大跨徑鋼箱梁自錨式懸索橋主索鞍施工技術運用

強曉東

摘 要：橋梁建設發(fā)展歷程中懸索橋是特大跨徑橋梁的重要形式之一，其中自錨式懸索橋主纜不需要龐大的橋外錨碇，而直接錨固在自身加勁梁的梁端，與主梁一起直接承受主纜水平拉力，該形式的橋梁受力性能好，主塔設計采用形式多樣，外形美觀大氣，解決了大跨徑橋梁設計和施工難度，解決了地形、空間受限等瓶頸問題，在大跨徑橋梁中建設具有突出的技術經(jīng)濟優(yōu)勢，主索鞍也是其至關重要的關鍵部分。隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展，大跨度橋梁的需求日益高漲，自錨式懸索橋將得到前所未有的發(fā)展。

關鍵詞：大跨徑鋼箱梁;自錨式;懸索橋;主索鞍施工;技術運用。

1工程實例

寶雞市聯(lián)盟路渭河大橋橫跨黃河第一支流渭河，主線全長1.41千米，主河道范圍內(nèi)橋長630米，其中主橋部分總長490米，主跨200米，為50+95+200+95+50米的兩塔三跨空間雙曲面自錨式懸索結構，主橋在橋面以上設置兩座70米高的混凝土空心主塔，主梁采用鋼箱梁，錨固跨為混凝土箱梁，鑄造件主索鞍單個32噸（兩半構造），另有加工件鞍座板、蓋板、鞍罩。

2主要施工工藝

2.1主要材料工廠化生產(chǎn)

主索鞍等材料采用全鑄式結構，工廠化生產(chǎn)，為降低運輸和安裝的重量及難度，主索鞍設計為一分為二的兩半構造，調(diào)至塔頂后用高強螺栓栓接，半個鞍體吊裝重量16噸。為便于架設主纜索股，在總寬263毫米的鞍槽內(nèi)設置了豎向鋼隔板，鞍槽隔板厚度5毫米，索股全部架設就位后頂部用鋅材料整體填平，鞍槽側壁再用拉桿全部夾緊。

2.2主索鞍和散索套預埋件安裝

安裝主索鞍底座和散索套的下半塊構件前，利用復測無誤的控制點精密測量出索塔及梁體頂面的縱向和橫向中心線，測定各預埋件的準確平面位置，同時準確測定預埋件的頂面高程和預埋件的平整度，確保預埋件平面位置和頂面高程偏差及四角高差在限差以內(nèi)，反復測量無誤后將預埋件與索塔鋼筋牢固焊接，索塔混凝土澆注時觀測預埋件位置是否變化超限，并及時對其進行糾正，錨固系統(tǒng)需控制好預埋件的砼錨固質(zhì)量和鋼結構的焊接質(zhì)量。

施工中鞍體的底面與座板的頂面要涂刷減摩擦耐磨材料，降低構件之間的抗滑移系數(shù)，為索鞍頂推順利施工、且適應施工中的相對位移提供保障。重要的一點是在座板的頂面中央處設置有縱向的導向肋，保證索鞍在頂推時不發(fā)生偏移和轉向。

塔頂主索鞍座板采用錨栓與塔頂?shù)幕炷晾慰垮^固，當索鞍被頂推到位并調(diào)整好之后，迅速用成橋鎖定板將鞍體和座板相互鎖死，用于頂推索鞍設置的反力架要用預應力鋼絞線緊緊地錨固在塔頂，并通過墊塊與型鋼支撐于塔壁上;架梁期間每個主索鞍采用兩臺YCW200B型千斤頂頂推，施工完成后將反力架拆除。

2.3主索鞍的安裝

主索鞍安裝前先確定預偏量（由監(jiān)控單位下達設計審核通過的監(jiān)控指令），均向邊跨預偏。施工中座體相對與塔頂?shù)囊苿咏柚卜旁谧暹吙鐐鹊那Ы镯敯幢O(jiān)控單位指令分級進行頂推。達到規(guī)定位移量后，安裝擋塊，將鞍體定位鎖定。

2.3.1工藝流程

索鞍座板與反力架的組合材料以及主索鞍等均利用施工塔吊、塔頂設置的鋼門架、噸位適用的卷揚機和千斤頂、手拉葫蘆等裝置進行吊裝，要求精確安裝就位。

2.3.2塔頂?shù)跹b門架施工

鋼門架必須嚴格按照驗算合格的設計圖進行制作，門架構件驗收必須滿足現(xiàn)行的《鋼結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》要求，為確保加工質(zhì)量必須用超聲波檢測焊縫且合格。

