1 引 言
悬索桥又叫吊桥,是跨越能力最大的一种桥型,主要由主缆、桥塔、锚碇(自锚式又称端横梁)、吊杆、加劲梁等部分组成。在两个高塔之间悬挂两条缆索,靠缆索吊起桥面,缆索固定在高塔两边的锚碇上,由锚碇承载整座桥的重量。根据锚碇的形式分为:自锚式与地锚式。自锚式悬索桥与地锚式的区别是:将主缆直接锚固在加劲梁上,加劲梁内有较大的轴向力;地锚式需要有大型的锚碇结构。
自锚式悬索桥相对于地锚式悬索桥有以下特点:不需修建大体积锚碇,工程造价低;加劲梁承受主缆传递的压力,使得结构刚度提高;自锚式悬索桥结构外部静定,不受地质条件影响。由于其保留了传统悬索桥的造型,而且可以结合桥位地形灵活布置,既可做成双塔三跨的悬索桥,也可做成单塔双跨的悬索桥;自锚式悬索桥其构造简单、受力明确、抗震性能好、轻型美观,是中等跨径桥梁中具有竞争力的桥型,有很好的社会效益。
2 江山北关大桥主桥概况 本文来源:考试大网
江山北关大桥桥跨(见图1)的主径为40 m+118 m+40 m,桥宽为24m,主跨缆索矢跨比为1/7。跨中主缆离桥面3m。主跨和边跨缆索均采用二次抛物线线形,每根缆索由19股127&5.1mm平行钢丝索组成。钢丝的极限强度为1670MPa,主缆直径280 mm。缆索两端采用冷铸锚具,主缆跨过桥塔顶的铸钢索鞍,经过散索套后,呈辐射状分散开,穿过各自导管锚于加劲梁的端横梁上。主塔是2根塔柱和塔顶及桥面2个横梁组成的两层门式钢筋混凝土框架结构。桥面以上塔高23m,全高35.77m,塔柱采用矩形实心截面,由塔顶处的250cm×150cm渐变到桥面处的250cm×200cm,塔顶设置索鞍。桥面处伸出牛腿用以支承钢筋混凝土加劲梁。加劲梁为双主梁截面形式,采用现浇钢筋混凝土梁格体系。每个塔柱两侧各设1 根主梁,每根主梁高2.0m,宽1m,采用C50混凝土;对应于加劲梁的吊杆处均设置预应力混凝土横梁,中间横梁高1.8m,宽0.4 m;加劲梁两端设置强大的锚碇,尺寸为高4.35×7.95 ×24.0m,用于锚固主缆索并用作压重。吊杆采用127&5.1mm 高强镀锌钢丝组成的成品索,双层PE保护层,冷铸锚锚固体系。吊杆上端与索夹采用叉耳板销接,下端锚于加劲梁底部,从梁底张拉。吊杆基本间距5m,全桥共72根。 来源:考试大的美女编辑们
图1 江山北关大桥主桥构造图(单位:厘米)
该工程2003年9月18日开工,2005年4月30日胜利通车。经过三年的运行和测试,结构性能良好,本人作为该桥的现场监理,对自锚式混凝土悬索桥施工监理点滴体会作一阐述。
3 自锚式悬索桥监理体会
3.1 成立合理的项目监理组织机构
工程监理是高智能的技术服务,要保质保量完成监理任务,成立合理的项目监理组织机构是前提。
本项目实行总监负责的直线制组织形式。配备人员7名,高级工程师4名,占57%。为了加强全桥监理工作的组织管理,严格工作纪律、提高监理工作质量与效率,项目监理办制订、实施以下工作制度:工地会议制度、施工监理工作报告制度、监理工作考核制度等。使大桥的各项宏观规划与微观措施都落到实处,也使监理工程师在工程管理中的地位与作用得到有效发挥。
为突出悬索桥的技术管理,本项目特聘请李总任副总监。李总曾担任标准跨径为1385米悬索桥------江阴长江大阴副指挥长,具有丰富的设计、施工、监理经验。
3.2 严把施工组织设计与技术方案审查关。 考试大-全国最大教育类网站(www.Examda。com)
做好施工组织设计和施工技术方案的编制与审查工作,是工程施工顺利进行、保证工程安全质量和工期的重要措施之一。监理工程师通过施工组织设计和技术方案的审查,对施工前的技术准备工作严格把关,督促承包人提前对后续施工进行系统的设计和准备,对确保大桥建设的顺利进展,避免重大安全质量问题,加快施工进度起到非常重要的作用。监理工程师对质量的预控作用得到充分的体现。
3.3 严把测量控制管理关
3.3.1 建立与管理施工测量控制网 来源:考试大的美女编辑们
施工控制网的质量直接影响到工程的整体质量。根据工程测量规范和北关大桥大跨径桥梁施工阶段测量控制要求,总监办与现场指挥部共同建立北关大桥施工测量控制网,负责控制网交桩和复测管理。
3.3.2 对施工放样的检查与监控
本项目部配有尼康全站仪,施工放样的检查,测量监理工程师在施工单位放样后,测量监理工程师用本项目部仪器复验,达到规范要求才能进行下一道放样。鉴于悬索桥主缆架设线形监测的施工监控工作的重要性,此项工作指挥部委托大连理工大学具体实施。
根据测量成果汇总情况,北关大桥工程施工完成后,主要测量指标满足要求。
