单索面斜拉桥复合式牵索挂篮组拼及预压施工技术

邵学文

（吴江市建设监理有限责任公司，江苏苏州 215200）

0 前言

江苏苏北某跨河桥梁的主桥设计为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，主跨跨径为218 m，结构体系为半漂浮体系。主梁为单箱三室斜腹板箱形截面，中心梁高2.8 m，顶板宽26.5 m，底板宽10.5 m，两侧悬臂长度各4 m。采用复合式单索面牵索挂篮进行主梁悬浇节段的施工，斜拉索横桥向间距为1.1 m，呈扇面平行布置于中央分隔带之内，并锚固于箱梁内横梁上，悬浇节段标准长度为6.0 m。

该工程项目采用的复合式牵索挂篮由承重系统、定位锚固系统、行走系统、模板系统、张拉系统、施工辅助系统等组成。挂篮总长度20.0 m，自重（包括模板系统）约160 t。挂篮具体构造见图1所示。

图1 牵索式前支点挂篮立面布置图

1 挂篮拼装、提升就位及静载预压主要施工步骤

1.1 挂篮拼装

（1）主梁0#块段施工完毕后，拆除承重支架，保留水中钢管桩，并根据挂篮拼装工作面积的需要另行补打钢管桩。

（2）搭设挂篮拼装平台。在钢管桩顶设置纵、横向分配梁。

（3）在拼装平台上准确施放主、次纵梁位置，采用滑移法（履带吊配合）将各构件移送到安装位置。在拼装平台上安装牵索挂篮的主、次纵梁，底模及侧模桁架系统，模板系统，部分吊挂系统及施工附属设施。

（4）在已浇筑的箱梁0#块顶面铺设钢轨滑道，拼装辅助主梁及走行主梁，并安装后锚固及走行主梁吊挂系统。

1.2 挂篮提升就位

（1）利用内中吊挂和走行主梁前吊挂将挂篮平台整体水平提升一定高度后安装走行框。

（2）继续提升挂篮至预定高程，完成次纵梁前、后吊挂，主纵梁后吊挂及吊挂梁前、后吊挂等的安装。挂篮提升过程见图2。

图2 挂篮提升过程照片

1.3 斜拉索张拉系统安装并实施初张拉

（1）对挂篮系统进行全面检查验收，对中内吊挂、后吊挂及剪力键处进行抄垫，并按设计要求预拉吊杆。

（2）在挂篮弧形首沿斜拉索延长线安装接长杆，并安装承压支撑座、张拉撑脚、螺母及垫板、牵引撑脚、千斤顶等张拉系统。

（3）按照设计图纸及监控量测部门提供的吨位对斜拉索实施初张拉。

1.4 挂篮静载试验

（1）收紧辅助主梁前吊挂，并松开或拆除走行主梁前吊挂。

（2）模拟箱梁节段混凝土的浇筑顺序对牵索挂篮实施静载预压。

（3）完成挂篮预压总结，按设计图纸及监控量测部门提供的相关数据对模板标高及斜拉索拉力进行调整，进入箱梁节段正式施工。

2 各施工环节的主要技术要求及质量控制重点

2.1 牵索挂篮加工及拼装

（1）挂篮各构件加工完成后，要按设计图纸及《钢结构工程施工及验收规范》进行工厂预拼，以检验装配精度及加工质量，经制造、使用、监理等各方共同验收合格后方可出厂交货。主要检查内容有各构件的尺寸规格、焊缝质量、原材料质量、销孔位置及尺寸、重要焊缝（弧形首、剪力键、销轴铰座连接处等）的探伤检查、外观质量等。对重要挂篮连接件要进行试拼装，如主纵梁和焊缝之间的连接、张拉体系的连接等。

（2）确保挂篮拼装平台平整、牢靠。按正确位置和方向安装主、次纵梁接头板，底、侧模桁架系统大多采用销轴或螺栓连接，安装及验收过程中要逐个检查销轴及保险卡是否安装到位、螺栓是否旋紧，并严禁对销孔随意扩孔。

（3）挂篮的钢轨滑道一定要支垫平稳、固定牢靠，要求采用方木及道钉进行固定，滑道与梁顶混凝土之间要抄垫密贴。前、后支腿一般采用槽钢，滑道与槽钢之间须制作专门的U型螺栓固定,使用双螺帽并逐个旋紧。

（4）为消除桥面横坡的影响，走行主梁和辅助主梁的支腿高度不同，另外各支腿在施工过程中的受力差别较大，在挂篮设计时采用的型钢规格也有区别，安装时应特别注意核对。

（5）走行主梁和辅助主梁由贝雷片和加强弦杆拼装组成，横向采用标准支撑架连接。安装完成后保证贝雷梁顺直，各节点销轴保险卡等安装齐全。

2.2 挂篮提升就位及斜拉索初张拉

（1）挂篮主要构件安装完毕并检查合格后，在提升前将临边的人行通道、弧形首部位的张拉工作平台、安全围护等施工辅助设施安装齐全，尽可能减少高空作业量。

（2）吊挂系统的安装是本环节控制的关键，由吊挂梁、千斤顶、吊杆、分配梁、起顶梁、螺母及垫板等组成。首先要全面检查确保各组件本身的质量满足规定，再严格控制安装质量。安装前根据顶、底锚固点的高差确定吊杆的长度及接长位置，精轧螺纹钢吊杆两端须使用钢垫板及双锚固螺母。吊杆的接长要采用专门的连接套筒，并预先在待接长的两根吊杆端头1/2连接套筒长度处明显标记，再精确对中并将标记范围内的全部丝扣旋入套筒，接长后的吊杆必须顺直，不许出现弯折。安装分配梁、起顶梁时，吊杆要在吊杆孔内居中穿过。千斤顶在使用前应进行检修并标定，确保工作性能正常。

