武汉市江汉三桥(晴川桥)系杆施工技术总结

武汉市江汉三桥（晴川桥）系杆施工技术总结

中铁大桥局集团三公司 佟雅玲

武汉市江汉三桥位于长江与汉水两江交汇处。桥式为下承式钢管砼无铰拱桥，造型独特、宛如一道绚丽的彩虹飞越汉江两岸。主桥净跨280米，净高56米，净矢跨比F/L=1/5，在我国同类桥梁中跨度最大，被誉为“亚洲之最”。该桥全长302.926米，桥面宽26.4米，其中行车道宽15米，为双向四车道。主桥荷载为汽车—20级，验算荷载为挂车—100，设计车速为40km/h，桥两侧各设2米宽的人行道，人行荷载为3.5KN/m2，上、下游行车道与人行道之间各对称平行布设系杆18束（19股φ15.24mm钢绞线）和2束（13股φ15.24mm钢绞线），共计40束，锚固于主桥拱座两端，系杆用锚具分别为OVMXG-19TH.O和13TH.O两种型号。系杆安放在钢箱内，上面用钢盖板及砼Π型板进行双重防护。桥式及 佟雅玲（1958-），女，助工，1981年毕业于武汉铁路桥梁学校，2000年毕业于长沙铁道学院

钢管拱桁架南、北两岸吊装完成第5节段后，为确保钢管拱桁架在斜拉扣挂悬拼吊装施工阶段桥梁结构的安全，避免两岸拱脚基础钻孔桩安装阶段承受过大的水平力，设计上采用张拉临时系杆的方法来平衡钢管拱吊装后序施工阶段产生的水平力。临时系杆分三次张拉，第一次张拉时间在1999年11月16日，单根拉力至1960KN；第二次在11月18日张拉至2489KN；第三次在钢管拱合拢后2000年2月26日张拉至3570KN。永久系杆首次张拉始于2000年3月16日，张拉16#、35#、15#、36#4束系杆后，拆下2束临时系杆。永久系杆即开始长达一年施工历程。

1、施工布置：在先预制张拉施工小平台上、下游及南北两岸各布置一台经校验合格的YCW-400型千斤顶，相应配套油泵、油表；汉阳岸上、下游缆索吊机塔架后支腿前分别设置一台5吨卷扬机，用作牵引系杆，使之就位；汉阳、汉口岸拱座下游侧各设置F023B塔式吊机一台，最大吊重：10吨。

2、施工方法：由5吨卷扬机用φ21mm钢丝绳牵引自汉口往汉阳岸沿系杆孔道牵引就位，要求从下向上依次安装，上下游对称安装。安装前先将孔道疏通和把孔内、钢箱内杂物清洗干净并吹干孔内积水，同时将孔口锚板杂物清除干净。

系杆张拉采用对称同步（串动）式张拉法，上下游与两岸同时进行，张拉加载要求缓慢进行。

3、系杆施工张拉工况如下：

钢管拱拼装架设第5节段→张拉2束临时系杆→钢管拱合拢后，拆除临时系杆、松扣锚索→张拉第三排（16#、35#、15#、36#）系杆（累计4束）→泵送钢管拱缀板砼及钢管（5#、8#、6#、7#）砼→第三排系杆全部张拉完（累计12束）→钢管拱（1#、4#、3#、2#）全部泵送完→张拉第二排4束（累计16束）→横梁全部架设完→张拉第二排4束（累计20束）→安装完所有纵梁→张拉第二排4束及第一排2束（累计26束）→安装钢箱盖板及系杆Π型板→张拉第一排10束（累计36束）→桥面及附属结构全部完成任务→张拉第四排4束（累计40束）。

4、工艺流程：系杆进厂检验→穿索→安装锚具→上夹片→上限位板→安千斤顶→安工具锚→张拉→初始张拉15%→做伸长量初始标记→张拉35%→测伸长量→张拉65%→测伸长量→张拉80%→张拉100%→测伸长量→松油泵截止阀→油压表缓慢回零→活塞回程→量锚塞外露量→永久系杆锚固。

