單索面斜拉橋復合式牽索掛籃組拼及預壓施工技術

邵學文

（吳江市建設監理有限責任公司，江蘇蘇州 215200）

0 前言

江蘇蘇北某跨河橋梁的主橋設計為雙塔單索面預應力混凝土斜拉橋，主跨跨徑為218 m，結構體系為半漂浮體系。主梁為單箱三室斜腹板箱形截面，中心梁高2.8 m，頂板寬26.5 m，底板寬10.5 m，兩側懸臂長度各4 m。采用復合式單索面牽索掛籃進行主梁懸澆節段的施工，斜拉索橫橋向間距為1.1 m，呈扇面平行布置于中央分隔帶之內，并錨固于箱梁內橫梁上，懸澆節段標準長度為6.0 m。

該工程項目采用的復合式牽索掛籃由承重系統、定位錨固系統、行走系統、模板系統、張拉系統、施工輔助系統等組成。掛籃總長度20.0 m，自重（包括模板系統）約160 t。掛籃具體構造見圖1所示。

圖1 牽索式前支點掛籃立面布置圖

1 掛籃拼裝、提升就位及靜載預壓主要施工步驟

1.1 掛籃拼裝

（1）主梁0#塊段施工完畢后，拆除承重支架，保留水中鋼管樁，并根據掛籃拼裝工作面積的需要另行補打鋼管樁。

（2）搭設掛籃拼裝平臺。在鋼管樁頂設置縱、橫向分配梁。

（3）在拼裝平臺上準確施放主、次縱梁位置，采用滑移法（履帶吊配合）將各構件移送到安裝位置。在拼裝平臺上安裝牽索掛籃的主、次縱梁，底模及側模桁架系統，模板系統，部分吊掛系統及施工附屬設施。

（4）在已澆筑的箱梁0#塊頂面鋪設鋼軌滑道，拼裝輔助主梁及走行主梁，并安裝后錨固及走行主梁吊掛系統。

1.2 掛籃提升就位

（1）利用內中吊掛和走行主梁前吊掛將掛籃平臺整體水平提升一定高度后安裝走行框。

（2）繼續提升掛籃至預定高程，完成次縱梁前、后吊掛，主縱梁后吊掛及吊掛梁前、后吊掛等的安裝。掛籃提升過程見圖2。

圖2 掛籃提升過程照片

1.3 斜拉索張拉系統安裝并實施初張拉

（1）對掛籃系統進行全面檢查驗收，對中內吊掛、后吊掛及剪力鍵處進行抄墊，并按設計要求預拉吊桿。

（2）在掛籃弧形首沿斜拉索延長線安裝接長桿，并安裝承壓支撐座、張拉撐腳、螺母及墊板、牽引撐腳、千斤頂等張拉系統。

（3）按照設計圖紙及監控量測部門提供的噸位對斜拉索實施初張拉。

1.4 掛籃靜載試驗

（1）收緊輔助主梁前吊掛，并松開或拆除走行主梁前吊掛。

（2）模擬箱梁節段混凝土的澆筑順序對牽索掛籃實施靜載預壓。

（3）完成掛籃預壓總結，按設計圖紙及監控量測部門提供的相關數據對模板標高及斜拉索拉力進行調整，進入箱梁節段正式施工。

2 各施工環節的主要技術要求及質量控制重點

2.1 牽索掛籃加工及拼裝

（1）掛籃各構件加工完成后，要按設計圖紙及《鋼結構工程施工及驗收規范》進行工廠預拼，以檢驗裝配精度及加工質量，經制造、使用、監理等各方共同驗收合格后方可出廠交貨。主要檢查內容有各構件的尺寸規格、焊縫質量、原材料質量、銷孔位置及尺寸、重要焊縫（弧形首、剪力鍵、銷軸鉸座連接處等）的探傷檢查、外觀質量等。對重要掛籃連接件要進行試拼裝，如主縱梁和焊縫之間的連接、張拉體系的連接等。

