斜塔空间扭索斜拉桥拉索定位施工工艺

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斜塔空间扭索斜拉桥拉索定位施工工艺

□文/刘贵锋

【摘要】：结合承德滨河新城三纬路跨滦河特大桥的工程实例，介绍了准确定位梁上锚

拉板组合结构和塔上索导管的方法，解决了斜塔空间扭索斜拉桥斜拉索定位的问题。

【关键词】：斜塔；空间；扭索；斜拉桥；定位

斜拉桥主要作为一种大跨度桥型，随着城市景观要求的提高，逐渐以各种不同的造型出现。承德滨河新城起步区三纬路跨滦河特大桥是滨河新城起步区建设工程中重要的构筑物，桥梁景观要求很高，为一座斜塔空间编花扭索设计的异形斜拉桥。斜拉桥拉索的定位主要取决于梁上索导管和塔上索导管的精确定位，对编花扭索设计的斜塔斜拉桥而言，离索塔根部越近斜拉索与索塔侧面的夹角越小，致使塔上索导管长度自下而上不断变大，增加了定位难度；同时要保证索的空间距离，防止相撞，这都对斜拉索的定位提出了更高地精度要求。

布置9对，梁上锚点顺桥向间距9.0m，塔上锚点间距6.5m。共计7-163、7-223、7-253三种型号拉索。

主梁拉索锚固区主承力锚板厚60mm，在锚拉板上沿拉索的方向设置两对加劲肋，板厚25mm，分别位于索管的上下两侧。拉索管采用壁厚30mm的无缝钢管，采用双面焊于锚拉板上，顺索管方向在索管外侧设置6道加劲肋。拉索锚垫板采用厚80mm的厚钢板，分别与锚拉板、索管以及索管加劲肋焊接。见图1。

锚拉板

加劲肋

Y

X

锚垫板

与主梁焊缝

索管

斜拉索

1工程概况

大桥由主桥和引桥组成，主桥采用斜塔空间扭索双索面斜拉桥方案，跨越滦河，主梁为296m钢混凝土组合结构，引桥为36m跨现浇箱梁。桥梁全长332.0m，桥面全宽为40m。主塔为A字形斜塔，向边跨侧倾斜75°，桥面以上主塔高107.1m。

主塔下塔柱为实心矩形断面，高10.37m。中塔柱为两肢，均采用薄壁箱形断面，为拉索锚固区。塔轴线顺桥向夹角为75°左右，横桥向夹角为82.3°。索塔汇合前横桥向为4.5m等截面，顺桥向为变截面；壁厚顺桥向1.2m，横桥向为1.0m。

上塔柱为单肢，采用薄壁箱形截面，高为17.9m。索塔均采用C50混凝土现浇。

斜拉索为直径7mm的高强度低松弛环氧涂层平行钢丝，采用PE护套。斜拉索主跨布置12对，梁上锚点顺桥向间距为12.0m，塔上锚固点间距4.6m，边跨

图2

索导管

斜拉索

图1锚拉板组合结构

塔上拉索锚固区为索导管加锚垫板形式。斜拉索两端均采用配套冷铸锚并在套筒内安设阻尼橡胶减振器。见图2。

主塔

锚垫板

锚固块

塔上拉索锚固区

拉索交叉处索间净距较小，最小的Z9Z10拉索净

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第29卷增刊

距仅为57mm，这对斜拉索的定位提出了更高地精度要求。

2斜拉索线形的确定斜拉索处于好的受力状态，保证其应有的理论空间线形，保证锚固端锚垫板与斜拉索垂直是每一座斜拉桥施工中控制的重点。由于其上下两端分别有索导管，定位斜拉索的过程即知道上下锚点后定位索导管角度的过程。

要精确定位斜拉索，必须准确知道斜拉索在成桥后的空间各点坐标，然后确定上下索管的空间位置，即锚点坐标和索管空间角度。斜拉索成桥后的空间线形为悬链线形状，该悬链线的具体坐标由上下锚点坐标、单延米质量、斜拉索张拉力、斜拉索弹性模量、钢丝束公称面积等决定。

在excel表格中编写悬梁线方程坐标生成程序，每一根斜拉索生成100个坐标值，然后在autocad绘图软件中，绘出由这100个坐标相连的折线，即可近似认为是该斜拉索悬链线。在悬链线上分别找出索导管出口对应的中心点，下锚点索导管为等长度1.28m，上锚点于角度的不同，每个索导管长度不同，可以通过三维作图法利用索塔侧面进行剖切找到索导管出口中心点，分别与两个锚固点相连，即可得出上下索导管的控制中线。见图3和图4。

索导管长度1.28m

索导管出口中心点

下锚点

图3锚拉板索导管中心线

上锚点

索导管出口中心点

图4

塔上索导管中心线

3锚拉板组合结构的定位锚拉板组合结构是经过工厂组焊预制运到施工现

场的。故锚拉板在现场的定位要根据索导管中线确定，要保证锚拉板定位在斜拉索所在竖直面内。其定位时以下锚点为基准点，然后控制索导管中线空间角度来实现精确定位。见图5。

B

HΔAA’

B’