二、施工操作注意事项

1、系杆进场必须经过严格检验，合格后方可使用；

2、千斤顶、油表均应经过校验；

3、系杆安装时，应注意保护好保护层，严防损坏和挂伤保护层；并将钢箱内进行清理，滚轴应上油使其能自由转动；

4、系杆张拉时，千斤顶后面严禁站人，油泵油管应完好无损，强度足够；

5、临时系杆张拉好后，应加强保卫和守护，严防过往船只碰挂以免危及桥梁安全。

三、技术要求及质量控制：

1、技术要求

1）系杆设计值、控制力及伸长量如表一：

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2）系杆安装要求双对称进行，最大差别不大于2束。

3）安装前要求现场对系杆孔进行编号标识。安装号为：15、16、35、36号等。先张拉内侧16、35号系杆。控制张拉力Nk=2824.9KN。

4）双对称可分三级放松临时系杆，最大差别＜300KN，并最终拆除。

5）两端张拉且两肋对称进行（允许最大差值＜200KN。）张拉其它系杆要求同上。

2、质量控制：

1）实际施工中永久系杆张拉是以设计张拉力为主，伸长量和拱座承台位移进行校核进行控制。系杆张拉力用油表读数进行控制，系杆张拉伸长量控制在±6%内，张拉每个施工阶段完成后拱座位移控制在±19mm内。每一个施工工序完成后，我们均把钢管拱测点顶面标高、两岸拱座承台的位移书面报告监理工程师及设计单位。发现问题及时协商、酌情处理。

2）系杆使用材质及规格：永久系杆是PC钢绞线，规格为1×7-15.24-1860，使用的技术标准为ASTM A416-90a（美国标准），钢绞线抗拉极限强度为1860MP，屈服强度为1675MP。

3）施工中严格执行《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-89）；及《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-94）。

四、竣工验收

张拉施工严格按照设计程序进行，最后8束是2000年12月29日张拉至设计控制力50%，2001年3月26～30日设计院通知对上面8束进行补张至100%和80%，设计要求为了主桥的安全、顺利运营，要在夏季高温40°C，冬季低温-2°C以下，建议各观测三次主墩位移，结果报告设计单位，决定是否张拉封锚。

需要说明的是：现行规范《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-94）关于钢管混凝土拱的标高、偏位，是在前几年工程实践积累中制订的，当时多为100m及以下中、小跨径，200m以上的大跨是近年发展起来的，还没有针对300m左右大跨钢管拱的标高、偏位控制标准。施工中难免设计单位对偏差要求进行更改。

工程竣工后检查验收，测得拱座承台位移如下：

汉阳岸拱座：上游偏汉口13mm，下游偏汉口17mm；

汉口岸拱座：上游偏汉阳6mm，下游偏汉阳7mm；

上游测累计拱座承台位移△=13-6=7mm（偏汉口岸）；

下游测累计拱座承台位移△=17-7=10mm（偏汉口岸）；均＜±19mm，满足设计要求；

测量钢管拱标高偏差：上游：-364mm；下游-360mm。

成桥竣工后动、静载试验，及其它各项均在设计允许范围内。

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五、施工不足及尚待改进的问题：

1、施工不足：

在永久系杆施工中，监测拱座承台位移南、北两岸及上下游位移并不完全对称及相等，分析其原因主要有：

1）连接拱座的小横梁相对拱座、拱肋太柔弱，施工中会有轻微变形；

2）每个拱座下有4个高桩基础，两岸共计16根桩，而每个桩基的刚度、与基岩联结情况都不尽一致；

3）施工中系杆上、下游对称张拉、两端同时张拉不可能完全同步；

4）温度变化也会有一定影响。

2、值得商榷的问题：

1）系杆永久性分析：系杆的防护及使用自然条件由于斜拉束，疲劳幅度约20MP，远小于斜拉束，最大使用应力约0.55σby，略高于斜拉索的0.5，预计其寿命会长于斜拉索，可作为永久型式。

2）系杆的锚固形式：系杆作为体外束，是近几年来在我国桥梁建设中兴起使用的新产品，其锚固形式有永久型和可换型两种。主桥设计总说明中提出若干年后更换系杆可用卡式千斤顶逐股松索后抽换。然而，我们从二000年五月柳州厂出《HVM拱桥拉索锚固体系设计施工参考》产品介绍一书中得知：江汉三桥使用系杆属永久锚固式系杆拉索结构，不属于可换索式系杆结构，是否应将系杆束按永久型处理，按照厂家的要求采取对锚固端进行压浆封端固定处理尚须商榷。

3、结语：系杆施工是江汉三桥继钢管拱合拢后的又一重大施工项目，也是该桥建设的最后一项工程。中间交叉施工环节多，技术要求高，施工要求精，历时时间长，于是系杆施工的成败关系到整个桥梁施工质量，通过江汉三桥系杆施工的具体实践，积累了宝贵经验将为下一步建设同类拱桥的系杆施工提供有益的借鉴。

2001年5月12日 4