（2）確保掛籃拼裝平臺平整、牢靠。按正確位置和方向安裝主、次縱梁接頭板，底、側模桁架系統大多采用銷軸或螺栓連接，安裝及驗收過程中要逐個檢查銷軸及保險卡是否安裝到位、螺栓是否旋緊，并嚴禁對銷孔隨意擴孔。

（3）掛籃的鋼軌滑道一定要支墊平穩、固定牢靠，要求采用方木及道釘進行固定，滑道與梁頂混凝土之間要抄墊密貼。前、后支腿一般采用槽鋼，滑道與槽鋼之間須制作專門的U型螺栓固定,使用雙螺帽并逐個旋緊。

（4）為消除橋面橫坡的影響，走行主梁和輔助主梁的支腿高度不同，另外各支腿在施工過程中的受力差別較大，在掛籃設計時采用的型鋼規格也有區別，安裝時應特別注意核對。

（5）走行主梁和輔助主梁由貝雷片和加強弦桿拼裝組成，橫向采用標準支撐架連接。安裝完成后保證貝雷梁順直，各節點銷軸保險卡等安裝齊全。

2.2 掛籃提升就位及斜拉索初張拉

（1）掛籃主要構件安裝完畢并檢查合格后，在提升前將臨邊的人行通道、弧形首部位的張拉工作平臺、安全圍護等施工輔助設施安裝齊全，盡可能減少高空作業量。

（2）吊掛系統的安裝是本環節控制的關鍵，由吊掛梁、千斤頂、吊桿、分配梁、起頂梁、螺母及墊板等組成。首先要全面檢查確保各組件本身的質量滿足規定，再嚴格控制安裝質量。安裝前根據頂、底錨固點的高差確定吊桿的長度及接長位置，精軋螺紋鋼吊桿兩端須使用鋼墊板及雙錨固螺母。吊桿的接長要采用專門的連接套筒，并預先在待接長的兩根吊桿端頭1/2連接套筒長度處明顯標記，再精確對中并將標記范圍內的全部絲扣旋入套筒，接長后的吊桿必須順直，不許出現彎折。安裝分配梁、起頂梁時，吊桿要在吊桿孔內居中穿過。千斤頂在使用前應進行檢修并標定，確保工作性能正常。

（3）底、側模平臺系統整體提升過程中，各吊點要保持同步、均衡，高差控制在10 cm以內。提升過程中要同步擰緊固定螺母，擰螺母時不得帶動吊桿，防止連接套筒或底部螺母被旋落。底、側模平臺系統提升至一定高度后安裝走行框，提升到位后，在梁內安裝后走行框錨固系統并抄平鎖死，再安裝剩余全部吊掛系統。

（4）準確調整主縱梁前后位置，按澆筑100%混凝土后斜拉索梁端索偏角計算設置牽索與弧形首交點位置，使牽引張拉桿與斜拉索同軸，且軸線位置準確。在進行第一次牽索預拉前應調整好次縱梁上的剪力鍵裝置，抄墊鋼板保證剪力鍵與預埋鋼盒全斷面接觸。

（5）掛籃上的斜拉索臨時錨固裝置應加強檢查。位于主縱梁內的張拉桿應保證獨立于周邊任何結構，不得和任何剛性結構貼在一起，防止產生橫向支點力。方向調節機構應靈活可用，對于空間索體系，臨時錨固錨環應緊緊錨固在掛籃前支點上，即保證錨環應垂直于張拉桿，錨環不得形成局部受力的懸空狀態，一旦發生應及時調整。

（6）第一次牽索預拉前，在中支點處抄墊預定高度墊塊并鎖死，后錨點錨桿按掛籃設計單位給定的噸位進行預張拉，以使底模緊貼0#塊梁段混凝土，并在牽索張拉及混凝土澆筑時不出現明顯變形或位移。后錨點錨桿的預拉力按照給定的牽索拉力、待澆梁段重量、掛籃自重及施工荷載等最不利荷載組合通過計算確定，以R2處不出現負反力進行控制。受力簡圖見圖3，計算公式如下。