3.4 认真编制好监理实施细则,严格按监理实施细则开展工作,严把工程质量关
监理细则是指导监理工作开展的文件。通过对监理实施细则的书写,让现场监理人员增加对工程的认识程度,使他们更加熟悉图纸,熟悉施工、监理规范。有利于保证工程的质量。下面以锚碇、主缆的架设、吊杆的张拉为例简述监理要点。
3.4.1 锚碇的监理要点
如图2:5#、8#墩端横梁(即锚碇)尺寸为4.35×7.95×24.0m,一次浇注C40的混凝土830m3,属于大体积混凝土。由于水泥水化热的作用,混凝土浇筑后历经升温期、降温期、稳定期3个阶段,在这个过程混凝土的体积随之伸缩,若各混凝土体积变化受到约束就会产生温度应力,如果该应力超过混凝土的抗裂能力,就会产生裂纹。 监理目标为:混凝土的中心温度与表面温度之间、混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值均应小于20℃;当结构混凝土具有足够的抗裂能力时,不大于25℃-30℃。因此对锚碇的监理细则重点:严格控制混凝土原材料的同时,要求施工单位进行“双掺”技术;混凝土内部预埋水管,通水冷却;用麻袋等实行外部混凝土保温;锚碇温控施工的现场监控。
3.4.2 主缆施工的监理要点
主缆是悬索桥最具特色的部分,主缆的安装是否达到设计要求,是桥梁成功的关键。(1)安装的准备工作。主缆常加工成正六边形式,在工厂预制好的平行钢丝绳股绕在卷筒上,运到工地进行安装,其架设步骤:先将索股整成到正六边形,利用牵引绳把各根绳股张挂在设置在锚碇处的一对锚头上,在所有的绳股都正式就位后,进行紧缆作业,各股的总截面被压成圆形。整索:外形整成六边形,整形时保持钢丝平顺,不能交叉、扭转,不许损伤钢丝。(2)基准索安装。基准索安装时,垂度调整须在温度稳定时进行,温度稳定条件是长度方向索股温差不大于2度,横向索股温差不大于1度。基准索股调整:应测定基准索股下缘的标高及跨长,塔顶标高及变位,主索鞍偏量,主缆垂度和标高、气温、索股温度等值后计算决定其调整量。基准索股标高必须在此温度稳定时进行测量,三次测出结果误差在允许范围内时取三次的平均值作为该基准索股的标高绝对垂度调整。索股标高允许误差:基准索股中跨跨中+L/20000(L为跨径),最好不出现负误差。一般索股相对垂度调整:相对于基准索股的垂度调整,按与基准索股若即若离的原则进行调整。(3)索股就位后进行紧缆。紧缆分两部进行:预紧缆和终紧缆。预紧缆时把主缆全长分为若干区段分别进行,以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带采用边紧缆边拆除,不能一次全部拆除。预紧缆完成处必须用不锈钢带捆紧,保持主缆的形状,不锈钢带的距离为5-6米,预紧缆的目标空隙率宜为26%-28%。终紧缆用专用的紧缆机把主缆整成圆形。其作业可以在白天进行。终紧缆的方向宜向塔进行,当空隙率达到设计要求时,在紧缆机附近打上两道钢带,其间距可为100MM,带扣放在主缆的侧下方(见图3)。正式紧缆质量控制:空隙率满足设计要求,偏差为±2%;不圆度不超过主缆设计直径的5%。
3.4.3 吊杆的张拉的监理要点
自锚式悬索桥在施工控制中的受力比较复杂,难点在于:主缆从空缆状态到成桥状态的位移较大,其非线性特征明显, 主缆的线形控制难度较大;主缆的线形和内力、吊杆力、加劲梁的线形和内力、以及索鞍和索塔的位置必须相互协调,控制参数较多,并且相互影响;在张拉吊杆时,后张拉的吊杆对已经张拉的吊杆力有影响,从张拉力到目标力的变化规律比较复杂,难以把握;目前已经建成的自锚式悬索桥张拉吊杆的次数偏多,如何能够用较少的张拉次数达到理想的成桥目标是一个难题。
江山北关大桥由大连理工大学施工监控。通过计算,分三次张拉。张拉完毕后,再进行一次全面检查,没有达到设计控制力的重新调整。张拉前监理认真检查千斤顶与油表的标定,一定要配套使用;认真校核张拉力换算成油表的读数;张拉过程监理全过程旁站。第一轮张拉控制,以主缆位移作为控制量;第二轮张拉,采用双控,以主缆位移为主,吊杆拉力为辅;第三轮张拉,以吊杆拉力为主控制。
4 总 结
已建成的江山北关大桥(见图4),线形优美,得到设计、业主的好评。组建一支适应悬索桥特点的监理队伍是做好悬索桥监理的前提;掌握悬索桥工程特点,编好监理实施细则,完成监理任务;安全监理是监理的重点;施工过程中的监理和监控是按理想状态建成自锚式悬索桥的关键,悬索桥涉及业主、施工、监控、分包等多家单位,监理的协调尤其重要。