（3）底、侧模平台系统整体提升过程中，各吊点要保持同步、均衡，高差控制在10 cm以内。提升过程中要同步拧紧固定螺母，拧螺母时不得带动吊杆，防止连接套筒或底部螺母被旋落。底、侧模平台系统提升至一定高度后安装走行框，提升到位后，在梁内安装后走行框锚固系统并抄平锁死，再安装剩余全部吊挂系统。

（4）准确调整主纵梁前后位置，按浇筑100%混凝土后斜拉索梁端索偏角计算设置牵索与弧形首交点位置，使牵引张拉杆与斜拉索同轴，且轴线位置准确。在进行第一次牵索预拉前应调整好次纵梁上的剪力键装置，抄垫钢板保证剪力键与预埋钢盒全断面接触。

（5）挂篮上的斜拉索临时锚固装置应加强检查。位于主纵梁内的张拉杆应保证独立于周边任何结构，不得和任何刚性结构贴在一起，防止产生横向支点力。方向调节机构应灵活可用，对于空间索体系，临时锚固锚环应紧紧锚固在挂篮前支点上，即保证锚环应垂直于张拉杆，锚环不得形成局部受力的悬空状态，一旦发生应及时调整。

（6）第一次牵索预拉前，在中支点处抄垫预定高度垫块并锁死，后锚点锚杆按挂篮设计单位给定的吨位进行预张拉，以使底模紧贴0#块梁段混凝土，并在牵索张拉及混凝土浇筑时不出现明显变形或位移。后锚点锚杆的预拉力按照给定的牵索拉力、待浇梁段重量、挂篮自重及施工荷载等最不利荷载组合通过计算确定，以R2处不出现负反力进行控制。受力简图见图3，计算公式如下。

图3 牵索挂篮受力简图

式中：R1——后锚点反力；R2——中支点反力；H——水平止推反力；G——挂篮自重；

W——梁段混凝土重；

T——斜拉索拉力。

（7）挂篮提升到位后，尽快完善锚固系统，并按监控量测部门按实计算确定的拉力进行斜拉索张拉，尽量缩短挂篮悬空时间，完成挂篮从悬臂到弹性简支的体系转换。

2.3 挂篮静载预压

（1）挂篮静载预压的目的：检验挂篮系统的使用安全性，以及各构件在不同工况下的应力与变形参数是否达到设计要求；测定主纵梁、横梁和模板桁架系统的弹性变形和挂篮高程变化量，用于指导后续各主梁节段的立模标高和平面位置；测定斜拉索张拉索力与挂篮变形量的关系，用于指导后续梁段施工；消除挂篮的非弹性变形。

（2）预压荷载一般取最大悬浇节段钢筋混凝土重量加临时荷载总量的1.1倍即可，将施工荷载等效代换为容量相同的砂袋后，尽可能模拟混凝土浇筑过程进行对称、同步堆载，各个部位的加载量要根据实际情况通过计算确定。加载预压时，挂篮前端斜拉索的索力也必须按照规定分级施加。

（3）分级加载标准一般要求按四级来实施，即0→50%→75%→100%→110%。卸载是加载的逆过程，实际工作中可适当简化为110%→100%→50%→0。

（4）事先合理确定实测参数及测点布置。主要的实测参数有两类，一是变形位移参数，二是局部应力应变参数。变形位移参数有高程，纵桥向位移，局部构件位移、挠度等；局部应力应变参数有锚杆、止推器、主纵梁、横梁的应变值等。测点分布位置根据挂篮体系的结构受力特点来具体布置。由于前支点的丝杆受力较为复杂，一般还应对前支点丝杆进行应变监测。

（5）预压过程中的监控量测及数据处理。在挂篮预压的全过程，技术人员必须随时在场认真检查各构件有无异常变形和异常声响，如发现异常则立即暂停加载，查找原因并妥善处理。施加荷载的过程中，待分级荷载施加稳定且在斜拉索力测试和调整后再进行各项参数指标的观测，以保证数据的可靠性和稳定性。在全部加载完成后，还应观测不同气温条件下的应力应变值，以便于甄别和处理监测数据。每一级加、卸载后得到的监测数据要在事先制定的专用表格上如实记录，并进行阶段性分析，确认无异常时方可继续施工。

（6）挂篮预压结论：挂篮预压完成后首先要对挂篮各结构部位进行详细的外观质量检查，确定是否有异常现象发生，主要检查走行及辅助主梁、张拉杆、前支点、中锚点、后锚点、剪力键、吊挂系统等部位；然后及时对取得的各项监测数据整理分析，作出荷载-变形曲线，对照预压目的评价挂篮工作性能，并编制预压总结报告送审。

3 结语

斜拉桥复合式牵索挂篮安全、可靠的工作性能是整个悬臂箱梁施工的有力保证，其可靠性主要通过严格的加工及组拼质量来实现，并经过静载预压进行验证。施工技术人员及各级管理人员要把挂篮的加工、组拼及预压作为斜拉桥施工的关键环节进行控制，在制定科学合理的施工方案和工艺的前提下，还必须对施工全过程的质量和安全严加管理。对主梁、主塔、挂篮及斜拉索的监控量测要由专业单位使用专门的测试仪器来实施，并依据设计文件及科学的计算模型及时提供准确无误的监控指令。

[1]张军.斜拉桥施工监理[M].北京:中国科学技术出版社,2005.

[2]尚勇.复合式牵索挂篮施工技术研究[D].西安：长安大学，2007.

[3]中铁大桥局集团设计事业部.复合式牵索挂篮施工设计图[Z].武汉：中铁大桥局集团有限公司，2012.