塔頂門架由型鋼栓接件拼裝而成，塔頂門架采用塔吊分片吊裝，先拼裝門架的固腳和豎立構件，測量保持垂直度，然后拼裝門架的懸臂及其它段桿件。拼裝完成后在門架上懸臂頂面設置軌道、水平小車等行走系統(tǒng)及檢修用平臺、上下梯道，安裝門架提升系統(tǒng)。安裝完成后對整個提升系統(tǒng)和行走系統(tǒng)進行全面檢測、調(diào)試，確保所有機具設備安全、正常工作。

塔頂門架安裝完畢后進行索鞍吊裝施工作業(yè)前必須進行荷載試驗，試吊時加載的重量分為三個階段，按照設計吊重的80%加載時為靜載試驗，100%加載時做動載試驗，120%加載時為靜載試驗，過程中全面檢查系統(tǒng)安全及運行狀況，驗收小組最終確定提升系統(tǒng)和剎車系統(tǒng)均工作正常之后方可用于索鞍吊裝作業(yè)。

2.3.3主索鞍運輸

主索鞍從工廠采用貨車公路運輸至施工現(xiàn)場，在主索鞍運輸和吊裝全過程中采取構件保護措施，避免之前涂刷的防護層受損，主塔澆注完成且索鞍預埋件驗收合格后，沿施工便道運輸主索鞍至塔頂門架吊點，采用塔頂卷揚機直接起吊。

2.3.4主索鞍座板及頂推架安裝

保證塔頂平面平整使主索鞍的垂直力分布均勻于塔頂平面，為主塔鞍座的頂推復位提供傳力支點設置座板和反力架，座板和反力架為分體結構。施工步驟如下：

（1）塔頂施工時預留底座后澆混凝土塊及反力架鋼絞線孔洞，安裝塔頂反力架預埋鋼板。

（2）塔頂?shù)鬃炷凌徝?、清理，在塔頂混凝土表面測量放樣縱、橫向中心線。

（3）精密測量底座墊塊安裝的高程，調(diào)整好后臨時固接。底座頂面高程要求0-20毫米、縱橫兩個方向安裝誤差小于±10毫米、底座四角高差2毫米內(nèi)，固接前應保證支點墊板密貼，減小壓縮變形。

（4）用塔頂門架起吊底座，調(diào)整就位，與塔頂測量的標志線對齊。

（5）調(diào)整楔形墊塊，頂面復測調(diào)整使座板頂面高差符合要求。

（6）主索鞍就位及上部主要結構安裝完成后千斤頂和反力架裝置進行拆除。

2.3.5主索鞍安裝步驟和方法

塔頂上設置兩個控制點，一般在夜間氣溫穩(wěn)定時由地面控制點施測塔頂控制點，使之成為精確的施工放樣專用基準點，并進行塔錨聯(lián)測，以確定主索鞍位置。

主索鞍鞍體用塔頂門架吊裝，并在縱方向移動到位，再使用倒鏈和千斤頂設備精細調(diào)整。主索鞍安先在預偏位置上就位，依照設計圖紙要求的預偏量及安裝精度進行，并均勻涂抹耐壓減摩材料，以適應吊桿張拉過程中鞍座的頂推復位。按之前確定的預偏量位置將主索鞍暫時固定，隨著吊桿加載施工時按設計再逐步將其頂推調(diào)整加以固定。頂推過程中必須有限位相關裝置，待最后一次反頂后對主索鞍鎖定，主索鞍頂推檢測完全就位后拆除反力架。

3安裝注意事項和質(zhì)量要求

3.1監(jiān)測和控制要求

（1）地面及塔頂設置牢固而精確的測量基準點和定位標準點，注意嚴密保護;使用先進的測量方法和測量儀器，確保大橋各構件的位置準確，高度、角度符合要求。

（2）上部結構施工過程中，主鞍座兩側的不平衡水平力將使主塔產(chǎn)生彎矩和變形，因此要在主塔底部設置觀測儀器，保證橋塔不出現(xiàn)超過標準的內(nèi)力和變形，并根據(jù)觀測結果，決定鞍座的頂推時間和頂推量，以確保橋塔安全。

