关于平行钢绞线斜拉桥索梁同步施工与监控的研究

作者：张毅

   大吨位钢绞线斜拉索PC梁斜拉桥在国外已屡见不鲜，一般该类型桥梁上部结构施工均采用挂篮悬臂浇注法，常规做法是先悬浇有索节段，待有索节段达到挂索条件再张拉本节段斜拉索，然后施工下一个无索节段，如此循环施工后续主梁及拉索。为保证拉索施工不占用主梁施工周期，提高工效，研究了一种索梁同步施工、斜拉索分批张拉的施工及监控方法。即第一批拉索在无索节段钢筋绑扎过程中张拉，索力须满足无索节段浇筑的施工要求，第二批在无索节段混凝土浇筑完成后养护期间进行张拉，并满足斜拉索施工初始索力的要求。通过对主梁线形、受力以及斜拉索索力的控制从而实现主梁与斜拉索同步施工目标。

1  总体方案介绍

  某主跨200 m的双塔单索面PC梁斜拉桥，最大体量斜拉索由160根平行钢绞线组成。斜拉索在主梁施工过程中分2批张拉至施工初始索力，待桥面铺装完成后全桥调索至成桥索力。主梁采用箱形截面，有索节段中央布置斜拉索锚固斜撑，箱梁纵向布置预应力循环束，墩顶1号节段采用支架法施工，其余节段均采用挂篮悬浇施工，悬臂浇筑与挂索施工见图1。

  挂篮悬浇施工及斜拉索分批张拉流程如下。

  (1)挂篮浇筑有索节段（编号Bi）。

  (2)混凝土养护达到设计强度后进行循环预应力束张拉工作。

  (3)挂篮走行到位后调整无索节段(编号：Bi+1)立模标高。

  (4)通过计算确定斜拉索（编号：C j）基准束初张力并张拉基准束。

  (5)无索节段（编号：Bi+1）钢筋安装，并按等张力法原理张拉第一批斜拉索（第一批钢绞线根数：n1），使之达到施工索力。

  (6)完成无索节段（编号：Bi+1）混凝土浇筑：

  (7)按等张力法原理完成该拉索剩余钢绞线张拉(总钢绞线根数：n)，使之达到施工初始索力T j：

  (8)完成主梁预应力循环束张拉。

  (9)重复以上步骤进行后续节段及拉索施工：

2斜拉索分批张拉初始索力确定

  主梁自重作用下的混凝土斜拉桥施工索力可通过刚性支承连续梁法确定，即主梁恒载用

在虚拟连续梁上，该连续梁在斜拉索对应锚固位置采用刚性支承，见图2。则刚性支承竖向反力值R，可用来确定对应斜拉索在恒载作用下的施工索力，见式(1)。

  根据式(1)，拟定斜拉索施工索力T j，之后，即可根据施工计划建立全桥计算模型。根据规范要求适当调整施工索力，使得主梁悬臂浇筑阶段索、梁、塔受力均满足施工要求。成桥阶段采用无应力长度法将索力调整至设计值。同时计算模型将为等张力法提供主梁竖向位移值等参数。

3  单根钢绞线基准束张力确定

传统的等张力法（法国弗雷西内特国际公司以及中国OVM公司均采用此方法）保证了同批逐根张拉的钢绞线力值均匀。但对于分批张拉而言，要保证不同批的钢绞线张力均匀，可采取以下2种方式。方式一：在第二批张拉前对前一批钢绞线张力进行调整，使得单根钢绞线张力一致；方式二：通过理论计算，调整2批张拉的钢绞线根数，使得单根钢绞线张力一致，见图3。

  单根钢绞线力值及其均匀性监测．应在不同批张拉的斜拉索钢绞线上安装压力传感器或磁通量测索计，安装数量不少于3个，从而可直观显示同一批以及不同批目标钢绞线力值均匀性，进而评估斜拉索中所有钢绞线力值的均匀性。斜拉索钢绞线张拉伸长量分析亦可作为钢绞线张力均匀性的辅助评判手段。

5  工程实例

  以某斜拉桥监控计算以及监测成果进行举例说明。首先建立施工阶段全桥计算模型，然后拟定分批张拉索力，通过模型调试得到最终施工索力。

5.1  分批张拉施工索力及分批根数拟定

  根据式(2)、式(3)及表1中斜拉索参数，计算得施工初始索力、钢绞线分批数量。以MC1斜拉索为例，将所有拉索施工索力及分批张拉后斜拉索截面特性输入至计算模型，根据计算结果中主梁应力、线形状况进行调试，最终得到分批张拉斜拉索目标索力见表1。

  根据施工流程，斜拉索C l基准束钢绞线超张拉力值采用112.1 k N，第一批张拉37根后，第一批张拉完成达到目标施工索力4 000 k N;待无索节段浇筑完成，养护过程中对上一个有索节段斜拉索进行第二批张拉施工，即根据此时压力传感器读数，按等张力法张拉剩余钢绞线，最终达到该整索目标施工索力8 575 k N。

5.3钢绞线张力及其均匀性监测

  如图4所示，通过在同一束斜拉索的不同批张拉区域，布置压力传感器，进行钢绞线张力及其均匀性测试，测试结果见表3。

  通过监控测试，表明按此方法进行斜拉索分批张拉索力能够满足设计要求。

6结语

基于等张力法原理的钢绞线斜拉索分批逐根张拉与主梁同步施工及监控技术，在国外某斜拉桥中得到成功应用，根据需要可分3次或2次张拉施工，节省了一部分施工工期，施工期安全可控，施工索力的误差及单根钢绞线张力的均匀性亦在规范容许范围内。索力控制误差为3%以内。该方法对于今后类似PC梁斜拉的桥悬臂挂索施工具有一定的参考意义。

7摘要大体量平行钢绞线斜拉索一般采用等张力法进行逐根张拉施工，由于该方法化整为零，因此极有可能在主梁悬浇过程中占用关键线路工期。为提高施工效率，提出了一种基于等张力法原理的斜拉索分批张拉技术，以满足索梁同步施工要求。同时提出分批张拉初始索力、单根钢绞线基准束张力的监控措施。