江六高速京杭运河特大桥牵索挂篮施工技术

刘 龙

（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北 石家庄050091）

1 工程概况

江都至六合高速公路JL—GL2标京杭运河特大桥主桥为双塔双索面混凝土斜拉桥，孔跨布置为（28.5+79.5+248+79.5+28.5）m，如图1 所示。主桥支撑体系采用半漂浮体系，斜拉索采用扇形索面布置，梁上索纵距6.5m，横距35.5m，锚固点距悬臂浇筑梁端1m。

图1 主桥桥式布置图

主梁采用预应力混凝土∏形截面，顶板厚30cm，主梁顶面设置坡度为2%的横坡，标准节段长6.5m， 截 面 宽37.1m， 每 节 段 混 凝 土 约165.8m3，顺桥向每隔6.5m 设置一道横梁，其间距与索间距相同，为6.5m。除主跨2#～18#节段，边跨2#～10#节段采用牵索挂篮现浇外其余均采用支架法施工。

2 挂篮设计的思路

2.1 挂篮结构设计

在制订主梁标准段挂篮方案时，首先确定该桥主梁纵向长度为6.5m；梁面较宽37.1m，块段重量430t，为保证节段施工纵、横向变形协调，对挂篮的整体刚度要求很大，挂篮重量大。

2.2 张拉

设计中对上一节段横梁的横向预应力仅张拉N1、N2束，N3束在施工节段纵向预应力张拉完毕后再张拉，横梁受力较弱，挂篮中吊点的荷载不能过大。

2.3 截面结构及力的传递

梁体截面为∏形结构，斜拉索布置于梁体两侧纵梁处，且为平行索，以利于剪力键的布置及斜拉索纵向水平分力的传递。

3 牵索挂篮主要结构

综合考虑以上因素，标准段施工用牵索挂篮方案，挂篮设计采用钢箱梁整体式底平台，通过两组主纵梁、两组横梁及后交叉腹杆组成空间受力体系，保证挂篮的纵横向刚度，保证了节段纵横向线形；内模支架采用钢管拱结构，将荷载传递至主纵梁，减小中横梁受力从而达到控制横梁吊点的反力；走行采用走行挂钩及后反力轮结构，如图2所示。

图2 挂篮结构设计图

3.1 承重系统

承重系统由主纵梁、次纵梁、顶板拱勒、前横梁、中横梁及普通纵梁等杆件组成，除去普通纵梁为型钢外其余均为加劲钢箱梁，如图3所示。

图3 悬吊系统设计

主纵梁：B=1220mm，H=1800～1200mm。

次纵梁：B=720mm，H=1200mm。

前横梁：B=1220mm，H=1800mm。

中横梁：B=920mm，H=1200mm，与主梁连接处H=1800mm。

普通纵梁：工36b。

板厚情况相同，如图4所示。

图4 水平抗剪系统设计

3.2 悬吊系统

悬吊系统由挂篮前端牵索锚固结构、中吊杆、后吊杆等组成。牵索锚固结构由新制成品索、张拉杆、连接头、张拉螺母、锚固螺母组成。中外吊杆材质为40Cr，中内吊杆及后吊杆为精轧螺纹钢筋。由于挂篮施工节段较多，各构件需要进行多次张拉，所以注意密切关注其疲劳状况，及时更换。悬吊系统如图5所示。

3.3 水平抗剪系统

水平抗剪系统包括水平抗剪档块和梁体预埋钢盒，且因牵索产生的水平力保持平衡，如图6所示。

3.4 走行系统

走行系统由走行挂钩、滑道及走行轮组成。为减小走行时阻力，滑道上设置4mm 不锈钢板，走行挂钩上设置四氟板，走行前需涂润滑油。走行前，将顶板模板的拱架系统下放低于横隔板，将横隔板侧模放在顶上，一同过孔。

