公路網狀吊桿拱橋的吊桿施工質量控制分析

摘要：為了提升公路網狀吊桿拱橋的整體施工質量，文章深入分析拱橋的吊桿施工過程中的關鍵技術要點和保護措施。以濟南齊魯黃河大橋工程為案例，詳細描述吊桿施工的前期準備及施工流程中涉及的設備安裝、吊桿張拉、索力調整及附屬件安裝等工作重點，并且針對吊桿施工過程中存在的風險，提出一系列技術保障措施，包括精確測量、嚴格控制張拉順序，以及做好施工平臺布置及吊桿保護工作等。該研究有助于提高公路網狀吊桿拱橋的安全性和使用壽命。

關鍵詞：網狀吊桿拱橋；吊桿；鋼絞線成品索；施工質量

中圖分類號：TU74" " " "文獻標識碼：A" " " 文章編號：1674-0688（2024）05-0082-05

0 引言

網狀吊桿拱橋的吊桿呈傾斜狀交叉排布，與傳統拱橋的直吊桿相比，斜吊桿能較大程度地提升拱橋結構的豎向剛度，減小主拱和系桿的彎矩和剪力，從而使橋梁的承載能力得到極大的提升［1］。但是，由于該結構體系非常復雜，因此在我國現代橋梁工程中應用不多。近年來，眾多學者開始對網狀吊桿拱橋的結構設計、荷載特性和施工工藝進行了深入探討。例如：FARAHMAND等［2］研究網狀吊桿拱橋吊索的不同布置方案對吊桿疲勞性能的影響；鄒蘭林等［3］ 通過模擬吊桿斷裂后的狀態，分析空間網狀吊桿系桿拱橋的吊桿在斷裂后的穩定狀態下對結構力學性能的影響；杜業峰［4］系統總結了大跨度網狀吊桿拱橋在施工過程中可能存在的施工風險，建立大跨度網狀吊桿拱橋安全風險模糊評價模型，并對各個工序提出風險控制策略。然而，目前針對網狀吊桿拱橋吊桿的施工關鍵技術要點和保護措施等的研究還比較缺乏，如果吊桿在施工階段缺乏規范、合理的操作與施工質量控制，則有可能會導致吊桿受損及索力失衡等，直接影響橋梁的整體建設質量與結構安全，進而影響橋梁的使用壽命［5］。此外，針對吊桿施工過程中可能遇到的風險，以及如何有效地解決這些問題，目前也還未形成系統的實踐經驗總結?；谝陨涎芯?，本文分析了濟南齊魯黃河大橋吊桿施工的全過程，總結吊桿施工質量控制的關鍵措施，旨在提高橋梁的施工質量和施工安全性，為公路網狀吊桿拱橋的吊桿施工提供有益參考。

1 項目概況

濟南齊魯黃河大橋為三連拱的下承式網狀吊桿組合梁拱橋，主橋跨徑布置為“（95+280）m+420 m+（280+95）m”，梁面寬度為60.7 m，主跨420 m拱肋橫向傾角為3.0°，“（95+280）m”跨拱肋橫向傾角為5.3°，吊桿均采用網狀布置，順橋向傾角約60°［6］。該橋為公軌兩用橋梁，采用“公軌同層、軌道居中”的設計方案，受雙向車道、雙向輕軌的荷載影響，以及根據結構需求，對吊桿疲勞應力幅的要求很高，因此本項目采用400 MPa高應力幅吊桿體系［7］。

吊桿采用?15.2-55規格的環氧涂層鋼絞線擠壓成品索，該索抗拉強度達到1 860 MPa，應力幅為400 MPa；索體外徑為175 mm，公稱破斷力為4 322 kN，索體單位重量為73.32 kg/m。全橋共有200根吊桿，其中主跨為420 m的有88根，次中跨為280 m的有112根，總重量為572.8 t。吊桿按網狀布置，與水平線的夾角約為60°。拱肋上端采用銷接叉耳式固定端，梁端為擠壓錨張拉端，梁上錨固采用錨拉板結構形式。吊桿示意圖見圖1。

