江六高速京杭運(yùn)河特大橋牽索掛籃施工技術(shù)

劉 龍

（河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北 石家莊050091）

1 工程概況

江都至六合高速公路JL—GL2標(biāo)京杭運(yùn)河特大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面混凝土斜拉橋，孔跨布置為（28.5+79.5+248+79.5+28.5）m，如圖1 所示。主橋支撐體系采用半漂浮體系，斜拉索采用扇形索面布置，梁上索縱距6.5m，橫距35.5m，錨固點(diǎn)距懸臂澆筑梁端1m。

圖1 主橋橋式布置圖

主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土∏形截面，頂板厚30cm，主梁頂面設(shè)置坡度為2%的橫坡，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長6.5m， 截 面 寬37.1m， 每 節(jié) 段 混 凝 土 約165.8m3，順橋向每隔6.5m 設(shè)置一道橫梁，其間距與索間距相同，為6.5m。除主跨2#～18#節(jié)段，邊跨2#～10#節(jié)段采用牽索掛籃現(xiàn)澆外其余均采用支架法施工。

2 掛籃設(shè)計(jì)的思路

2.1 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在制訂主梁標(biāo)準(zhǔn)段掛籃方案時(shí)，首先確定該橋主梁縱向長度為6.5m；梁面較寬37.1m，塊段重量430t，為保證節(jié)段施工縱、橫向變形協(xié)調(diào)，對(duì)掛籃的整體剛度要求很大，掛籃重量大。

2.2 張拉

設(shè)計(jì)中對(duì)上一節(jié)段橫梁的橫向預(yù)應(yīng)力僅張拉N1、N2束，N3束在施工節(jié)段縱向預(yù)應(yīng)力張拉完畢后再張拉，橫梁受力較弱，掛籃中吊點(diǎn)的荷載不能過大。

2.3 截面結(jié)構(gòu)及力的傳遞

梁體截面為∏形結(jié)構(gòu)，斜拉索布置于梁體兩側(cè)縱梁處，且為平行索，以利于剪力鍵的布置及斜拉索縱向水平分力的傳遞。

3 牽索掛籃主要結(jié)構(gòu)

綜合考慮以上因素，標(biāo)準(zhǔn)段施工用牽索掛籃方案，掛籃設(shè)計(jì)采用鋼箱梁整體式底平臺(tái)，通過兩組主縱梁、兩組橫梁及后交叉腹桿組成空間受力體系，保證掛籃的縱橫向剛度，保證了節(jié)段縱橫向線形；內(nèi)模支架采用鋼管拱結(jié)構(gòu)，將荷載傳遞至主縱梁，減小中橫梁受力從而達(dá)到控制橫梁吊點(diǎn)的反力；走行采用走行掛鉤及后反力輪結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 掛籃結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3.1 承重系統(tǒng)

承重系統(tǒng)由主縱梁、次縱梁、頂板拱勒、前橫梁、中橫梁及普通縱梁等桿件組成，除去普通縱梁為型鋼外其余均為加勁鋼箱梁，如圖3所示。

圖3 懸吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主縱梁：B=1220mm，H=1800～1200mm。

次縱梁：B=720mm，H=1200mm。

前橫梁：B=1220mm，H=1800mm。

中橫梁：B=920mm，H=1200mm，與主梁連接處H=1800mm。

普通縱梁：工36b。

板厚情況相同，如圖4所示。

圖4 水平抗剪系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2 懸吊系統(tǒng)

懸吊系統(tǒng)由掛籃前端牽索錨固結(jié)構(gòu)、中吊桿、后吊桿等組成。牽索錨固結(jié)構(gòu)由新制成品索、張拉桿、連接頭、張拉螺母、錨固螺母組成。中外吊桿材質(zhì)為40Cr，中內(nèi)吊桿及后吊桿為精軋螺紋鋼筋。由于掛籃施工節(jié)段較多，各構(gòu)件需要進(jìn)行多次張拉，所以注意密切關(guān)注其疲勞狀況，及時(shí)更換。懸吊系統(tǒng)如圖5所示。