边主梁的侧模放在小纵梁平台上，如图7所示。

图5 悬吊系统设计（单位：mm）

图6 水平抗剪系统设计（单位：mm）

图7 走行系统设计（单位：mm）

3.5 模板系统

本套挂篮模板除顶板、齿块、横隔墙的近塔端侧模采用竹胶板，其余全部采用新制钢模。采用竹胶板做模板，可方便拆装，使挂篮顺利通过每节梁段的横隔墙。

横隔墙后端的混凝土梁顶板采用拱架支撑，将顶板混凝土荷载直接卸载到边上的主纵梁上，减小中内吊挂的受力。拱架立面设计如图8所示。

4 牵索挂篮的施工步骤及关键工序

4.1 挂篮施工流程图（见图9）

4.2 挂篮施工步骤

（1）挂篮拼装及提升（见图10）

①整平地面，在地面上安装牵索挂篮纵、横梁、普通纵梁、拱架及吊挂系统。

②利用后吊杆及前支点起吊装置将挂篮平台提升到设计高程。

③安装中、后吊杆，在挂篮吊点处进行抄垫并预拉吊杆，安装模板及走行挂钩。

图8 拱架立面图（单位：mm）

图9 挂篮施工流程图

（2）挂篮静载试验（见图11）

①按设计要求在挂篮弧形首安装斜拉索并初张拉C2(C2′)号索。

②按静载试验细则进行挂篮静载试验（模拟挂篮施工的各工况），消除挂篮非弹性变形，测量出弹性变形。

（3）第一次张拉斜拉索，浇筑50%混凝土

预压试验通过后，调整标高，绑轧钢筋，安装预应力管道。检查签证，按设计值第一次预拉斜拉索，浇筑2#块50%混凝土，如图12所示。

（4）第二次张拉斜拉索，浇筑完成混凝土

浇筑完成2#块50%混凝土后，第二次张拉C2(C2')#斜拉索，浇筑完成2#块剩余混凝土，如图13所示。

（5）预应力张拉，下放挂篮做走行准备

养护混凝土至设计张拉强度时，张拉设计的预应力筋，张拉完毕后，将斜拉索索力由挂篮转换到主梁上。下放拱架及内模系统1.95m，下放挂篮底平台约500mm，使挂篮挂钩作用于梁顶挂篮走道上，同时安装反力轮。解除中吊杆的锚固，安装前移千斤顶，准备前移，如图14所示。

（6）挂篮前移，重复以上步骤施工直至合龙段

挂篮前移6.5m 就位，提升挂篮，安装吊杆并预拉和斜拉索，并与牵索系统连接，提升拱架，安装挂篮模板调整标高，绑扎钢筋，安装预应力管道，按设计值第一次张拉斜拉索。浇筑50%节段混凝土，第二次张拉斜拉索，浇筑剩余混凝土。

重复步骤（5）、（6）的施工直至合龙段。

图10 挂篮拼装及提升

图11 挂篮静载试验示意图

4.3 挂篮施工的关键工序

（1）保证挂篮平面位置及挂篮的提升、下放

挂篮在走行过程中严格控制挂篮的中线位置，发现偏位时即时纠正。挂篮的提升及下放均采用中外吊杆及主纵梁后端的千斤顶来完成，在挂篮提升及下放过程中随着千斤顶的伸缩，需即时增减抄垫的钢板，保证挂篮安全的提升及下放。

（2）挂篮前端底模标高设定及挂篮锁定

根据监控单位给定的各节段挂篮到位的底模标高，利用中外吊点来设定。在标高设定时应采取底模预设上（下）拱的措施来消除挂篮自身变形的影响。

标高设定完毕后在中吊挂、后吊挂处进行抄垫，最后将中、后吊杆与主梁锁定，锁定力量为：中外吊杆按90t/每根吊杆，中内及后吊杆按30t/每根吊杆。

图12 第一次张拉（单位：mm）

图13 第二次张拉（单位：mm）

图14 预应力张拉并下放挂篮（单位：mm）

将剪力键后端和上端前部与梁体之间用钢板抄死，钢板抄垫时应形成面接触。使挂篮与梁体牢固连成一体，完成长平台牵索挂篮的设定标高及锁定工作。因剪力剪受力较大且与纵梁是焊接连接，所以每节段混凝土浇筑前，应重点检查。

（3）牵索安装及中间调整索力

牵索主纵梁精确定位锚固后，水平抗剪设施安装完毕，即可进行牵索安装，先将延长杆与锚头内撑套连接好，调整好锚杯位置，保证锚杯螺母与锚垫板间4㎝左右空隙。走行到位后，应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一轴线，且轴线位置准确。

本桥牵索中间调整索力包括两次，第一次初索力在混凝土浇筑前施加，第二次索力在混凝土浇筑至50%时进行调整索力值。

（4）梁端索力转换

混凝土浇筑完毕，按规定养护，满足强度要求后拆除内模及堵头模板，预应力张拉完毕后，即可进行梁端索力转换，先旋紧梁端锚杯螺母，保证其与锚垫板紧贴，利用千斤顶放松锚固于牵索纵梁弧形首处的张拉杆螺母，使其处于松弛状态。

5 结语

从整个施工情况来看，前支点挂篮的各项工作都比较复杂，技术含量高，希望通过以上总结，为相似斜拉桥主梁施工提供借鉴。

[1] 林元培.斜拉桥[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 陈明宪.斜拉桥建造技术[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 汪文霞.特大型前支点挂篮设计[C]//中国公路学会桥梁和结构工程分会2005年全国桥梁会议论文集.2005．