摘 要：天津站交通枢纽工程李公楼立交桥主桥设计首次采用中间带套筒式不锈钢式，本文针对吊杆的具体设计形式以及缺乏以往施工技术经验借鉴的情况，对具体预应力施工工艺进行研究，通过实际试张拉的方法，确定张拉了只对上杆体进行超张拉，让下杆体在张拉过程中呈自由状态，最后通过套筒连接传递张拉力，达到上下整体杆体受力一致的方法，施工质量表明是此种设计形式的吊杆张拉最此形式吊杆预应力施工最科学的方法，为以后类似中间套筒形式杆体的张拉提供一定的施工技术经验。
关键词：天津站;李公楼;不锈钢; 套筒; 吊杆;张拉
Abstract: the Tianjin Station transportation hub project, Li Gong House Overpass design for the first time using the middle with telescopic stainless steel, this paper aim at the boom the specific design of the form as well as the lack of previous construction technology experience, concrete prestressed construction processstudy, the by actual trial tension of methods, determine Zhang pull the ultra Zhang pull on the lever body only under the rod body during the tensioning process was a free state, last through the sleeve connected passed tensile force and reach up and down the whole rod body by force consistent quality of construction boom tension of such a design in the form of most of this form of boom prestressed construction is the most scientific method, and to provide a certain amount of experience in construction technology for future intermediate sleeve in the form rod-like tension.
Key words: Tianjin station; Li Gong House; stainless steel; sleeve; boom; Tension
中图分类号: TU755.2+2 文献标识码:A 文章编号
1、工程概况
李公楼立交改建工程是天津站交通枢纽改造工程之一，新建桥梁主桥是一座三跨全钢结构坦拱桥，主桥上部钢结构为正交异性箱型梁，钢拱高度分别为7米、10.5米、7米，三拱梁上跨越京山铁路、京秦快速铁路(拟建)、京津城际快速铁路(拟建)，全桥9道钢拱肋采用81根中间带套筒不锈钢吊杆与桥面钢箱梁相连，这种中间带套筒不锈钢吊杆为天津市首次采用，规格分为Φ55、Φ70两种。
2、结构体系及难点分析
2.1结构体系分析
李公楼立交主桥受下部铁路线路较多的影响，采用三跨连续坦拱钢结构形式，跨径布置分别为51m+55m+51m，全长157米。三跨拱高分别为7m、10.5m、7m，失跨比分别为1：7.3、1：5.2、1：7.3。
由于钢拱高度有限，不能设置带锚头的缆索式吊杆形式(最短吊杆长度仅为2m，普通缆索无法设置)，综合结构体系受力及整体美观等因素，主桥全部采用不锈钢式拉杆(如图)，吊杆端部均采用叉耳式构造，吊杆中部设置钢套筒，进行安装及张拉上下杆体长度调节，调节值范围为±5cm，全桥共81根吊杆，间距为4m。吊杆杆体直径分为两种，中间道路中心线拱下吊杆为d=70mm，其余两边侧均为d=55mm，强度等级为725N/mm。
2.2钢吊杆难点分析
2.2.1缺乏类似工程先例
根据调查，近年来，钢拉杆结构形式在大跨度建筑物顶棚与码头船坞基础中应用较多，在大型桥梁设计中应用较少，尤其是中间带连接套筒不锈钢吊杆，在全国桥梁设计上还没有先例。
2.2.2安装精度控制
由于主桥及拱肋都为钢箱梁空间结构，而吊杆也为钢性拉杆，上下端连接为钢叉耳式连接，可调整余地很小，设计调节值仅为1mm，故材料的加工精度及安装工艺对后期预应力的顺利施加起着很重要的作用。
2.2.3外部环境对体系转换的影响
李公楼立交桥下为京山铁路，铁路运输频繁，过往火车产生较大的震动，对预应力张拉施工具有一定的影响。
3、预应力体系转换
3.1张拉设计
三跨81根吊杆，对应三道拱线(X、Y、Z轴)，每跨每轴线对应9根，张拉设计顺序为X、Y、Z轴同断面同时作业，每轴上顺序为(以1#—2#跨中间Y轴编号为例)：①Y4、Y6;②Y5;③Y3、Y7;④Y2、Y8;⑤Y1、Y9;每跨共分五次，每次一个循环;张拉分三级加载。
