大跨径钢箱梁自锚式悬索桥主索鞍施工技术运用

强晓东

摘 要：桥梁建设发展历程中悬索桥是特大跨径桥梁的重要形式之一，其中自锚式悬索桥主缆不需要庞大的桥外锚碇，而直接锚固在自身加劲梁的梁端，与主梁一起直接承受主缆水平拉力，该形式的桥梁受力性能好，主塔设计采用形式多样，外形美观大气，解决了大跨径桥梁设计和施工难度，解决了地形、空间受限等瓶颈问题，在大跨径桥梁中建设具有突出的技术经济优势，主索鞍也是其至关重要的关键部分。随着我国经济社会发展，大跨度桥梁的需求日益高涨，自锚式悬索桥将得到前所未有的发展。

关键词：大跨径钢箱梁;自锚式;悬索桥;主索鞍施工;技术运用。

1工程实例

宝鸡市联盟路渭河大桥横跨黄河第一支流渭河，主线全长1.41千米，主河道范围内桥长630米，其中主桥部分总长490米，主跨200米，为50+95+200+95+50米的两塔三跨空间双曲面自锚式悬索结构，主桥在桥面以上设置两座70米高的混凝土空心主塔，主梁采用钢箱梁，锚固跨为混凝土箱梁，铸造件主索鞍单个32吨（两半构造），另有加工件鞍座板、盖板、鞍罩。

2主要施工工艺

2.1主要材料工厂化生产

主索鞍等材料采用全铸式结构，工厂化生产，为降低运输和安装的重量及难度，主索鞍设计为一分为二的两半构造，调至塔顶后用高强螺栓栓接，半个鞍体吊装重量16吨。为便于架设主缆索股，在总宽263毫米的鞍槽内设置了竖向钢隔板，鞍槽隔板厚度5毫米，索股全部架设就位后顶部用锌材料整体填平，鞍槽侧壁再用拉杆全部夹紧。

2.2主索鞍和散索套预埋件安装

安装主索鞍底座和散索套的下半块构件前，利用复测无误的控制点精密测量出索塔及梁体顶面的纵向和横向中心线，测定各预埋件的准确平面位置，同时准确测定预埋件的顶面高程和预埋件的平整度，确保预埋件平面位置和顶面高程偏差及四角高差在限差以内，反复测量无误后将预埋件与索塔钢筋牢固焊接，索塔混凝土浇注时观测预埋件位置是否变化超限，并及时对其进行纠正，锚固系统需控制好预埋件的砼锚固质量和钢结构的焊接质量。

施工中鞍体的底面与座板的顶面要涂刷减摩擦耐磨材料，降低构件之间的抗滑移系数，为索鞍顶推顺利施工、且适应施工中的相对位移提供保障。重要的一点是在座板的顶面中央处设置有纵向的导向肋，保证索鞍在顶推时不发生偏移和转向。

塔顶主索鞍座板采用锚栓与塔顶的混凝土牢靠锚固，当索鞍被顶推到位并调整好之后，迅速用成桥锁定板将鞍体和座板相互锁死，用于顶推索鞍设置的反力架要用预应力钢绞线紧紧地锚固在塔顶，并通过垫块与型钢支撑于塔壁上;架梁期间每个主索鞍采用两台YCW200B型千斤顶顶推，施工完成后将反力架拆除。

2.3主索鞍的安装

主索鞍安装前先确定预偏量（由监控单位下达设计审核通过的监控指令），均向边跨预偏。施工中座体相对与塔顶的移动借助安放在座板边跨侧的千斤顶按监控单位指令分级进行顶推。达到规定位移量后，安装挡块，将鞍体定位锁定。

