赤峰桥主梁为弯梁，桥面拉索索力对钢箱梁产生竖直面内、顺桥向、横桥向3 个方向的力，结构传力复杂，因此拉索布置与索力的优化调整研究十分重要。图5-28桥面拉索布置其次，拉索索力的调整和控制决定桥塔的受力性能。调整拉索索力时，使得桥塔在设计恒载和一半车辆荷载作用下左右两侧应力相等。调整拉索拉力时，应注意减小桥塔受扭。......
2023-07-01
拉索张拉与体系转换优化技巧
【摘要】：B21#索张拉力为4 156 kN，B11#索张拉力为3 994 kN，M22#索张拉力为5 203 kN，M12#索张拉力为5 059 kN。BC11#索张拉力为6 500 kN，BC21#索张拉力为6 500 kN。B22#索张拉力为7 315 kN，B12#索张拉力为7 042 kN，M23#索张拉力为6 898 kN，M13#索张拉力为7 046 kN。图5-42主塔应力6由上图可见，本阶段斜拉索张拉后，主塔3#角点混凝土出现13.7 MPa 压应力。B23#索张拉力为5 653 kN，B13#索张拉力为5 662 kN，M24#索张拉力为7 619 kN，M14#索张拉力为7 574 kN。
主桥的体系转换包括四部分：按顺序张拉斜拉索、按顺序落架、进行桥面铺装以及其他附属设施的安装、部分背索张拉，施工阶段具体见表5 -2。
表5-2 施工阶段描述
（续表）
在主塔施工、斜拉索张拉等作用下，控制主塔各角点的应力状态最为关键。主塔截面的4 个角点编号如图5 -35 所示。
未挂索之前主塔应力如图5 -36 所示。
图5-35 主塔截面的4个角点编号
（1）张拉塔内预应力后张束H1、H1'、H2 和H2'，使主塔近背索侧获得一定的压应力储备，主塔应力1 如图5 -37 所示。
（2）主塔近背索侧有一定的压应力储备，同时主塔近边跨侧的侧面束已张拉锚固。张拉①#索（M21、M11）。M21#索张拉力1 966 kN，M11#索张拉力1 986 kN。主塔应力2 如图5-38 所示。
由上图可见，主塔最大压应力为7.9 MPa，出现在2#角点。主塔非锚固段（编号41～82）无拉应力出现。
（3）张拉后张束H3、H3'、H4、H4'、H5 和H5'，使主塔近背索侧获得较大压应力，以抵抗下一施工阶段拉索张拉产生的拉应力。主塔应力3 如图5 -39 所示。
由上图可见，主塔近背索侧压应力增大，压应力最大值为14.2 MPa，出现在2#角点（主塔近背索侧大桩号方向），同时3、4#角点压应力大幅减少。主塔非锚固段（编号41～82）无拉应力出现。
（4）同时张拉②、③#索，即B21、B11、M22、M12。B21#索张拉力为4 156 kN，B11#索张拉力为3 994 kN，M22#索张拉力为5 203 kN，M12#索张拉力为5 059 kN。主塔应力4 如图5-40所示。
由上图可见，本阶段斜拉索张拉后，主塔近钢箱梁侧3#角点（主塔近钢箱梁侧小桩号方向）混凝土出现较大压应力，最大值为12.7 MPa。近背索侧局部点出现拉应力，最大值为1.2 MPa。
（5）第一次张拉背索。BC11#索张拉力为6 500 kN，BC21#索张拉力为6 500 kN。主塔应力5如图5-41 所示。
图5-36 未挂索之前主塔应力（单位：MPa）
图5-37 主塔应力1（单位：MPa）
图5-38 主塔应力2（单位：MPa）
图5-39 主塔应力3（单位：MPa）
图5-40 主塔应力4（单位：MPa）
图5-41 主塔应力5（单位：MPa）
由上图可见，背索张拉后，主塔锚固段与非锚固段分界处个别点出现拉应力，数值为0.5 MPa，主塔近背索侧重新获得较大压应力储备。
（6）同时张拉④、⑤#索，即B22、B12、M23、M13。B22#索张拉力为7 315 kN，B12#索张拉力为7 042 kN，M23#索张拉力为6 898 kN，M13#索张拉力为7 046 kN。主塔应力6 如图5-42 所示。
图5-42 主塔应力6（单位：MPa）
由上图可见，本阶段斜拉索张拉后，主塔3#角点混凝土出现13.7 MPa 压应力。全塔非锚固段混凝土基本处于受压状态。
（7）第2 次张拉背索：由于上一阶段的主塔3#角点出现较大的压应力，需要对背索进行重新张拉，以减少3#角点的压应力。BC11、BC12 两根索共张拉至11 000 kN，BC21、BC22 两根索共张拉至11 000 kN。主塔应力7 如图5-43 所示。
图5-43 主塔应力7（单位：MPa）
（8）同时张拉⑥、⑦#索，即B23、B13、M24、M14。B23#索张拉力为5 653 kN，B13#索张拉力为5 662 kN，M24#索张拉力为7 619 kN，M14#索张拉力为7 574 kN。主塔应力8 如图5-44所示。
图5-44 主塔应力8（单位：MPa）
本阶段斜拉索张拉后，主塔3#角点混凝土出现16.2 MPa 压应力。
（9）第3 次张拉背索：上一阶段中，3#角点出现很大的压应力，需要对背索进行重新张拉以调整角点的应力状态。BC11、BC12 两根索共张拉至16 000 kN，BC21、BC22 两根索共张拉至16 000 kN。主塔应力9 如图5-45 所示。