图5锚拉板组合结构定位

1）首先在钢桥面上，使用全站仪分别施放出下锚点A和索导管出口中心点B两点的投影点A’、B’，即确定了锚拉板所在的竖直面。

2）吊装锚拉板组合结构至该竖直面内，就确保了索导管中线的水平投影角度。

3）通过autocad测量出AB两点的理论高差ΔH，再使用水平管来调整对应两点的高差值，使其达到ΔH，就确定了索导管中线的竖直投影角度。

4）通过吊垂线的方法使下锚点正对其投影位置。5）竖直移动，调整锚拉板组合结构至理论高程以上一定距离，配切锚拉板下口，然后调整高程至理论高程，焊接锚拉板组合结构。

需要说明的是：

1）由于钢梁固结端在主塔根部，测量在钢梁上放点时必须考虑温度的影响，即需要根据当时钢梁的测量温度，对平面坐标进行修正，离主塔越远的斜拉索，其与水平面的夹角越小，不考虑温度影响，对索长的影响较大，而对斜拉索是否在索导管出口的中心影响不大，但是要保证A’B’两点放点时的温度不应有差别；

2）锚固点A要考虑钢梁安装标高与成桥标高不同的影响，即考虑该处的钢梁安装预拱度，靠近索塔越近的斜拉索，其与水平面夹角越大，如不考虑预拱度影响，将对索长的影响较大，但如果保证了AB两点的高差控制，对于斜拉索在不在索导管出口的中心影响不大。

4塔上索导管的定位塔上锚固区是由锚块、锚垫板、索导管组成。三种型号斜拉索锚杯直径分别为270、315、335mm，对应索导管截面尺寸分别为ϕ299mm×8mm、ϕ351mm×10

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mm、ϕ377mm×13mm。4.1索导管的加工索导管一端与锚垫板垂直焊接，而另一端是被塔的侧面斜切而成的椭圆形斜截面。对一般的斜拉桥，不同索导管长度几乎相同且斜截面椭圆接近于圆形，方便制作；而由于本工程斜拉索为编花扭索设计，致使塔上自下而上的索导管逐渐增长，相应斜切口逐渐增大，位于最上的Z1拉索，索导管最长达10.13m，斜切口椭圆长轴更是达到了1.66m，给制作和安装带来很大难度。

在塔上先预埋整管，浇筑完成后，根据塔的侧面现场切割索导管的方法相对好操作，但由于索塔施工采用了液压自爬模模板体系，模板需要留大缺口且每节段不在同一高度位置，破坏严重，造成模板的极大浪费，模板制作拼装也困难，影响进度。综上考虑，决定在地面上先预制出带斜切口的索导管，与锚垫板焊接成整体，直接吊装就位。这无疑带来了制作和安装难度，需要精心控制。

利用autocad三维操作，先切割形成该索导管和锚垫板的实体模型，然后做出该实体的加工图。

加工时，为更好地切割出椭圆，在桥面上搭设操作平台，利用水平放置的2cm厚钢板作为水平切割面，把619.5cm长圆管倾斜吊装放到搭设的平台上，保证位于竖直面内，使椭圆长轴两个端点位于水平钢板的顶面面内，用直尺沿钢管四周水平画标记，即确定了椭圆的切割线，然后采用气割切割即可。

把加工完成后的索导管与锚垫板进行焊接。由于斜塔扭索的设计，锚垫板边线与锚块边线平行，而与索导管斜切口长轴在锚垫板上的投影线不平行，有一定角度，故焊接时要精确确定该角度。4.2索导管的定位安装以上锚点A为定位基点，控制索导管的中线位置；由于斜切口为椭圆形状，其中心线并不好确定，为了更容易精确定位，以斜切口尖点B为另一控制点；以上两点并不能确定索导管的空间位置，还需要通过锚垫板的高差ΔH作为另一控制条件。基于以上几点精确定位后通过劲性骨架和钢筋对索导管进行焊接固定。

通过三维坐标对AB两点放点时，要考虑索塔目前工况下预偏预高值的影响，由于每根斜拉索索导管安装对应每个工况且索塔随着工况的不同，预偏值影响

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很大，如不考虑横向预偏值的影响，很可能造成空间斜拉索相碰；如果不考虑顺桥向预偏值和预高值的影响，将对计算索长产生影响。见图6。

A

上锚点索导管

锚垫板锚块

HΔ索导管斜切口尖点

B

图6塔上索导管定位

索塔采用分段浇筑，分段高度4.5m。由于最上几根斜拉索索导管特别长，跨越3个浇筑节段，对这些索导管的安装，必须分段进行，在中间焊接连接时，要做好标记，注意保持索导管斜切口尖点与锚垫板的对应关系。

5斜拉索定位安装斜拉索的定位主要取决于上下锚点和索导管的定位，在保证索导管的定位后，基本就确定了斜拉索位置，但安装时，还要采取一些措施，如焊接定位块等确保斜拉索锚具中心在锚点上。

6结论本桥梁是斜塔空间编花扭索斜拉桥，其独特结构形式，给斜拉索上下锚固点的定位造成了很大难度。由于斜塔的原因，索塔施工过程中，必须张拉斜拉索以保证索塔内部的受力，但这也造成了索塔施工的需要不停调整预偏值，充分利用autocad三维建模知识，求出精确控制点坐标并精确计算预偏值，方能从理论上控制好定位问题。实际现场操作时，还要综合考虑温度、变形的影响，制定科学合理的测量方案并制定准确有效的加工定位方案，保证斜拉索最终的准确定位。

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□□中图分类号：□文献标志码：U443.38□文章编号：编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2019.S1.009

1008-3197C

（2019）S1-22-03□□收稿日期：DOI作者简介：2019-03-11

刘贵锋/男，1980年出生，高级工程师，天津城建集

团有限公司，从事桥梁工程施工技术管理工作。