單索面斜拉橋復(fù)合式牽索掛籃組拼及預(yù)壓施工技術(shù)

邵學(xué)文

（吳江市建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，江蘇蘇州 215200）

0 前言

江蘇蘇北某跨河橋梁的主橋設(shè)計(jì)為雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主跨跨徑為218 m，結(jié)構(gòu)體系為半漂浮體系。主梁為單箱三室斜腹板箱形截面，中心梁高2.8 m，頂板寬26.5 m，底板寬10.5 m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)度各4 m。采用復(fù)合式單索面牽索掛籃進(jìn)行主梁懸澆節(jié)段的施工，斜拉索橫橋向間距為1.1 m，呈扇面平行布置于中央分隔帶之內(nèi)，并錨固于箱梁內(nèi)橫梁上，懸澆節(jié)段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為6.0 m。

該工程項(xiàng)目采用的復(fù)合式牽索掛籃由承重系統(tǒng)、定位錨固系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)、張拉系統(tǒng)、施工輔助系統(tǒng)等組成。掛籃總長(zhǎng)度20.0 m，自重（包括模板系統(tǒng)）約160 t。掛籃具體構(gòu)造見圖1所示。

圖1 牽索式前支點(diǎn)掛籃立面布置圖

1 掛籃拼裝、提升就位及靜載預(yù)壓主要施工步驟

1.1 掛籃拼裝

（1）主梁0#塊段施工完畢后，拆除承重支架，保留水中鋼管樁，并根據(jù)掛籃拼裝工作面積的需要另行補(bǔ)打鋼管樁。

（2）搭設(shè)掛籃拼裝平臺(tái)。在鋼管樁頂設(shè)置縱、橫向分配梁。

（3）在拼裝平臺(tái)上準(zhǔn)確施放主、次縱梁位置，采用滑移法（履帶吊配合）將各構(gòu)件移送到安裝位置。在拼裝平臺(tái)上安裝牽索掛籃的主、次縱梁，底模及側(cè)模桁架系統(tǒng)，模板系統(tǒng)，部分吊掛系統(tǒng)及施工附屬設(shè)施。

（4）在已澆筑的箱梁0#塊頂面鋪設(shè)鋼軌滑道，拼裝輔助主梁及走行主梁，并安裝后錨固及走行主梁吊掛系統(tǒng)。

1.2 掛籃提升就位

（1）利用內(nèi)中吊掛和走行主梁前吊掛將掛籃平臺(tái)整體水平提升一定高度后安裝走行框。

（2）繼續(xù)提升掛籃至預(yù)定高程，完成次縱梁前、后吊掛，主縱梁后吊掛及吊掛梁前、后吊掛等的安裝。掛籃提升過程見圖2。

圖2 掛籃提升過程照片

1.3 斜拉索張拉系統(tǒng)安裝并實(shí)施初張拉

（1）對(duì)掛籃系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收，對(duì)中內(nèi)吊掛、后吊掛及剪力鍵處進(jìn)行抄墊，并按設(shè)計(jì)要求預(yù)拉吊桿。

（2）在掛籃弧形首沿斜拉索延長(zhǎng)線安裝接長(zhǎng)桿，并安裝承壓支撐座、張拉撐腳、螺母及墊板、牽引撐腳、千斤頂?shù)葟埨到y(tǒng)。

（3）按照設(shè)計(jì)圖紙及監(jiān)控量測(cè)部門提供的噸位對(duì)斜拉索實(shí)施初張拉。

1.4 掛籃靜載試驗(yàn)

（1）收緊輔助主梁前吊掛，并松開或拆除走行主梁前吊掛。

（2）模擬箱梁節(jié)段混凝土的澆筑順序?qū)克鲯旎@實(shí)施靜載預(yù)壓。

（3）完成掛籃預(yù)壓總結(jié)，按設(shè)計(jì)圖紙及監(jiān)控量測(cè)部門提供的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)模板標(biāo)高及斜拉索拉力進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)入箱梁節(jié)段正式施工。