2 施工現場前期準備工作

2.1 280 m跨吊桿準備工作

吊桿在掛索前，需完成拱肋環縫及嵌補段焊接作業、落架前拱肋線型復測作業、拱肋落架（拱肋拼裝支架和拱肋之間楔形塊的拆除）及落架后拱肋線型復測作業。

2.2 420 m跨吊桿準備工作

吊桿在掛索前需完成整體提升合龍及焊接、A區落架前拱肋整體線型復測、A區拱肋落架、A區拱肋落架后線型復測等作業。

2.3 在拱肋下端底板開孔

在拱肋底板距離吊耳孔中心橫向1 200 mm、距離豎向腹板外側邊緣400 mm處，開設直徑為50 mm的圓孔作為吊桿安裝施工孔，同時作為后期更換吊桿的懸掛孔，該孔最大承受力為6 t，施工完成后采用10 mm的鋼板在拱肋內側焊接封堵。經現場實地勘察，在焊接鋼結構上端耳板時，兩側勁板各留有2處焊接孔洞，可將此孔洞作為安裝吊桿上端錨頭的吊點。該焊接孔洞為長約100 mm、寬約50 mm的不規則矩形框，這樣的尺寸可以穿過鍍鋅鋼絲繩作為吊點。拱肋下端開孔位置圖見圖2。

2.4 在拱肋叉耳加勁板開孔

在拱肋吊耳的叉耳加勁板上，距離耳板底部邊緣和外側邊緣各100 mm處開設直徑為50 mm的圓孔，用作施工吊籃平臺和調整安裝吊桿銷軸角度的吊裝孔，該孔最大承受力為2 t，后期還可用作吊桿更換施工吊籃的吊裝孔，因此將其作為永久孔，不進行封堵處理。拱肋叉耳加勁板開孔圖見圖3。

2.5 在叉耳耳板開設吊裝孔

該吊裝孔用于固定施工吊籃平臺和調整安裝吊桿銷軸的角度。此前，拱肋下端底板和拱肋吊耳板開孔及封堵方案均已報設計單位進行確認。經過現場施工嘗試，如果使用原拱肋耳板上的焊接孔懸掛施工吊框，則吊框提起高度不夠，在進行叉耳調節時，吊車、叉耳及吊框存在交叉干擾現象。因此，將懸掛施工吊框的滑輪設置在拱肋外側，滑輪通過鋼絲繩繞過拱肋頂部的軌道基座進行固定。此外，鋼絲繩需進行纏包處理，凡是與拱肋接觸的地方均提前鋪設橡膠墊，以免刮傷拱肋表面。

3 吊桿施工流程

根據鋼箱梁及拱肋施工的進度，在拱肋架設合龍完成后進行吊桿安裝作業，吊桿安裝按北岸280 m跨、主跨420 m、南岸280 m跨的順序依次進行。吊桿安裝作業流程圖見圖4。

受總體施工進度的限制，經與監控單位對接后，吊桿安裝的具體方案確定如下：①北岸280 m跨吊桿掛索作業在落架復測完成后拆除支架，待A區和E區支架拆除后，由南、北兩側對稱向跨中進行掛索作業；所有吊桿掛索完成后，嚴格按照監控指令進行吊桿張拉作業；待北岸95 m跨鋼箱梁施工完成后，根據監控指令再次進行索力調整。②420 m跨吊桿待A區落架并復測完成后拆除支架，然后由南、北兩側對稱向中間開始進行吊桿掛索作業，掛索完成后按照監控要求進行分級張拉作業。③南岸280 m跨吊桿的安裝流程與北岸280 m跨相同。施工過程中涉及的主要工序及其技術要點如下。