2.3.1工艺流程

索鞍座板与反力架的组合材料以及主索鞍等均利用施工塔吊、塔顶设置的钢门架、吨位适用的卷扬机和千斤顶、手拉葫芦等装置进行吊装，要求精确安装就位。

2.3.2塔顶吊装门架施工

钢门架必须严格按照验算合格的设计图进行制作，门架构件验收必须满足现行的《钢结构工程施工质量验收规范》要求，为确保加工质量必须用超声波检测焊缝且合格。

塔顶门架由型钢栓接件拼装而成，塔顶门架采用塔吊分片吊装，先拼装门架的固脚和竖立构件，测量保持垂直度，然后拼装门架的悬臂及其它段杆件。拼装完成后在门架上悬臂顶面设置轨道、水平小车等行走系统及检修用平台、上下梯道，安装门架提升系统。安装完成后对整个提升系统和行走系统进行全面检测、调试，确保所有机具设备安全、正常工作。

塔顶门架安装完毕后进行索鞍吊装施工作业前必须进行荷载试验，试吊时加载的重量分为三个阶段，按照设计吊重的80%加载时为静载试验，100%加载时做动载试验，120%加载时为静载试验，过程中全面检查系统安全及运行状况，验收小组最终确定提升系统和刹车系统均工作正常之后方可用于索鞍吊装作业。

2.3.3主索鞍运输

主索鞍從工厂采用货车公路运输至施工现场，在主索鞍运输和吊装全过程中采取构件保护措施，避免之前涂刷的防护层受损，主塔浇注完成且索鞍预埋件验收合格后，沿施工便道运输主索鞍至塔顶门架吊点，采用塔顶卷扬机直接起吊。

2.3.4主索鞍座板及顶推架安装

保证塔顶平面平整使主索鞍的垂直力分布均匀于塔顶平面，为主塔鞍座的顶推复位提供传力支点设置座板和反力架，座板和反力架为分体结构。施工步骤如下：

（1）塔顶施工时预留底座后浇混凝土块及反力架钢绞线孔洞，安装塔顶反力架预埋钢板。

（2）塔顶底座混凝土凿毛、清理，在塔顶混凝土表面测量放样纵、横向中心线。

（3）精密测量底座垫块安装的高程，调整好后临时固接。底座顶面高程要求0-20毫米、纵横两个方向安装误差小于±10毫米、底座四角高差2毫米内，固接前应保证支点垫板密贴，减小压缩变形。

（4）用塔顶门架起吊底座，调整就位，与塔顶测量的标志线对齐。

（5）调整楔形垫块，顶面复测调整使座板顶面高差符合要求。

（6）主索鞍就位及上部主要结构安装完成后千斤顶和反力架装置进行拆除。

2.3.5主索鞍安装步骤和方法

塔顶上设置两个控制点，一般在夜间气温稳定时由地面控制点施测塔顶控制点，使之成为精确的施工放样专用基准点，并进行塔锚联测，以确定主索鞍位置。

主索鞍鞍体用塔顶门架吊装，并在纵方向移动到位，再使用倒链和千斤顶设备精细调整。主索鞍安先在预偏位置上就位，依照设计图纸要求的预偏量及安装精度进行，并均匀涂抹耐压减摩材料，以适应吊杆张拉过程中鞍座的顶推复位。按之前确定的预偏量位置将主索鞍暂时固定，随着吊杆加载施工时按设计再逐步将其顶推调整加以固定。顶推过程中必须有限位相关装置，待最后一次反顶后对主索鞍锁定，主索鞍顶推检测完全就位后拆除反力架。

3安装注意事项和质量要求

3.1监测和控制要求

（1）地面及塔顶设置牢固而精确的测量基准点和定位标准点，注意严密保护;使用先进的测量方法和测量仪器，确保大桥各构件的位置准确，高度、角度符合要求。

（2）上部结构施工过程中，主鞍座两侧的不平衡水平力将使主塔产生弯矩和变形，因此要在主塔底部设置观测仪器，保证桥塔不出现超过标准的内力和变形，并根据观测结果，决定鞍座的顶推时间和顶推量，以确保桥塔安全。

（3）为保证主索鞍座板的安装精度，在主索鞍座板安装调整完成后必须进行全桥联测联控，技术小组确认合格后浇筑底座下的混凝土。

（4）主梁吊装过程中主缆不断加载，因此会在索鞍前后产生由索塔承受的不平衡水平力，当不平衡水平力超过容许值时就需要按照监控指令顶推索鞍，使主缆前后的水平力平衡，直至分次顶推到设计位置。

