懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工檢測討論
2018-01-22
1.上部結(jié)構(gòu)施工檢測技術(shù)
對懸索橋上部結(jié)構(gòu)進行全過程的質(zhì)量檢測是檢評工作的主要內(nèi)容和成功的關鍵。在完成錨錠、索塔施工后即按下述流程施工橋跨結(jié)構(gòu):安裝索塔塔頂?shù)鯔C→架設施工牽引系統(tǒng)→安裝貓道→安裝索鞍→架設主纜→安裝索夾和吊索→吊裝鋼桁架加勁梁→施工橋面和主纜防護。根據(jù)上述施工流程、點及其施工階段結(jié)構(gòu)受力征，其施工過程分為兩個階段:一是主纜架設階段，即從裸塔開始至成纜(空纜)階段;二是鋼桁架加勁梁吊裝架設階段，即從空纜狀態(tài)開始至成橋階段。其實測項目隨各施工階段控制目標的不同而異。結(jié)合某大橋的特點，重點介紹上部結(jié)構(gòu)制造安裝過程中表面涂層厚度、主纜空隙率、錨跨索股張力及鋼桁架加勁梁檢測技術(shù)的實踐情況。
1.1表面涂層厚度檢測
主纜、吊索、鞍座及加勁梁的防腐涂裝，是懸索橋施工的重要步驟，也是延長懸索橋使用壽命的重要措施，對于主纜尤其重要。吊索也可以更換，鋼桁加勁梁可以局部維修甚至更換，但主纜、鞍座卻不能。某大橋工程區(qū)域由于空氣濕度大可能產(chǎn)生腐蝕，對結(jié)構(gòu)的防腐非常不利，結(jié)構(gòu)的表面防腐涂層厚度應予以充分的重視。大橋?qū)τ谥骼|和加勁梁的防腐涂裝設計均采用重防腐涂料系統(tǒng)，并在錨室內(nèi)采用除濕系統(tǒng)以防止錨室內(nèi)裸露的索股腐蝕。結(jié)合大橋的點，主纜錨頭、鞍座的涂層厚度作為檢測的重要指標，吊索、鋼桁加勁梁的涂層厚度作為參考指標未列入評定范圍。主纜錨頭、鞍座的涂層厚度檢測方法及要求如下:
(1)檢測時間。采用套筒式熱鑄錨，加工完后進行熱鍍鋅處理;鞍槽加工完成后，內(nèi)表面進行噴鋅處理;索股和鞍座安裝之前進行涂層厚度檢測。
(2)檢測方法。采用磁性覆層測厚儀進行測試，精度達1μm。
(3)檢測標準。
(4)外觀質(zhì)量檢測。涂層的化學成分必須符合設計和有關技術(shù)規(guī)范的要求，表面平滑，涂層完好，無銹跡。
(5)覆層測厚儀實測。索股錨頭設計允許偏差≥100μm;鞍槽設計允許偏差≥200μm。
1.2錨跨索股張力檢測
在施工第一階段，施工的控制目標是確保主纜線形最大限度地逼近設計空纜狀態(tài)，因此，在主纜架設階段，檢測的主要任務包括:主纜緊纜檢測和空纜狀態(tài)錨跨索股張力，待檢測合格后方可繼續(xù)第二階段施工。在施工第二階段，施工的控制目標是成橋狀態(tài)時主纜和鋼桁加勁梁的內(nèi)力和線形最大限度地接近設計成橋狀態(tài)，防止施工過程中結(jié)構(gòu)出現(xiàn)超限應力，因此，在鋼桁加勁梁吊裝架設階段中，檢測的主要內(nèi)容包括鋼桁加勁梁拼裝連接質(zhì)量和成橋狀態(tài)錨跨索股張力。
在實踐過程中發(fā)現(xiàn)“預應力錨固系統(tǒng)安裝”中的實測項目“拉桿軸線偏差”，如按照《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》中全站儀的方法操作不便，且難以保證精度要求?？紤]到拉桿軸線偏差檢測目的是保證每根索股對應的兩根拉桿力平衡，因此，通過在錨跨索股張力檢測過程中，同時對拉桿力平衡狀態(tài)進行檢測評定，用“拉桿軸力偏差”替代“拉桿軸線偏差”，簡化操作。
根據(jù)以上分析，錨跨索股張力檢測方法及要求如下:
(1)檢測時間?？绽|狀態(tài)檢測時間為索鞍最上緣一層索股被鉛塊壓緊后集中檢測;成橋狀態(tài)檢測時間為完成二期橋面鋪裝后集中檢測。
(2)檢測方法。采用穿心式鋼弦頻率法壓力傳感器(壓力環(huán))，精度為0.1kN，索股錨頭通過錨固連接器上的拉桿與錨體連接，在索股錨頭上放置兩鋼框架，千斤頂和壓力環(huán)先后穿過拉桿，擱置再鋼框架上，每個千斤頂?shù)乜刂普{(diào)整拉桿的拉力，對于每個拉桿利用千斤頂頂起和回油不斷調(diào)整傳感器前的螺母，直至傳感器的讀數(shù)滿足要求，再將螺母擰緊。
(3)檢測標準。兩拉桿受力是否平衡，拉桿拉力相對誤差±2%;索股張力與設計值偏差，索股張力相對誤差±3%。經(jīng)驗收符合要求后進行擠纜工序。
1.3主纜空隙率檢測
