悬索桥主缆索股在深槽索鞍约束条件下的入鞍施工技术

张海良 何旭初 汤亮

一、工程概述

温州瓯江北口大桥是甬台温高速公路复线和温州市南金公路两大项目跨越瓯江的控制性工程，主桥为“三塔四跨双层钢桁梁”悬索桥（主缆跨度230+800+800+358m）。中间主塔受主缆荷载偏差影响，需提高主缆与中塔主鞍座间的抗滑移摩擦系数，以提高抗滑移安全系数，在鞍座内设计竖向隔板以提高主缆的抗滑性能。传统的索鞍鞍槽隔板分节设计，在瓯江北口大桥中间塔索鞍设置了深槽索鞍，隔板通长焊接在鞍槽底部，鞍槽最深处929.5mm。传统的索股入鞍施工技术不能适应固定长隔板深槽索鞍，需要开发全新的深槽入鞍装置和入鞍施工技术。

大桥全桥共2根主缆，采用预制平行钢丝索股PPWS，每根索股由127根直径为5.4mm高强度镀锌钢丝组成，单缆通长股数169股，全桥主缆通长索股共338股。主缆直径874mm，通长索股2295m。

二、现有技术基础和索股深槽入鞍难点

1.预制成型索股制造、入鞍技术

预制成型索股制造技术即将传统六边形单元索股在工厂内编制时将索鞍处预制制造成与索鞍鞍槽尺寸相匹配的四边形，便于主缆索股架设时直接入鞍操作，提高索股架设质量和功效，减小传统六边形索股整形入鞍时对索股钢丝带来的损伤。

主缆索股预成型技术可保护主缆索股钢丝镀层在入鞍时索股钢丝镀锌层不受损伤，提高现场放索的质量和功效，节省大量的安装时间。在美国旧金山奥克兰海湾大桥、贵州抵母河大桥、云南龙江特大桥等国内外项目上广泛使用，得到各方好评。

瓯江北口大桥主缆索股采用预成型制造技术，直接在中塔入鞍时落入深鞍槽。

2.深槽入鞍施工难点及应对措施

（1）超深鞍槽索股入鞍顶推问题。传统入鞍方法采用木方对索股顶推固定，深鞍槽带来木方顶推时不能快速固定压实，顶入时对木方的敲击可能会引起索股乱丝、挑丝，索股到位后难以保证索股不会再次振动，引起木方松动。对此需要设置索股跟随压实装置，索股形状约束装置。

（2）索股入鞍时对索股形状的约束。传统索股入鞍采用钢片将索股截面由六边形改为矩形，钢片不能进入鞍槽隔板。瓯江北口大桥的鞍槽深度摩擦，隔板深度726～929.5mm，鞍槽弧长约6900mm，鞍槽内有约1.5m左右的索股截面无法约束，索股整型无法保证。入鞍工程中的索股出现乱丝、跳丝。对此运用索股预制成型技术，能可靠保证索股入鞍的形状和质量。入鞍过程用辅助支撑约束装置，保证索股入鞍过程平顺。

（3）索股入鞍后对鞍槽内索股的固定。传统索股入鞍后采用若干根木方对索股固定，由于深槽隔板后续索股入鞍时，松动木方会导致前入索股松散。对此设计专业自动约束跟随支撑装置。

（4）索股入鞍过程对隔板变形的控制。鞍槽最深处929.5mm，按传统方法入鞍时需外力敲打、敲击索股才能缓慢入鞍，施工过程易导致隔板变形，影响后期索股入鞍。保证隔板间距，需采用专用鞍槽隔板定位工装。对此在设计中设置专用鞍槽隔板定位工装。

三、单元索股深槽入鞍方案设计

1.入鞍方案设计

针对工程特点并结合以往施工经验，并进行了多次模拟深槽索鞍索股入鞍试验。开发总结了“悬索桥主缆索股在深槽索鞍约束条件下的入鞍施工技术”，设计了专用入鞍工装、装置，优化了入鞍方案，进行多次的1∶1模拟入鞍试验验证，以达到正确快捷入鞍的要求。

2.模拟试验索鞍、辅助工装、专用设备设计

实桥索鞍内设14道竖向摩擦板，板厚12～16mm，高726～929.5mm，竖向摩擦板横向净距61mm，材料选用Q345C。竖向摩擦板沿高度方向为整体结构，沿顺桥向分别为对称的两块，底部与索鞍鞍槽焊接，是主缆抗滑中的重要受力构件，其受力特点主要为顺桥向抗剪。