3.2施工质量要求

（1）因座板与鞍座底板的连接螺栓孔预先钻制，座板的平面位置必须严格控制，精度符合鞍座安装的误差要求。

（2）座板顶面要求平整度小于1毫米。

（3）座板固定应牢靠，采用钢垫块并与塔顶足够数量的预埋钢筋焊接，保证施工过程中不变形。

（4）调整测量座板确保其精度是安装的关键。当座板尺寸位置、里程、标高、平整度检查合格后，应尽快施工固定连接，过程中避免重物触碰。

（5）混凝土浇注前应对座板的尺寸、里程、水平、标高、平整度等进行详细检测，超出设计规定的允许误差的应重新调整至合格，浇筑时应保证座板内混凝土满足设计强度，振捣密实。

（6）最终测量确定主索鞍顺桥向符合设计要求，轴线横桥向满足10毫米的允许偏位要求;座板四角满足2毫米高差要求;座板顶面高程满足0-20毫米偏差要求;鞍体、鞍罩外表面防护总干膜厚度（μm）符合设计要求。

3.3质量控制保证措施

（1）组织保障成立质量管理机构，严格按照健全的质量保证策划管理，从技术人员、作业人员、施工材料、设备和施工过程控制上全方位保证桥梁质量。

（2）选派有类似施工经验人员成立技术攻关小组，邀请专会审安装方案及施工工艺，使各项工序有专人计算、设计，做到施工方案安全可靠、施工方法切实可行，并监督落实执行到位。

（3）委托技术力量先进，经验丰富，有资质的第三方監测监控单位，深入施工现场全过程对所有监控点、监控工序进行全面测量、模拟计算、监控、实行动态管理。

4施工安全技术措施

悬索桥主塔施工封顶前后做好吊装钢门架搭设工作，在其上设置移位器和定动滑轮，同时利用设置在塔顶横梁上的卷扬机组成起吊系统，吊装主索鞍等构件。

钢门架必须进行整体的强度、稳定性以及变型量验算，进行专业设计;选用专用的交互捻制吊装钢丝绳，防止在设备起吊施工时钢丝绳组发生扭转和打结情况出现，同时要设置两组缆风绳限制构件大范围晃动、变向碰撞。吊装前进行详细的安全技术交底。

使用前应对整个吊装系统和行走系统进行全面细致的检测、调试，检查系统全长范围内有无绞乱缠绕，有无设备故障，确保设备均处于安全正常状态，之后吊装钢门架及起吊系统必须进行最大起吊荷载120%倍的超载提升试验，对门架及吊装提升系统的安全和运行情况进一步检查，为正式吊装索鞍作好充足的准备。

正式起吊时必须保持缓慢、平稳，不断观察支架系统的稳定性，并且配有安全保护措施。索鞍在塔顶进行平移时要观察整体桁架来自侧向力的影响，施工过程注意高空作业安全保护工作。

5结束语

悬索桥因其适用长距离跨越地形，且受力性能良好，设计轻型美观，施工方便成为大跨度桥梁首选桥型之一。国内从上世纪9O年代初开始发展现代化长大悬索桥，其中自锚式设计桥梁也已然日趋成熟，跨度越来越大，结构越来越好，尤其是满足了受地形限制的城市建设既要求跨度大、经济适用、又要求雄壮美观。在科技和经济日益发达的当今社会，悬索桥的发展前景将会更加美好，浓墨重彩登上历史舞台，为我国桥梁施工技术提供宝贵经验，也为我国悬索桥施工技术进一步发展奠定基础。

参考文献：

[1]邓礼军.悬索桥施工技术[J].技术市场.2011，（3）：278-279.

[2]中交公路工程规划设计院.交通行业标准公路悬索桥吊索JT/T449.2001.

[3]铁道部大桥工程桥梁科学研究所编.悬索桥.科学技术文献出版社.1996.

[4]周昌栋.悬索桥上部结构施工[J].人民交通出版社.2004.