懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工檢測(cè)討論
2018-01-22
1.上部結(jié)構(gòu)施工檢測(cè)技術(shù)
對(duì)懸索橋上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全過(guò)程的質(zhì)量檢測(cè)是檢評(píng)工作的主要內(nèi)容和成功的關(guān)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(jī)→架設(shè)施工牽引系統(tǒng)→安裝貓道→安裝索鞍→架設(shè)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(hù)。根據(jù)上述施工流程、點(diǎn)及其施工階段結(jié)構(gòu)受力征，其施工過(guò)程分為兩個(gè)階段:一是主纜架設(shè)階段，即從裸塔開(kāi)始至成纜(空纜)階段;二是鋼桁架加勁梁吊裝架設(shè)階段，即從空纜狀態(tài)開(kāi)始至成橋階段。其實(shí)測(cè)項(xiàng)目隨各施工階段控制目標(biāo)的不同而異。結(jié)合某大橋的特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹上部結(jié)構(gòu)制造安裝過(guò)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(cè)技術(shù)的實(shí)踐情況。
1.1表面涂層厚度檢測(cè)
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(zhǎng)懸索橋使用壽命的重要措施，對(duì)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(duì)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(yīng)予以充分的重視。大橋?qū)τ谥骼|和加勁梁的防腐涂裝設(shè)計(jì)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(diǎn)，主纜錨頭、鞍座的涂層厚度作為檢測(cè)的重要指標(biāo)，吊索、鋼桁加勁梁的涂層厚度作為參考指標(biāo)未列入評(píng)定范圍。主纜錨頭、鞍座的涂層厚度檢測(cè)方法及要求如下:
(1)檢測(cè)時(shí)間。采用套筒式熱鑄錨，加工完后進(jìn)行熱鍍鋅處理;鞍槽加工完成后，內(nèi)表面進(jìn)行噴鋅處理;索股和鞍座安裝之前進(jìn)行涂層厚度檢測(cè)。
(2)檢測(cè)方法。采用磁性覆層測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)試，精度達(dá)1μm。
(3)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
(4)外觀質(zhì)量檢測(cè)。涂層的化學(xué)成分必須符合設(shè)計(jì)和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，表面平滑，涂層完好，無(wú)銹跡。
(5)覆層測(cè)厚儀實(shí)測(cè)。索股錨頭設(shè)計(jì)允許偏差≥100μm;鞍槽設(shè)計(jì)允許偏差≥200μm。
1.2錨跨索股張力檢測(cè)
在施工第一階段，施工的控制目標(biāo)是確保主纜線形最大限度地逼近設(shè)計(jì)空纜狀態(tài)，因此，在主纜架設(shè)階段，檢測(cè)的主要任務(wù)包括:主纜緊纜檢測(cè)和空纜狀態(tài)錨跨索股張力，待檢測(cè)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(biāo)是成橋狀態(tài)時(shí)主纜和鋼桁加勁梁的內(nèi)力和線形最大限度地接近設(shè)計(jì)成橋狀態(tài)，防止施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)出現(xiàn)超限應(yīng)力，因此，在鋼桁加勁梁吊裝架設(shè)階段中，檢測(cè)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(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)“預(yù)應(yīng)力錨固系統(tǒng)安裝”中的實(shí)測(cè)項(xiàng)目“拉桿軸線偏差”，如按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》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(cè)目的是保證每根索股對(duì)應(yīng)的兩根拉桿力平衡，因此，通過(guò)在錨跨索股張力檢測(cè)過(guò)程中，同時(shí)對(duì)拉桿力平衡狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定，用“拉桿軸力偏差”替代“拉桿軸線偏差”，簡(jiǎn)化操作。
根據(jù)以上分析，錨跨索股張力檢測(cè)方法及要求如下:
(1)檢測(cè)時(shí)間。空纜狀態(tài)檢測(cè)時(shí)間為索鞍最上緣一層索股被鉛塊壓緊后集中檢測(cè);成橋狀態(tài)檢測(cè)時(shí)間為完成二期橋面鋪裝后集中檢測(cè)。
(2)檢測(cè)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(guò)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(guò)拉桿，擱置再鋼框架上，每個(gè)千斤頂?shù)乜刂普{(diào)整拉桿的拉力，對(duì)于每個(gè)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)。兩拉桿受力是否平衡，拉桿拉力相對(duì)誤差±2%;索股張力與設(shè)計(jì)值偏差，索股張力相對(duì)誤差±3%。經(jīng)驗(yàn)收符合要求后進(jìn)行擠纜工序。
1.3主纜空隙率檢測(cè)
主纜索股架設(shè)完成后，采用專用擠緊機(jī)將架設(shè)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(huì)影響索夾的安裝，且隨著鋼桁梁吊裝的進(jìn)行，主纜受力越大而截面越小，將致使已裝索夾松動(dòng)下滑，因此在緊纜時(shí)要嚴(yán)格控制主纜空隙率的大小，使其盡可能地滿足設(shè)計(jì)要求，為索夾安裝做好準(zhǔn)備，經(jīng)檢測(cè)符合要求后方可進(jìn)行索夾的安裝工作。檢測(cè)方法及要求如下:
檢測(cè)時(shí)間。主纜索股架設(shè)完成后進(jìn)行緊纜，待達(dá)到空纜設(shè)計(jì)線形后，確定索夾安裝位置再進(jìn)行主纜空隙率的測(cè)定。
(2)檢測(cè)方法。用鋼圈尺測(cè)量主纜周長(zhǎng)，根據(jù)測(cè)定主纜周長(zhǎng)換算成直徑，然后計(jì)算出緊纜后的主纜空隙率，其計(jì)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(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在一般部位的目標(biāo)空隙率為(20±2)%，索夾部位為(18±2)%。經(jīng)驗(yàn)收符合要求后開(kāi)始進(jìn)行索夾的安裝和緊固。
1.4鋼桁架加勁梁檢測(cè)
懸索橋索夾安裝完成后，進(jìn)行鋼桁架梁吊裝。我國(guó)現(xiàn)有的大型懸索橋多采用具有良好氣動(dòng)外形的鋼箱加勁梁。但由于山區(qū)運(yùn)輸條件差的限制，大型鋼箱節(jié)段無(wú)法通過(guò)山區(qū)現(xiàn)有等級(jí)不高的公路運(yùn)輸，只能采用單件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)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(gè)顯著點(diǎn)。
而考慮到現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)、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(wú)論是節(jié)段拼裝還是吊裝后的梁段互連，均采用高強(qiáng)螺栓連接型式，盡量減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作，以保證施工質(zhì)量。鋼桁架采用整體節(jié)點(diǎn)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(chǎng)拼裝連接，將弦桿連同一個(gè)或兩個(gè)節(jié)點(diǎn)在工廠焊接成整體，現(xiàn)場(chǎng)用高強(qiáng)螺栓連接成桁架。全橋共分71個(gè)節(jié)段組拼安裝，節(jié)段最大吊裝長(zhǎng)度12.8m，每個(gè)節(jié)段在工地拼裝場(chǎng)地組拼，采用無(wú)支架纜索吊裝就位拼接，較輕型的桁梁設(shè)計(jì)，可以減小桁架桿件、節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的使用安全，鋼桁架梁節(jié)點(diǎn)間高強(qiáng)螺栓連接質(zhì)量是關(guān)鍵因素。高強(qiáng)螺栓終擰扭矩檢測(cè)方法及要求如下:
1.4.1檢測(cè)時(shí)間
(1)依據(jù)施工組織計(jì)劃，鋼桁節(jié)段制作階段檢測(cè)時(shí)間在鋼桁梁起吊之前檢測(cè)。
(2)加勁梁吊裝完成并進(jìn)行第一次線性調(diào)整后，應(yīng)進(jìn)行加勁梁的臨時(shí)連接，以增加抗風(fēng)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(shí)等量荷載鋪于橋面板時(shí)，方可使用高強(qiáng)螺栓替換臨時(shí)螺栓，進(jìn)行加勁梁的永久連接，然后逐段清除等量臨時(shí)荷載，并逐段進(jìn)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(cè)時(shí)間在鋼桁梁段間進(jìn)行永久連接時(shí)檢測(cè)。
1.4.2檢測(cè)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(shí)將讀數(shù)表盤(pán)歸零，最后再將該螺母擰緊至原來(lái)標(biāo)記位置，此時(shí)扭矩應(yīng)在(0.9～1.1)Tch范圍?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)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(duì)轉(zhuǎn)角，此時(shí)扭矩應(yīng)為(0.9～1.1)Tch范圍。該方法適合環(huán)境條件相對(duì)穩(wěn)定的情況下。
(3)Tch由試驗(yàn)確定，做此試驗(yàn)時(shí)應(yīng)確信預(yù)拉力值在設(shè)計(jì)預(yù)拉力±2%范圍內(nèi)，按式(2)計(jì)算。
Tch=K・Pe・d(2)
式中:Tch為高強(qiáng)螺栓扭矩，kN・m;K為高強(qiáng)螺栓扭矩系數(shù);Pe為設(shè)計(jì)預(yù)拉力，kN;d為高強(qiáng)螺栓公稱直徑。
1.4.3檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
每個(gè)節(jié)點(diǎn)或栓群不合格數(shù)不超過(guò)20%，否則繼續(xù)檢查，直至累計(jì)合格超過(guò)80%止。未達(dá)到0.9Tch者補(bǔ)擰，超過(guò)1.1Tch者更換后重新補(bǔ)擰。
2.結(jié)語(yǔ)
總之，山區(qū)懸索橋梁工程，其建設(shè)難度很大。懸索橋施工工序復(fù)雜，質(zhì)量精度要求高，大多實(shí)測(cè)項(xiàng)目屬于施工過(guò)程中的控制性指標(biāo)，本文通過(guò)對(duì)幾個(gè)重要實(shí)測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)技術(shù)實(shí)踐情況進(jìn)行討論，論述了懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程、檢測(cè)方法和目的，為更好的把握最佳檢測(cè)時(shí)機(jī)，運(yùn)用合理檢測(cè)技術(shù)，對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行客觀評(píng)定提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[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(zhǎng)江公路大橋工程專項(xiàng)質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)編制與研究簡(jiǎn)介.公路，2001.