2 各施工環(huán)節(jié)的主要技術(shù)要求及質(zhì)量控制重點(diǎn)

2.1 牽索掛籃加工及拼裝

（1）掛籃各構(gòu)件加工完成后，要按設(shè)計(jì)圖紙及《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行工廠預(yù)拼，以檢驗(yàn)裝配精度及加工質(zhì)量，經(jīng)制造、使用、監(jiān)理等各方共同驗(yàn)收合格后方可出廠交貨。主要檢查內(nèi)容有各構(gòu)件的尺寸規(guī)格、焊縫質(zhì)量、原材料質(zhì)量、銷孔位置及尺寸、重要焊縫（弧形首、剪力鍵、銷軸鉸座連接處等）的探傷檢查、外觀質(zhì)量等。對(duì)重要掛籃連接件要進(jìn)行試拼裝，如主縱梁和焊縫之間的連接、張拉體系的連接等。

（2）確保掛籃拼裝平臺(tái)平整、牢靠。按正確位置和方向安裝主、次縱梁接頭板，底、側(cè)模桁架系統(tǒng)大多采用銷軸或螺栓連接，安裝及驗(yàn)收過程中要逐個(gè)檢查銷軸及保險(xiǎn)卡是否安裝到位、螺栓是否旋緊，并嚴(yán)禁對(duì)銷孔隨意擴(kuò)孔。

（3）掛籃的鋼軌滑道一定要支墊平穩(wěn)、固定牢靠，要求采用方木及道釘進(jìn)行固定，滑道與梁頂混凝土之間要抄墊密貼。前、后支腿一般采用槽鋼，滑道與槽鋼之間須制作專門的U型螺栓固定,使用雙螺帽并逐個(gè)旋緊。

（4）為消除橋面橫坡的影響，走行主梁和輔助主梁的支腿高度不同，另外各支腿在施工過程中的受力差別較大，在掛籃設(shè)計(jì)時(shí)采用的型鋼規(guī)格也有區(qū)別，安裝時(shí)應(yīng)特別注意核對(duì)。

（5）走行主梁和輔助主梁由貝雷片和加強(qiáng)弦桿拼裝組成，橫向采用標(biāo)準(zhǔn)支撐架連接。安裝完成后保證貝雷梁順直，各節(jié)點(diǎn)銷軸保險(xiǎn)卡等安裝齊全。

2.2 掛籃提升就位及斜拉索初張拉

（1）掛籃主要構(gòu)件安裝完畢并檢查合格后，在提升前將臨邊的人行通道、弧形首部位的張拉工作平臺(tái)、安全圍護(hù)等施工輔助設(shè)施安裝齊全，盡可能減少高空作業(yè)量。

（2）吊掛系統(tǒng)的安裝是本環(huán)節(jié)控制的關(guān)鍵，由吊掛梁、千斤頂、吊桿、分配梁、起頂梁、螺母及墊板等組成。首先要全面檢查確保各組件本身的質(zhì)量滿足規(guī)定，再嚴(yán)格控制安裝質(zhì)量。安裝前根據(jù)頂、底錨固點(diǎn)的高差確定吊桿的長(zhǎng)度及接長(zhǎng)位置，精軋螺紋鋼吊桿兩端須使用鋼墊板及雙錨固螺母。吊桿的接長(zhǎng)要采用專門的連接套筒，并預(yù)先在待接長(zhǎng)的兩根吊桿端頭1/2連接套筒長(zhǎng)度處明顯標(biāo)記，再精確對(duì)中并將標(biāo)記范圍內(nèi)的全部絲扣旋入套筒，接長(zhǎng)后的吊桿必須順直，不許出現(xiàn)彎折。安裝分配梁、起頂梁時(shí)，吊桿要在吊桿孔內(nèi)居中穿過。千斤頂在使用前應(yīng)進(jìn)行檢修并標(biāo)定，確保工作性能正常。