3.1 吊桿上橋存放

結合現場實際情況，北岸280 m跨吊桿先用平板車運輸至P22#墩的位置，然后在大里程GL3梁段的錨拉板中間區域配置1臺35 t汽車吊，汽車吊將吊桿逐根提升至鋼箱梁上，吊桿上橋后暫時存放在大里程側CL1～CL4梁段的錨拉板范圍內。

在吊桿吊裝上橋的過程中，需注意做好吊桿的保護工作，避免吊運過程中其保護層出現破損；在提升轉運吊桿的過程中，要對吊桿采取抗彎折措施，最小彎曲半徑不得小于1 m；吊桿在橋下及鋼箱梁上存放的過程中，要做好下墊上蓋工作，避免吊桿因受潮、受壓等出現破損。

3.2 吊桿橋上轉運

單根吊桿最大重量為5.27 t，需要制作滾輪托架放索盤進行吊桿的轉運。在橋上運輸吊桿時，由于鋼箱梁上錨拉板外側均有剪力釘，為避免運輸過程中剪力釘對吊桿造成破壞，因此在鋼箱梁錨拉板中間區域鋪設槽10型鋼作為吊桿的運輸軌道。

3.3 施工操作平臺布置

在橋面錨拉板處搭設施工平臺，平臺采用盤扣式架管，其上鋪設的專用平臺板通過卡扣進行固定。施工平臺高4 m、長3 m、寬2 m，采用雙排的形式搭設，即在錨拉板的東、西兩側各搭設2排腳手架。

3.4 卷揚機布置與吊車站位

從兩側對稱地向中間進行吊桿的吊裝，用卷揚機或汽車吊將上錨頭提升至拱肋叉耳下端后，進行上錨頭與拱肋叉耳的連接作業，然后利用卷揚機牽引下錨頭穿入鋼箱梁上對應位置的錨拉板索導管內。在梁上布置4臺8 t的卷揚機，掛索時卷揚機的布置圖見圖5，4臺卷揚機的具體位置為順橋向距離拱腳位置3 m、橫橋向距離錨拉板內側0.3 m。采用拱肋叉耳加勁板上的施工孔作為鋼絲繩的轉向點，此位置最大承載力為6 t，大于單根吊桿的最大重量（5.27 t）。為減小鋼箱梁的受力，吊車只允許在錨拉板內側區域行駛，進行吊裝作業時，吊車支腿必須位于鋼箱梁橫隔板或縱隔板上，吊車支腿下面需設置支墊鋼板，確保支腿與支撐點接觸密實、穩固。

3.5 上端錨頭安裝

上端錨頭吊裝見圖6，上端錨頭吊裝的步驟和要點如下。

（1）吊桿放置于放索盤上，通過槽鋼軌道轉運至指定安裝位置，然后將吊桿從放索盤中放出約5 m的長度，并將上錨頭的外部包裝全部拆除。

（2）吊車就位，在距離上錨頭叉耳1 m的索體位置綁扎吊帶后與吊車的吊鉤連接，吊車就位過程中需做好防護措施，避免損傷吊桿；緩慢提升上錨頭并同步放索，施工人員隨時剝除索體上的外包裝，提升過程中需注意控制提升速度，同時用麻繩對下錨頭進行牽引，臨時固定在錨拉板上，避免上錨頭提升時下錨頭彈出傷人。