主纜索股架設完成后，采用專用擠緊機將架設后略成六邊形的索股群擠壓成圓形，并用鋼帶捆扎。空隙率的大小直接影響主纜直徑，而主纜直徑偏大或偏小都會影響索夾的安裝，且隨著鋼桁梁吊裝的進行，主纜受力越大而截面越小，將致使已裝索夾松動下滑，因此在緊纜時要嚴格控制主纜空隙率的大小，使其盡可能地滿足設計要求，為索夾安裝做好準備，經(jīng)檢測符合要求后方可進行索夾的安裝工作。檢測方法及要求如下:
檢測時間。主纜索股架設完成后進行緊纜，待達到空纜設計線形后，確定索夾安裝位置再進行主纜空隙率的測定。
(2)檢測方法。用鋼圈尺測量主纜周長，根據(jù)測定主纜周長換算成直徑，然后計算出緊纜后的主纜空隙率，其計算公式(1)如下:
(1)
式中:k為主纜空隙率;n為鋼絲總數(shù);d為鋼絲直徑;D為緊纜后主纜直徑。
(3)檢測標準。在一般部位的目標空隙率為(20±2)%，索夾部位為(18±2)%。經(jīng)驗收符合要求后開始進行索夾的安裝和緊固。
1.4鋼桁架加勁梁檢測
懸索橋索夾安裝完成后，進行鋼桁架梁吊裝。我國現(xiàn)有的大型懸索橋多采用具有良好氣動外形的鋼箱加勁梁。但由于山區(qū)運輸條件差的限制，大型鋼箱節(jié)段無法通過山區(qū)現(xiàn)有等級不高的公路運輸，只能采用單件運輸、現(xiàn)場組拼的桁架式結(jié)構(gòu)，桁式加勁梁成為山區(qū)懸索橋的一個顯著點。
而考慮到現(xiàn)場風、雨、雪、霧等不利于焊接施工的氣象較頻繁的征，桁架式加勁梁，無論是節(jié)段拼裝還是吊裝后的梁段互連，均采用高強螺栓連接型式，盡量減少現(xiàn)場焊接工作，以保證施工質(zhì)量。鋼桁架采用整體節(jié)點技術(shù)，各桿件均為工廠組焊件，為減少鋼桁梁桿件的現(xiàn)場拼裝連接，將弦桿連同一個或兩個節(jié)點在工廠焊接成整體，現(xiàn)場用高強螺栓連接成桁架。全橋共分71個節(jié)段組拼安裝，節(jié)段最大吊裝長度12.8m，每個節(jié)段在工地拼裝場地組拼，采用無支架纜索吊裝就位拼接，較輕型的桁梁設計，可以減小桁架桿件、節(jié)點的尺寸和重量，節(jié)段最大吊裝重量91.6t。
鋼桁架梁作為大橋的主要受力構(gòu)件，為確保各節(jié)點的使用安全，鋼桁架梁節(jié)點間高強螺栓連接質(zhì)量是關鍵因素。高強螺栓終擰扭矩檢測方法及要求如下:
1.4.1檢測時間
(1)依據(jù)施工組織計劃，鋼桁節(jié)段制作階段檢測時間在鋼桁梁起吊之前檢測。
(2)加勁梁吊裝完成并進行第一次線性調(diào)整后，應進行加勁梁的臨時連接，以增加抗風穩(wěn)定性，確保施工安全;加勁梁的永久連接，建議在橋面板吊裝完成后，并將橋面整體化現(xiàn)澆層以臨時等量荷載鋪于橋面板時，方可使用高強螺栓替換臨時螺栓，進行加勁梁的永久連接，然后逐段清除等量臨時荷載，并逐段進行整體現(xiàn)澆鋪裝，直至完畢。因此，鋼桁節(jié)段安裝階段檢測時間在鋼桁梁段間進行永久連接時檢測。
1.4.2檢測方法
(1)松扣法。用扭矩扳手將欲查螺母松約30°，然后放松扭矩扳手，此時將讀數(shù)表盤歸零，最后再將該螺母擰緊至原來標記位置，此時扭矩應在(0.9～1.1)Tch范圍?，F(xiàn)場檢測時首選該方法。
(2)緊扣法。向前斷續(xù)擰緊欲查連接副至螺母發(fā)生微小極對轉(zhuǎn)角，此時扭矩應為(0.9～1.1)Tch范圍。該方法適合環(huán)境條件相對穩(wěn)定的情況下。
(3)Tch由試驗確定，做此試驗時應確信預拉力值在設計預拉力±2%范圍內(nèi)，按式(2)計算。
Tch=K・Pe・d(2)
式中:Tch為高強螺栓扭矩，kN・m;K為高強螺栓扭矩系數(shù);Pe為設計預拉力，kN;d為高強螺栓公稱直徑。
1.4.3檢測標準
每個節(jié)點或栓群不合格數(shù)不超過20%，否則繼續(xù)檢查，直至累計合格超過80%止。未達到0.9Tch者補擰，超過1.1Tch者更換后重新補擰。
2.結(jié)語
總之，山區(qū)懸索橋梁工程，其建設難度很大。懸索橋施工工序復雜，質(zhì)量精度要求高，大多實測項目屬于施工過程中的控制性指標，本文通過對幾個重要實測項目檢測技術(shù)實踐情況進行討論，論述了懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工過程、檢測方法和目的，為更好的把握最佳檢測時機，運用合理檢測技術(shù)，對工程質(zhì)量進行客觀評定提供依據(jù)。
參考文獻：
[1]譚永高.大跨徑懸索橋桁架加勁梁節(jié)段的安裝研究.公路,2007.
[2]周昌棟,等.宜昌長江公路大橋工程專項質(zhì)量檢驗評定標準編制與研究簡介.公路，2001.