3.2吊杆张拉工艺设计
通过对设计吊杆形式分析，吊杆由上下两杆体及中间连接套筒组成，结合现场桥下铁路运输频繁，震动较大的具体施工情况，首先对预应力施工进行初步设计，不锈钢吊杆上下钢叉耳通过钢销轴与梁上吊耳安装到位，上下杆体通过套筒相连，保证杆体处于垂直状态，其后在吊杆杆件上安装张拉工装，分别在套筒周围安装三层固定托板(上杆体两层，下杆体一层)，并用钢绞线穿连夹片锁固定，根据吊杆张拉力值的大小，在上两层托板之间布置张拉千斤，张拉过程中随着千斤顶不断施力的同时用热人工采用扳手将中间套筒及时拧紧。
3.3 吊杆张拉
3、3、1吊杆张拉前准备工作
A、安装
①保证吊杆处于空间垂直状态，在钢纵梁上用全占仪测出纵梁中心线，再用三角定位法，作垂线交差，定出下吊耳点位，并多次对吊耳上下点位进行复合。
②控制吊杆长度，采用全占仪无棱镜打距模式打出上下两吊耳的高差，实测实量的数据提供给监控，用理论数值与现场实际数值进行校核修正，确定吊杆加工长度。
③保证杆件在安装张拉期间杆件表面不受磨损，吊具用软吊索吊带，在拉杆和工装之间安装保护垫。
④钢拉杆人工进行水平运输，用手拉葫芦和吊装带进行吊装。
B、工装准备
吊杆张拉工装单独制作，由托板、卡板和钢绞线三部分组成。(图)
卡板尺寸400*250，钢板16mm，中间开方孔32*300
托板总共三个，每个托板采用30mm厚钢板，尺寸150*500，内边开半圆孔，半径为3.5cm和2.8cm两种，每块托板上留2个孔。
钢绞线采用1860MPA高强度型，直径15.2mm，长度根据张拉工装需要不等长，锚具夹片固定。
C、千斤准备张拉设备
张拉设备采用HPS50/500型液压千斤顶和HPS20/200型液压千斤顶，配HPS70-2型高压油泵(用于400KN以上张拉力值的钢拉杆进行张拉)，及200KN千斤顶配RC油泵(用于400KN以下张拉力值的钢拉杆进行张拉)，设备投入运行之前，由具有测量资格的计量单位进行配套标定，并试运行，使设备处于良好状态。
D、监控准备
在吊杆张拉前，监控单位应根据现场桥梁实际荷载情况，在室内计算机数值模拟计算，确定吊杆张拉顺序及张拉力值，全桥81根吊杆张拉最大值是797KN，最小值是104KN。
现场按照张拉顺序，对所准备张拉的吊杆提前安装传感器，测张拉前的监控初始值。
3、3、2、试张拉
试张拉杆体为Y24，监控设计张拉力为658KN，经张拉油表换算控制力为36.4MPA，随着不断施加压力，用活动扳手对套筒边进行拧紧，当张拉油表值上升到12MPA时，出现了套筒无法再拧的情况，张拉不能再继续进行下去，并且吊杆丝扣也有损坏的现象，研究分析原因如下：
① 套筒预留张拉间隙过小，无法保证吊杆变化量与施工操作(拧套筒丝扣)同步，施工难度大。
② 不锈钢的化学成份与其它材质不同，不锈钢黏度大，造成死扣现象。
3、3、3、工艺改进
针对第一次试张拉出现问题的分析情况，对工艺进行改进，张拉控制采用对上杆体超张拉，通过套筒联系，预应力放张达到上下杆受力一致。确定不再边张拉边同步拧套筒的方法，这样可以避免套丝无法拧进的问题，改进的工艺为将套筒预先上旋至上杆体位置，原下吊杆张拉工装下层托板取消，固定位置转移到桥面板上(张拉前在桥面板吊耳周围对称焊接工艺吊装板)，每组对称临时焊板中间穿20mm钢板(尺寸为15*500)，钢板两端留直径2孔，如图：
下杆体不穿销轴，使其呈自由状态，然后对上杆体施加压力(此时不拧套筒)，达到规范的力值后再拧紧套筒，穿上销轴。由于张拉期间，下杆体自由，为了最终达到整个杆体要求力值，对上杆体张拉力以超张拉形式控制，超张拉数据根据监控计算，控制在110~115%
3、3、4、第二次吊杆张拉实施
从工装到工艺进行改进后，进行二次吊杆试张拉，试张拉杆体仍为Y24，监控设计张拉力100%为658KN，经张拉油表换算控制力100%为36.4MPA，超张拉采用115%，监控设计超张拉力为756.7KN，张拉油表换算超张拉控制力为41.9MPA。
首先在钢梁上暂时焊接临时耳板，然后将套筒向上杆体拧，下杆体不穿销轴使其呈自由状态，再对上杆体通过张拉设备施加压力，根据监控传感器和张拉油表读数反映，张拉油表达到要求控制的超张拉力值41.9MPA后，下杆体与下耳板间穿上销轴，再拧紧上下杆体中间连接套筒，此时对张拉千斤进行回油卸力，这样通过钢绞线松弛，张拉力就传递至吊杆,静止3分钟传感器读数为2738HZ,经对应公式计算,传感器测得力值为663.2KN，基本与确定的控制张拉力658KN吻合，这表明此张拉预应力双向控制都达到要求，按照此工艺超张拉放张完全可以达到设计要求力值。在张拉过程中设专职人员进行吊杆张拉数据的记录，经实际操作证明此方法可行并且达到张拉力值，套筒丝扣也无损坏现象。
4、质量控制及检验
经过工艺改进实施，吊杆张拉从技术上能达到设计张拉力值，从施工上没有出现影响施工操作的问题。 24小时后，经过传感技术检验，张拉力值都稳定在设计要求值内。
5、结论
通过此次对中间带套筒式不锈钢吊杆张拉的施工证明，改进后的张拉工艺先让下杆体在张拉过程中呈自由状态，只对上杆体进行超张拉，最后通过套筒连接传递张拉力，达到上下整体杆体受力的方法是完成此种设计形式的吊杆张拉最科学的方法，为以后类似中间套筒形式杆体的张拉提供一定的施工技术经验。