图5-45 主塔应力9（单位：MPa）
背索张拉后，主塔各角点应力较为均匀。最大值出现在1#角点，为14.1 MPa。
（10）同时张拉⑧、⑨#索，即B24、B14、M25、M15。B24#索张拉力为9 807 kN，B14#索张拉力为9 102 kN，M25#索张拉力为7 130 kN，M15#索张拉力为7 178 kN。主塔应力10 如图5-46所示。
图5-46 主塔应力10（单位：MPa）
本阶段斜拉索张拉后，主塔各角点应力比较均匀。3#角点最大压应力为13.2 MPa。全塔非锚固段混凝土基本处于受压状态。
桥面拉索张拉完毕，主跨跨中钢主梁大部分上拱，并与支架脱离。边跨由于有压重混凝土，支架仍处于受压状态。张拉结束后主梁位移如图5-47 所示。跨中上拱部分最大值为0.52 cm，边跨最大下挠值为0.57 cm。
（11）落架阶段，体系转换B阶段。落架前，主跨大部分支架已脱空，只有桥头支座附近以及边跨的支架仍处于受压状态。遵循“间隔落架”原则，从边跨P3、P4#墩开始向两侧间隔拆除支架。拆除第一轮后，拆除剩余支架时，仍遵循“间隔落架”原则，直至全部拆除。跨中脱空的支架可在第一轮拆除。主梁落架后主塔应力如图5-48 所示。落架后，2#角点压应力有所增加，达到14.3 MPa。3#角点压应力有所减少。
落架完成后，主梁位移如图5-49 所示，支架全部拆除后，跨中拱起最大处达22.5 cm，边跨下挠最大值为3.6 cm。
（12）桥面铺装。桥面铺装从主跨开始往边跨方向进行，铺装完成后主塔应力如图5-50 所示。铺装结束后，主塔1、2#角点压应力有所减少，最大压应力为10.5 MPa。相应主塔3、4#角点压应力有所增大，3#角点压应力最大值为14.7 MPa。
铺装全部完成后，主梁上拱基本消除，如图5-51 所示。主梁最大位移出现在①#索（M21、M11）和③#索（M22、M12）之间，最大下挠值为3.7 cm。
图5-47 张拉结束后主梁位移（单位：m）
图5-48 主梁落架后主塔应力（单位：MPa）
图5-49 落架结束后主梁位移（单位：m）
图5-50 铺装完成后主塔应力（单位：MPa）
图5-51 铺装完成后主梁位移（单位：m）
（13）第四次张拉背索。BC11、BC12 两根索共张拉至18 389 kN，BC21、BC22 两根索共张拉至18 542 kN。背索张拉完成后主塔应力如图5-52 所示。张拉过程全部结束，主塔各角点应力最大值较为平均。
图5-52 背索张拉完成后主塔应力（单位：MPa）
5.4.3.1 单根拉索张拉
钢绞线均逐根挂索后，用YLSD160-150 千斤顶进行张拉。为使每根索中各钢绞线索力均匀，采用等张拉值法进行张拉，即每根钢绞线的拉力以控制压力表读数为准，并监测传感器读数，如图5-53 所示。挂索前，将监测传感器安装在一根不受外界影响的钢绞线上，安装顺序为：支座垫板— 传感器— 单孔工作锚。张拉时，每根钢绞线的拉力按传感器的显示变化值进行控制。通过上述索力控制方法，索力的均匀性可控制在各股钢绞线的离散误差不大于理论值的±2 % 。
图5-53 斜拉索张拉
5.4.3.2 等值张拉法
斜拉索等值张拉原则如下：
第1、2 根：由于第1、2 根钢绞线承受外套管的自重，为减少套管对单根张拉力造成较大的非线性影响，因此张拉力由该套管的垂度确定。
第3 根：根据整束拉索索力，对主梁及索塔的变形量进行修正，使安装完成后单根索力累计值与设计值接近，避免单根挂索后索力发生较大调整；
第i 根：
Δi —— 第i 根拉索安装时传感器变化值。
第1、2 根补拉时按上式的方法确定。
单根张拉力（第1 根张拉力）的计算方法如下：
F —— 设计索力。
5.4.3.3 低应力锚固技术措施
当单根挂索索力较小时，钢绞线在低应力状态下工作，其夹持质量和夹持效果对施工过程中主体工程的安全尤为关键。因此，应加强拉索低应力下的锚固措施，具体如下：
（1）提高拉索初始控制应力，宜达到0.15R m以上。
（2）拉索应在连续张拉装置内张拉完成，工作夹片不宜出现多次高应力锚固的情况。
（3）单根钢绞线顶压。使用拉索配套的张拉顶压设备，采用专用顶压器对钢绞线进行逐根顶压，总应力不超过钢绞线破断力的0.45 倍，一次性顶压锚固，使夹片锚固后产生相当于0.45R m应力状态下的夹持效果，以适应在低应力状态下的锚固。
（4）防松装置。安装夹片防松装置，使用专用扳手将各空心螺栓旋紧，随时保持对夹片的压紧力。
【注释】
[1]天津城建设计院有限公司的“天津海河赤峰桥设计文件（2005）”。
[2]天津城建设计院有限公司的“天津海河赤峰桥设计文件（2005）”。
[3]个别斜拉索成桥索力达到上千吨。塔壁在两侧各千余吨的水平力对拉之下，必须另设千吨级的预应力索来平衡，需耗用大量预应力索。②主塔锚固段塔身尺寸较小，一般为5 m×6 m，因此该混
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