（3）當上錨頭的叉耳接近拱橋上端的耳板時，在掛籃內的施工人員與吊車司機實時進行溝通，緩慢調整上錨頭的位置。

（4）將準備好的手拉葫蘆與上錨頭連接，通過手拉葫蘆和吊車配合對上錨頭位置進行微調后，使用銷軸連接固定上錨頭與耳板。

3.6 下端錨頭安裝

下端錨頭的牽引固定如圖7所示，下端錨頭安裝的步驟和要點如下。

（1）在下端錨固點設置下錨頭牽引繩，用汽車吊把下端索體吊起至下端錨拉板索導管處，然后將牽引繩與下錨頭端部連接，需確保連接穩固。

（2）連接好卷揚機滑車系統，采用16 t滑車調整好下錨頭的方向。

（3）操作卷揚機和手拉葫蘆適時配合，緩慢地將下錨頭穿過索導管，就位于相應的錨墊板位置。

（4）旋上張拉端螺母，下端臨時錨固。安裝前需檢查錨頭螺母的配合是否通暢。

3.7 張拉施工

吊桿張拉在橋面進行，按照監控單位提供的張拉指令以及設計給定的張拉力分3級進行，即首級張拉至20%的設計張拉力，次級張拉至80%的設計張拉力，最終張拉至100%的設計張拉力；分級擰緊錨固螺母，直至達到設計索力。張拉前，啟動油泵千斤頂空載運行2次，檢查油路和油表的連接是否正確。張拉過程中，當螺母頂面調節至錨杯盡頭而未達到設計索力時，可考慮在螺母下面墊半圓形鋼板（同錨墊板材質）。采用鋼板制作油泵底托，并在底托內鋪設塑料薄膜和土工布，避免因油泵漏油而造成橋面污染。張拉施工的步驟如下。

（1）安裝專用張拉反力裝置［7］（見圖8）、張拉桿、千斤頂、張拉螺母，千斤頂、油泵、油管、油表等張拉設備連接就位。

（2）啟動油泵緩慢加壓，開始張拉，張拉到設計索力時停機；利用專用工具擰緊錨固螺母，測量每級的伸長值，填好張拉記錄表格。

（3）將千斤頂泄壓，泄壓后監控人員通過專業設備檢測當前索的力值，力值滿足要求后轉入下一個工作面。

3.8 索力調整

待北岸280 m跨、420 m主跨，以及南岸280 m跨的橋面鋪裝、交安設施及附屬工程施工完成后，分別進行索力調整；待兩岸95 m跨鋼箱梁施工完成后，再次進行南、北岸280 m跨的索力調整；待所有吊桿張拉完成后，進行全橋索力調整。索力調整工藝與吊桿張拉工藝相同，索力調整根據設計及監控指令按指定的調節順序進行。吊桿索力經檢測符合要求后，索力調整施工完畢。調整過程中的監測頻率根據監控要求及吊桿張拉調整方案確定。

3.9 附屬件安裝

附屬件的安裝要點如下。

（1）吊桿的梁端錨頭需涂抹防腐油脂。對吊桿其他部位可能外露的鋼構件，先清理其表面灰塵，然后均勻涂抹防腐油脂。

（2）安裝梁端減振器時，先將一半的橡膠塊放入錨拉板的索導管內，再放入另一半；如果吊桿偏位，可倒立牽拉使其盡可能居中后再安裝；安裝完成后，用密封膠對索導管口進行密封，確保減振器符合安裝和防水要求。