（1）试验用模拟索鞍设计。模拟索鞍由槽板、隔板、型钢等焊接组装而成。槽板和隔板采用Q345C钢板焊接组装为鞍体，支架采用型钢焊接组装而成。鞍槽尺寸：6700×58.8×945mm，索股与鞍槽单边间隙按0.8mm设计，与实桥单元索股与鞍槽的设计间隙一致，弧长6900mm，鞍座高3.76m。为便于观察索股入鞍过程和成型情况，一侧隔板采用有机玻璃。

（2）索股牵引定型滚轮、预成型索股吊钩、齿形整型夹具。索股牵引定型滚轮，可在索股上灵活移动，增加入鞍操作的灵活度，避免索股镀层被破坏。预成型索股吊钩便于移动吊点位置和拆卸。采用轨道式齿形夹具对预成型索股进行梳理，保证索股入鞍前截面形状。

（3）鞍槽固定卡板、精确尺寸的木楔。索股进入鞍槽后，每0.5～0.6m用规格为59×59×1100mm木楔固定索股，两个木楔之间用鞍槽固定卡板固定鞍槽顶部，可保证索股截面形状和防止隔板变形。

（4）顶推机械臂。顶推机械臂配备气缸及吸铁，吸铁将工装固定在鞍槽两侧隔板顶部提供反力支撑，气推机械臂推动索股深入鞍槽底部可直接将索股顶推到位，再用木楔固定已入鞍索股，采用自动化操作，减轻劳动强度。

（5）支撑约束三角架。索股入鞍时需有支撑，对索股反顶约束，使索股在保持现状下平顺缓慢落入鞍槽内，引导预成型索股平顺入鞍，防止索股下表面出现散丝、乱丝现象，保证索股入鞍截面稳定，支撑约束三角架采用不锈钢或尼龙类材料制造，下端设置滚动轮。

四、索股模拟入深鞍槽验证试验

确定了单元索股在深槽索鞍约束条件下的入鞍施工方案后，进行了15根索股入鞍模拟施工、模拟验证试验。

1.模拟试验和验证过程

（1）索股横移：采用卷扬机提起主缆索股，鞍座上方的索股采用矩形吊具，起吊后对索股进行横移，两端施加拉力；

（2）确定位置：确定截面形状，标记丝位置正确，确定起始标记点与索鞍位置，缓慢降下索股，由起点向中点方向将索股导入鞍槽；

（3）索股入鞍：采用支撑约束三角架和顶推机械臂从上下两个方向对钢丝约束，防止散丝，机械臂向下顶索股，支撑约束三角架移动，保持机械臂、约束装置与索股接触，散开第二个定型夹箍后，采用齿形整型夹具向后梳理索股，同时逐步拆除绕包带和预成型夹箍，逐步将索股导入鞍槽就位；

（4）索股固定：当索股逐渐就位后，每导入约0.5m安装一根木楔，将索股固定在鞍槽上，安装木楔前使用胀紧楔先将索股定位，保证钢丝不窜动；

（5）入鞍完成：索股预成型段全部入鞍后，拆除前后两端的钢质夹箍，并准备下一根索股的入鞍；

（6）第二根索股开始入鞍前，去除第一层定位的全部木楔，重复第一根索股入鞍步骤至全部索股入鞍。

2.试验总结

（1）验证了深槽索鞍入鞍的技术特点：索股预制成型技术能可靠保证索股入鞍的形状和质量；入鞍过程需有专用辅助支撑约束装置，保证索股入鞍过程平顺；入鞍过程会导致索鞍隔板变形量大，设置专用鞍槽隔板定位工装保证隔板间距。

（2）完善了“悬索桥主缆索股在深槽索鞍约束条件下的入鞍施工技术”，操作顺利，成功设计开发一整套适用于深鞍槽专用主缆索股入鞍辅助工装、专用设备，并结合模拟试验验证，编制了作业指导书指导索股正式架设入鞍。

（3）15束单元索股入鞍试验验证，索股最上层仍然保持平整、无乱丝。索股标记丝、标记点位置无错位，入鞍后标记点位置准确。

（4）模拟索股入鞍操作时间基本控制30min左右，熟练操作后可达到15min左右。

五、结语

通过多次实验验证和对实桥应用情况的综合考虑，设计一整套适用于深鞍槽约束条件下专用主缆索股入鞍工装、设备，运用预制成型制造技术，解决深鞍槽入鞍问题，入鞍过程平顺，达到了索股入鞍时在鞍槽内不跳丝、不鼓丝、不损伤钢丝，提高现场索股架设的质量和功效，为实桥索股架设提供参考支撑。