（3）底、側(cè)模平臺(tái)系統(tǒng)整體提升過程中，各吊點(diǎn)要保持同步、均衡，高差控制在10 cm以內(nèi)。提升過程中要同步擰緊固定螺母，擰螺母時(shí)不得帶動(dòng)吊桿，防止連接套筒或底部螺母被旋落。底、側(cè)模平臺(tái)系統(tǒng)提升至一定高度后安裝走行框，提升到位后，在梁內(nèi)安裝后走行框錨固系統(tǒng)并抄平鎖死，再安裝剩余全部吊掛系統(tǒng)。

（4）準(zhǔn)確調(diào)整主縱梁前后位置，按澆筑100%混凝土后斜拉索梁端索偏角計(jì)算設(shè)置牽索與弧形首交點(diǎn)位置，使?fàn)恳龔埨瓧U與斜拉索同軸，且軸線位置準(zhǔn)確。在進(jìn)行第一次牽索預(yù)拉前應(yīng)調(diào)整好次縱梁上的剪力鍵裝置，抄墊鋼板保證剪力鍵與預(yù)埋鋼盒全斷面接觸。

（5）掛籃上的斜拉索臨時(shí)錨固裝置應(yīng)加強(qiáng)檢查。位于主縱梁內(nèi)的張拉桿應(yīng)保證獨(dú)立于周邊任何結(jié)構(gòu)，不得和任何剛性結(jié)構(gòu)貼在一起，防止產(chǎn)生橫向支點(diǎn)力。方向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)應(yīng)靈活可用，對(duì)于空間索體系，臨時(shí)錨固錨環(huán)應(yīng)緊緊錨固在掛籃前支點(diǎn)上，即保證錨環(huán)應(yīng)垂直于張拉桿，錨環(huán)不得形成局部受力的懸空狀態(tài)，一旦發(fā)生應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（6）第一次牽索預(yù)拉前，在中支點(diǎn)處抄墊預(yù)定高度墊塊并鎖死，后錨點(diǎn)錨桿按掛籃設(shè)計(jì)單位給定的噸位進(jìn)行預(yù)張拉，以使底模緊貼0#塊梁段混凝土，并在牽索張拉及混凝土澆筑時(shí)不出現(xiàn)明顯變形或位移。后錨點(diǎn)錨桿的預(yù)拉力按照給定的牽索拉力、待澆梁段重量、掛籃自重及施工荷載等最不利荷載組合通過計(jì)算確定，以R2處不出現(xiàn)負(fù)反力進(jìn)行控制。受力簡(jiǎn)圖見圖3，計(jì)算公式如下。

圖3 牽索掛籃受力簡(jiǎn)圖

式中：R1——后錨點(diǎn)反力；R2——中支點(diǎn)反力；H——水平止推反力；G——掛籃自重；

W——梁段混凝土重；

T——斜拉索拉力。

（7）掛籃提升到位后，盡快完善錨固系統(tǒng)，并按監(jiān)控量測(cè)部門按實(shí)計(jì)算確定的拉力進(jìn)行斜拉索張拉，盡量縮短掛籃懸空時(shí)間，完成掛籃從懸臂到彈性簡(jiǎn)支的體系轉(zhuǎn)換。

2.3 掛籃靜載預(yù)壓

（1）掛籃靜載預(yù)壓的目的：檢驗(yàn)掛籃系統(tǒng)的使用安全性，以及各構(gòu)件在不同工況下的應(yīng)力與變形參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；測(cè)定主縱梁、橫梁和模板桁架系統(tǒng)的彈性變形和掛籃高程變化量，用于指導(dǎo)后續(xù)各主梁節(jié)段的立模標(biāo)高和平面位置；測(cè)定斜拉索張拉索力與掛籃變形量的關(guān)系，用于指導(dǎo)后續(xù)梁段施工；消除掛籃的非彈性變形。

（2）預(yù)壓荷載一般取最大懸澆節(jié)段鋼筋混凝土重量加臨時(shí)荷載總量的1.1倍即可，將施工荷載等效代換為容量相同的砂袋后，盡可能模擬混凝土澆筑過程進(jìn)行對(duì)稱、同步堆載，各個(gè)部位的加載量要根據(jù)實(shí)際情況通過計(jì)算確定。加載預(yù)壓時(shí)，掛籃前端斜拉索的索力也必須按照規(guī)定分級(jí)施加。