圖3 牽索掛籃受力簡圖

式中：R1——后錨點反力；R2——中支點反力；H——水平止推反力；G——掛籃自重；

W——梁段混凝土重；

T——斜拉索拉力。

（7）掛籃提升到位后，盡快完善錨固系統，并按監控量測部門按實計算確定的拉力進行斜拉索張拉，盡量縮短掛籃懸空時間，完成掛籃從懸臂到彈性簡支的體系轉換。

2.3 掛籃靜載預壓

（1）掛籃靜載預壓的目的：檢驗掛籃系統的使用安全性，以及各構件在不同工況下的應力與變形參數是否達到設計要求；測定主縱梁、橫梁和模板桁架系統的彈性變形和掛籃高程變化量，用于指導后續各主梁節段的立模標高和平面位置；測定斜拉索張拉索力與掛籃變形量的關系，用于指導后續梁段施工；消除掛籃的非彈性變形。

（2）預壓荷載一般取最大懸澆節段鋼筋混凝土重量加臨時荷載總量的1.1倍即可，將施工荷載等效代換為容量相同的砂袋后，盡可能模擬混凝土澆筑過程進行對稱、同步堆載，各個部位的加載量要根據實際情況通過計算確定。加載預壓時，掛籃前端斜拉索的索力也必須按照規定分級施加。

（3）分級加載標準一般要求按四級來實施，即0→50%→75%→100%→110%。卸載是加載的逆過程，實際工作中可適當簡化為110%→100%→50%→0。

（4）事先合理確定實測參數及測點布置。主要的實測參數有兩類，一是變形位移參數，二是局部應力應變參數。變形位移參數有高程，縱橋向位移，局部構件位移、撓度等；局部應力應變參數有錨桿、止推器、主縱梁、橫梁的應變值等。測點分布位置根據掛籃體系的結構受力特點來具體布置。由于前支點的絲桿受力較為復雜，一般還應對前支點絲桿進行應變監測。

（5）預壓過程中的監控量測及數據處理。在掛籃預壓的全過程，技術人員必須隨時在場認真檢查各構件有無異常變形和異常聲響，如發現異常則立即暫停加載，查找原因并妥善處理。施加荷載的過程中，待分級荷載施加穩定且在斜拉索力測試和調整后再進行各項參數指標的觀測，以保證數據的可靠性和穩定性。在全部加載完成后，還應觀測不同氣溫條件下的應力應變值，以便于甄別和處理監測數據。每一級加、卸載后得到的監測數據要在事先制定的專用表格上如實記錄，并進行階段性分析，確認無異常時方可繼續施工。

（6）掛籃預壓結論：掛籃預壓完成后首先要對掛籃各結構部位進行詳細的外觀質量檢查，確定是否有異常現象發生，主要檢查走行及輔助主梁、張拉桿、前支點、中錨點、后錨點、剪力鍵、吊掛系統等部位；然后及時對取得的各項監測數據整理分析，作出荷載-變形曲線，對照預壓目的評價掛籃工作性能，并編制預壓總結報告送審。

3 結語

斜拉橋復合式牽索掛籃安全、可靠的工作性能是整個懸臂箱梁施工的有力保證，其可靠性主要通過嚴格的加工及組拼質量來實現，并經過靜載預壓進行驗證。施工技術人員及各級管理人員要把掛籃的加工、組拼及預壓作為斜拉橋施工的關鍵環節進行控制，在制定科學合理的施工方案和工藝的前提下，還必須對施工全過程的質量和安全嚴加管理。對主梁、主塔、掛籃及斜拉索的監控量測要由專業單位使用專門的測試儀器來實施，并依據設計文件及科學的計算模型及時提供準確無誤的監控指令。

[1]張軍.斜拉橋施工監理[M].北京:中國科學技術出版社,2005.

[2]尚勇.復合式牽索掛籃施工技術研究[D].西安：長安大學，2007.

[3]中鐵大橋局集團設計事業部.復合式牽索掛籃施工設計圖[Z].武漢：中鐵大橋局集團有限公司，2012.