（3）安裝防水罩、保護罩和不銹鋼護套時，先將防水罩卡在索導管口，用防水橡膠密封防水罩與索體之間的空隙，然后安裝保護罩和不銹鋼護套，按設計要求進行防腐處理。

4 施工監控管理

本項目在施工階段為了保證吊桿的施工質量，對吊桿的索長、張拉順序、分級張拉值等進行了計算，并且提出以下技術保障措施。

（1）吊桿上錨頭銷軸中心和主梁錨拉板處的線形必須根據監控要求進行精確測量。

（2）吊桿長度需要滿足設計及相關標準，吊桿測量設備應具有較高的精度，吊桿需提供質保書，其中應標明設計長度和實際制作長度，拉索制作完成后需向監控單位反饋數據。

（3）吊桿在準備張拉前，需對張拉設備及其配件進行精確標定，使用刻度分劃較細的油表。

（4）針對現場的具體情況對每根吊桿發布監控指令，并且在指令中規定索力的容許誤差。

（5）嚴格按照施工控制指令要求進行分級張拉。

（6）橫向同一位置的吊桿必須同步張拉。采用同步張拉千斤頂，橫向的同一對吊桿在完全按控制指令就位前，不得進行下一工序的施工操作。

（7）吊桿精調要求盡量避免溫度變化對結構的影響，應選擇在溫度穩定的狀況下進行張拉。

5 吊桿施工保護措施

5.1 吊桿現場堆放保護

吊桿經過長時間運輸到達工地現場，在卸貨前必須進行外觀檢測，一旦發現外保護層破損，應及時聯系生產方進行修補或退廠修復。采用軟吊裝卸，同時選擇合適的場地堆放，避開高空作業區，以防掉落物砸傷吊桿；吊桿最好放置在能遮蔽風雨的倉庫并做顯眼的物品標識，做好防火保護措施。

5.2 吊桿施工過程中的保護

（1）吊桿安裝前需檢查起吊設備（汽車吊、塔吊等）、輔助吊點、支撐架、牽引鋼絲繩等機具是否有足夠的工作能力，特別要確保各連接處安全、可靠。

（2）在運輸、起吊及安裝吊桿的過程中，應加強對索體和錨頭的保護，避免劃傷、開裂及破損?？刹扇∫韵卤Ｗo措施：①索體在地面拖動時，必須鋪墊麻袋等軟墊層；②支撐架要安裝圓滑的滾輪；③索體綁扎處要墊厚布片。

（3）吊桿上掛牽引過程中，最好設置抗風纜，避免吊桿出現大的偏移和擺動。

（4）吊桿上升過程中應采取雙重保護，讓塔外的可伸縮換索挑梁滑車組隨同吊桿一起上升，并對吊桿進行跟蹤保護，確保當塔吊或塔頂卷揚機出現異常情況時，吊桿不至于墜落。

（5）對放索盤進行改造，降低索盤高度，提高轉向的靈活性，同時在吊桿展開將要完成時采用吊車起吊至橋面。

（6）吊桿下錨頭最后牽引進入錨拉板索導管時，需設置導向輔助工裝，使吊桿處于索導管中心平行線上，避免因磕碰損傷吊桿的防腐層。

（7）加大固定點埋件的型號，提高固定點焊接或螺栓連接的等級要求，定期對固定點進行檢查、加固。

5.3 吊桿施工后的保護

吊桿施工完成后，全橋還未完工，這時需要對吊桿進行臨時防水，避免下錨頭出現積水，并且要增加臨時減振裝置。此外，安排專業人員日常巡查吊桿外表面的保護情況，發現問題及時處理。

6 結語

本文詳細闡述了網狀吊桿拱橋中吊桿的施工過程，包括前期準備、設備安裝、吊桿張拉、索力調整及附屬件安裝等多個工序。通過對濟南齊魯黃河大橋工程的施工過程進行分析，總結了吊桿施工過程中的技術要點和保護措施，為提升公路網狀吊桿拱橋吊桿的整體施工質量提供了有益的參考。在未來的橋梁工程中，可以根據本文的經驗總結，進一步完善吊桿的施工標準和操作規范，確保吊桿施工的安全性，并延長其使用壽命。

7 參考文獻

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*廣西重大科技專項“超千米級懸索橋纜索體系制造與智能施工裝備關鍵技術研究及產業化”（AA22068066）。

【作者簡介】李翔，男，湖南溆浦人，碩士，工程師，研究方向：工程管理；黃永玖，男，廣西防城港人，高級工程師，研究方向：橋梁拉索技術；雷歡，男，湖南常德人，碩士，高級工程師，研究方向：橋梁拉索技術；黃子能，男，廣西貴港人，高級工程師，研究方向：橋梁拉索技術。

【引用本文】李翔，黃永玖，雷歡，等.公路網狀吊桿拱橋的吊桿施工質量控制分析［J］.企業科技與發展，2024（5）：82-86.