为此，为保证吊杆具有良好的防腐性能，从工厂生产到施工过程，采取了如下措施：
（1）、吊杆内钢丝在工厂除锈后，进行油浸，涂抹油脂并编束排列整齐，后用韩国生产的PD0100高密度聚乙烯热挤双层护套，再向护套内注防锈油。
（2）、吊杆上锚箱锚头范围在张拉完毕后压注轴承防护油，再焊接封闭上盖；下锚箱内安装防水盖后压注工业石腊，再用玻璃胶封闭，防止雨水和潮湿空气浸蚀钢丝。
（3）、每根吊杆外加2.5m高度（从桥面算起）的不锈钢双层保护套，每层厚2mm，防止PE外套损坏。