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(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→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(guān)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。考慮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(guān)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。現(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.