3.3 水平抗剪系統(tǒng)

水平抗剪系統(tǒng)包括水平抗剪檔塊和梁體預(yù)埋鋼盒，且因牽索產(chǎn)生的水平力保持平衡，如圖6所示。

3.4 走行系統(tǒng)

走行系統(tǒng)由走行掛鉤、滑道及走行輪組成。為減小走行時(shí)阻力，滑道上設(shè)置4mm 不銹鋼板，走行掛鉤上設(shè)置四氟板，走行前需涂潤滑油。走行前，將頂板模板的拱架系統(tǒng)下放低于橫隔板，將橫隔板側(cè)模放在頂上，一同過孔。

邊主梁的側(cè)模放在小縱梁平臺(tái)上，如圖7所示。

圖5 懸吊系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單位：mm）

圖6 水平抗剪系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單位：mm）

圖7 走行系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單位：mm）

3.5 模板系統(tǒng)

本套掛籃模板除頂板、齒塊、橫隔墻的近塔端側(cè)模采用竹膠板，其余全部采用新制鋼模。采用竹膠板做模板，可方便拆裝，使掛籃順利通過每節(jié)梁段的橫隔墻。

橫隔墻后端的混凝土梁頂板采用拱架支撐，將頂板混凝土荷載直接卸載到邊上的主縱梁上，減小中內(nèi)吊掛的受力。拱架立面設(shè)計(jì)如圖8所示。

4 牽索掛籃的施工步驟及關(guān)鍵工序

4.1 掛籃施工流程圖（見圖9）

4.2 掛籃施工步驟

（1）掛籃拼裝及提升（見圖10）

①整平地面，在地面上安裝牽索掛籃縱、橫梁、普通縱梁、拱架及吊掛系統(tǒng)。

②利用后吊桿及前支點(diǎn)起吊裝置將掛籃平臺(tái)提升到設(shè)計(jì)高程。

③安裝中、后吊桿，在掛籃吊點(diǎn)處進(jìn)行抄墊并預(yù)拉吊桿，安裝模板及走行掛鉤。

圖8 拱架立面圖（單位：mm）

圖9 掛籃施工流程圖

（2）掛籃靜載試驗(yàn)（見圖11）

①按設(shè)計(jì)要求在掛籃弧形首安裝斜拉索并初張拉C2(C2′)號(hào)索。

②按靜載試驗(yàn)細(xì)則進(jìn)行掛籃靜載試驗(yàn)（模擬掛籃施工的各工況），消除掛籃非彈性變形，測(cè)量出彈性變形。

（3）第一次張拉斜拉索，澆筑50%混凝土

預(yù)壓試驗(yàn)通過后，調(diào)整標(biāo)高，綁軋鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道。檢查簽證，按設(shè)計(jì)值第一次預(yù)拉斜拉索，澆筑2#塊50%混凝土，如圖12所示。

（4）第二次張拉斜拉索，澆筑完成混凝土

澆筑完成2#塊50%混凝土后，第二次張拉C2(C2')#斜拉索，澆筑完成2#塊剩余混凝土，如圖13所示。

（5）預(yù)應(yīng)力張拉，下放掛籃做走行準(zhǔn)備

養(yǎng)護(hù)混凝土至設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí)，張拉設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力筋，張拉完畢后，將斜拉索索力由掛籃轉(zhuǎn)換到主梁上。下放拱架及內(nèi)模系統(tǒng)1.95m，下放掛籃底平臺(tái)約500mm，使掛籃掛鉤作用于梁頂掛籃走道上，同時(shí)安裝反力輪。解除中吊桿的錨固，安裝前移千斤頂，準(zhǔn)備前移，如圖14所示。