（3）為保證主索鞍座板的安裝精度，在主索鞍座板安裝調(diào)整完成后必須進行全橋聯(lián)測聯(lián)控，技術小組確認合格后澆筑底座下的混凝土。

（4）主梁吊裝過程中主纜不斷加載，因此會在索鞍前后產(chǎn)生由索塔承受的不平衡水平力，當不平衡水平力超過容許值時就需要按照監(jiān)控指令頂推索鞍，使主纜前后的水平力平衡，直至分次頂推到設計位置。

3.2施工質(zhì)量要求

（1）因座板與鞍座底板的連接螺栓孔預先鉆制，座板的平面位置必須嚴格控制，精度符合鞍座安裝的誤差要求。

（2）座板頂面要求平整度小于1毫米。

（3）座板固定應牢靠，采用鋼墊塊并與塔頂足夠數(shù)量的預埋鋼筋焊接，保證施工過程中不變形。

（4）調(diào)整測量座板確保其精度是安裝的關鍵。當座板尺寸位置、里程、標高、平整度檢查合格后，應盡快施工固定連接，過程中避免重物觸碰。

（5）混凝土澆注前應對座板的尺寸、里程、水平、標高、平整度等進行詳細檢測，超出設計規(guī)定的允許誤差的應重新調(diào)整至合格，澆筑時應保證座板內(nèi)混凝土滿足設計強度，振搗密實。

（6）最終測量確定主索鞍順橋向符合設計要求，軸線橫橋向滿足10毫米的允許偏位要求;座板四角滿足2毫米高差要求;座板頂面高程滿足0-20毫米偏差要求;鞍體、鞍罩外表面防護總干膜厚度（μm）符合設計要求。

3.3質(zhì)量控制保證措施

（1）組織保障成立質(zhì)量管理機構，嚴格按照健全的質(zhì)量保證策劃管理，從技術人員、作業(yè)人員、施工材料、設備和施工過程控制上全方位保證橋梁質(zhì)量。

（2）選派有類似施工經(jīng)驗人員成立技術攻關小組，邀請專會審安裝方案及施工工藝，使各項工序有專人計算、設計，做到施工方案安全可靠、施工方法切實可行，并監(jiān)督落實執(zhí)行到位。

（3）委托技術力量先進，經(jīng)驗豐富，有資質(zhì)的第三方監(jiān)測監(jiān)控單位，深入施工現(xiàn)場全過程對所有監(jiān)控點、監(jiān)控工序進行全面測量、模擬計算、監(jiān)控、實行動態(tài)管理。

4施工安全技術措施

懸索橋主塔施工封頂前后做好吊裝鋼門架搭設工作，在其上設置移位器和定動滑輪，同時利用設置在塔頂橫梁上的卷揚機組成起吊系統(tǒng)，吊裝主索鞍等構件。

鋼門架必須進行整體的強度、穩(wěn)定性以及變型量驗算，進行專業(yè)設計;選用專用的交互捻制吊裝鋼絲繩，防止在設備起吊施工時鋼絲繩組發(fā)生扭轉和打結情況出現(xiàn)，同時要設置兩組纜風繩限制構件大范圍晃動、變向碰撞。吊裝前進行詳細的安全技術交底。

使用前應對整個吊裝系統(tǒng)和行走系統(tǒng)進行全面細致的檢測、調(diào)試，檢查系統(tǒng)全長范圍內(nèi)有無絞亂纏繞，有無設備故障，確保設備均處于安全正常狀態(tài)，之后吊裝鋼門架及起吊系統(tǒng)必須進行最大起吊荷載120%倍的超載提升試驗，對門架及吊裝提升系統(tǒng)的安全和運行情況進一步檢查，為正式吊裝索鞍作好充足的準備。

正式起吊時必須保持緩慢、平穩(wěn)，不斷觀察支架系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且配有安全保護措施。索鞍在塔頂進行平移時要觀察整體桁架來自側向力的影響，施工過程注意高空作業(yè)安全保護工作。

5結束語

懸索橋因其適用長距離跨越地形，且受力性能良好，設計輕型美觀，施工方便成為大跨度橋梁首選橋型之一。國內(nèi)從上世紀9O年代初開始發(fā)展現(xiàn)代化長大懸索橋，其中自錨式設計橋梁也已然日趨成熟，跨度越來越大，結構越來越好，尤其是滿足了受地形限制的城市建設既要求跨度大、經(jīng)濟適用、又要求雄壯美觀。在科技和經(jīng)濟日益發(fā)達的當今社會，懸索橋的發(fā)展前景將會更加美好，濃墨重彩登上歷史舞臺，為我國橋梁施工技術提供寶貴經(jīng)驗，也為我國懸索橋施工技術進一步發(fā)展奠定基礎。

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