（3）分級(jí)加載標(biāo)準(zhǔn)一般要求按四級(jí)來實(shí)施，即0→50%→75%→100%→110%。卸載是加載的逆過程，實(shí)際工作中可適當(dāng)簡(jiǎn)化為110%→100%→50%→0。

（4）事先合理確定實(shí)測(cè)參數(shù)及測(cè)點(diǎn)布置。主要的實(shí)測(cè)參數(shù)有兩類，一是變形位移參數(shù)，二是局部應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)。變形位移參數(shù)有高程，縱橋向位移，局部構(gòu)件位移、撓度等；局部應(yīng)力應(yīng)變參數(shù)有錨桿、止推器、主縱梁、橫梁的應(yīng)變值等。測(cè)點(diǎn)分布位置根據(jù)掛籃體系的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)來具體布置。由于前支點(diǎn)的絲桿受力較為復(fù)雜，一般還應(yīng)對(duì)前支點(diǎn)絲桿進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)。

（5）預(yù)壓過程中的監(jiān)控量測(cè)及數(shù)據(jù)處理。在掛籃預(yù)壓的全過程，技術(shù)人員必須隨時(shí)在場(chǎng)認(rèn)真檢查各構(gòu)件有無異常變形和異常聲響，如發(fā)現(xiàn)異常則立即暫停加載，查找原因并妥善處理。施加荷載的過程中，待分級(jí)荷載施加穩(wěn)定且在斜拉索力測(cè)試和調(diào)整后再進(jìn)行各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)的觀測(cè)，以保證數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性。在全部加載完成后，還應(yīng)觀測(cè)不同氣溫條件下的應(yīng)力應(yīng)變值，以便于甄別和處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。每一級(jí)加、卸載后得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要在事先制定的專用表格上如實(shí)記錄，并進(jìn)行階段性分析，確認(rèn)無異常時(shí)方可繼續(xù)施工。

（6）掛籃預(yù)壓結(jié)論：掛籃預(yù)壓完成后首先要對(duì)掛籃各結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行詳細(xì)的外觀質(zhì)量檢查，確定是否有異?，F(xiàn)象發(fā)生，主要檢查走行及輔助主梁、張拉桿、前支點(diǎn)、中錨點(diǎn)、后錨點(diǎn)、剪力鍵、吊掛系統(tǒng)等部位；然后及時(shí)對(duì)取得的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整理分析，作出荷載-變形曲線，對(duì)照預(yù)壓目的評(píng)價(jià)掛籃工作性能，并編制預(yù)壓總結(jié)報(bào)告送審。

3 結(jié)語

斜拉橋復(fù)合式牽索掛籃安全、可靠的工作性能是整個(gè)懸臂箱梁施工的有力保證，其可靠性主要通過嚴(yán)格的加工及組拼質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，并經(jīng)過靜載預(yù)壓進(jìn)行驗(yàn)證。施工技術(shù)人員及各級(jí)管理人員要把掛籃的加工、組拼及預(yù)壓作為斜拉橋施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，在制定科學(xué)合理的施工方案和工藝的前提下，還必須對(duì)施工全過程的質(zhì)量和安全嚴(yán)加管理。對(duì)主梁、主塔、掛籃及斜拉索的監(jiān)控量測(cè)要由專業(yè)單位使用專門的測(cè)試儀器來實(shí)施，并依據(jù)設(shè)計(jì)文件及科學(xué)的計(jì)算模型及時(shí)提供準(zhǔn)確無誤的監(jiān)控指令。

[1]張軍.斜拉橋施工監(jiān)理[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,2005.

[2]尚勇.復(fù)合式牽索掛籃施工技術(shù)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2007.

[3]中鐵大橋局集團(tuán)設(shè)計(jì)事業(yè)部.復(fù)合式牽索掛籃施工設(shè)計(jì)圖[Z].武漢：中鐵大橋局集團(tuán)有限公司，2012.