（6）掛籃前移，重復(fù)以上步驟施工直至合龍段

掛籃前移6.5m 就位，提升掛籃，安裝吊桿并預(yù)拉和斜拉索，并與牽索系統(tǒng)連接，提升拱架，安裝掛籃模板調(diào)整標(biāo)高，綁扎鋼筋，安裝預(yù)應(yīng)力管道，按設(shè)計(jì)值第一次張拉斜拉索。澆筑50%節(jié)段混凝土，第二次張拉斜拉索，澆筑剩余混凝土。

重復(fù)步驟（5）、（6）的施工直至合龍段。

圖10 掛籃拼裝及提升

圖11 掛籃靜載試驗(yàn)示意圖

4.3 掛籃施工的關(guān)鍵工序

（1）保證掛籃平面位置及掛籃的提升、下放

掛籃在走行過程中嚴(yán)格控制掛籃的中線位置，發(fā)現(xiàn)偏位時(shí)即時(shí)糾正。掛籃的提升及下放均采用中外吊桿及主縱梁后端的千斤頂來完成，在掛籃提升及下放過程中隨著千斤頂?shù)纳炜s，需即時(shí)增減抄墊的鋼板，保證掛籃安全的提升及下放。

（2）掛籃前端底模標(biāo)高設(shè)定及掛籃鎖定

根據(jù)監(jiān)控單位給定的各節(jié)段掛籃到位的底模標(biāo)高，利用中外吊點(diǎn)來設(shè)定。在標(biāo)高設(shè)定時(shí)應(yīng)采取底模預(yù)設(shè)上（下）拱的措施來消除掛籃自身變形的影響。

標(biāo)高設(shè)定完畢后在中吊掛、后吊掛處進(jìn)行抄墊，最后將中、后吊桿與主梁鎖定，鎖定力量為：中外吊桿按90t/每根吊桿，中內(nèi)及后吊桿按30t/每根吊桿。

圖12 第一次張拉（單位：mm）

圖13 第二次張拉（單位：mm）

圖14 預(yù)應(yīng)力張拉并下放掛籃（單位：mm）

將剪力鍵后端和上端前部與梁體之間用鋼板抄死，鋼板抄墊時(shí)應(yīng)形成面接觸。使掛籃與梁體牢固連成一體，完成長平臺(tái)牽索掛籃的設(shè)定標(biāo)高及鎖定工作。因剪力剪受力較大且與縱梁是焊接連接，所以每節(jié)段混凝土澆筑前，應(yīng)重點(diǎn)檢查。

（3）牽索安裝及中間調(diào)整索力

牽索主縱梁精確定位錨固后，水平抗剪設(shè)施安裝完畢，即可進(jìn)行牽索安裝，先將延長桿與錨頭內(nèi)撐套連接好，調(diào)整好錨杯位置，保證錨杯螺母與錨墊板間4㎝左右空隙。走行到位后，應(yīng)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與斜拉索同一軸線，且軸線位置準(zhǔn)確。

本橋牽索中間調(diào)整索力包括兩次，第一次初索力在混凝土澆筑前施加，第二次索力在混凝土澆筑至50%時(shí)進(jìn)行調(diào)整索力值。

（4）梁端索力轉(zhuǎn)換

混凝土澆筑完畢，按規(guī)定養(yǎng)護(hù)，滿足強(qiáng)度要求后拆除內(nèi)模及堵頭模板，預(yù)應(yīng)力張拉完畢后，即可進(jìn)行梁端索力轉(zhuǎn)換，先旋緊梁端錨杯螺母，保證其與錨墊板緊貼，利用千斤頂放松錨固于牽索縱梁弧形首處的張拉桿螺母，使其處于松弛狀態(tài)。

5 結(jié)語

從整個(gè)施工情況來看，前支點(diǎn)掛籃的各項(xiàng)工作都比較復(fù)雜，技術(shù)含量高，希望通過以上總結(jié)，為相似斜拉橋主梁施工提供借鑒。

[1] 林元培.斜拉橋[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 陳明憲.斜拉橋建造技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 汪文霞.特大型前支點(diǎn)掛籃設(shè)計(jì)[C]//中國公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)2005年全國橋梁會(huì)議論文集.2005．