東沙大橋斜拉橋邊主梁牽索掛籃施工技術

陳琿

摘 要：本文概述了南通市東沙大橋主梁的施工方法，結合牽索掛籃在邊主梁（Π型梁）施工中的應用，重點介紹牽索掛籃的設計結構、施工工藝，對類似橋梁具有較強的借鑒意義。

關鍵詞：邊主梁；牽索掛籃；施工工藝

1 工程概述

東沙大橋位于南通市通州區(qū)沿江高等級公路與五接鎮(zhèn)興武大道交叉處，向南與長江大堤平交，跨越天生港水道及通州區(qū)固沙護灘工程北堤。主橋采用41.6+78.4+270+78.4+41.6m雙塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，半漂浮結構體系。

本橋主梁為雙向預應力混凝土結構，混凝土標號為C55，截面為邊主梁形式，主梁全長510m，標準段主梁頂面寬27.5m，邊主梁高為2.3m，橋梁中心線處梁高2.515m，肋寬2.2m，標準節(jié)段順橋向每隔6.4m設一道橫梁，標準段采用牽索掛籃施工。

2 主梁總體施工方案

主梁按施工方法的不同分為4個部分：主梁A0、A1節(jié)段、邊跨現(xiàn)澆段、標準懸臂澆筑節(jié)段及合龍段。

A0、A1節(jié)段主梁采用支架法施工，施工完成后，對0#塊臨時錨固，在A1#（A1′#）節(jié)段下方搭設掛籃拼裝平臺，進行掛籃的組裝，然后提升掛籃到位并進行靜載試驗，試驗結束進行后主梁對稱2#～10#節(jié)段的施工，同時進行邊跨現(xiàn)澆段施工。然后進行邊跨合龍施工，并在對邊跨現(xiàn)澆段進行壓重的同時完成中跨11#～20#節(jié)段施工，最后進行中跨合攏施工。

3 牽索掛籃設計構造

牽索掛籃應根據(jù)預應力混凝土斜拉橋主梁的結構不同，索面在縱橫方向的坡度變化，以及斜索在主梁上固定交點的規(guī)律，斜拉索的張拉牽引條件，以及掛籃在下降前移時其下方的凈空大小等各方面的因素進行選型及具體設計，根據(jù)施工圖設計結合邊主梁的截面特征及拉索位置，設計采用長平臺型牽索掛籃結構。

本牽索掛籃不計施工臨時支架等總重量為169.4t，主要由承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等組成。

承重系統(tǒng)主要由主縱梁、次縱梁、頂板拱肋、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。承重系統(tǒng)間連接均采用φ24，S8.8級精制螺栓連接。

懸吊系統(tǒng)由掛籃前段牽索錨固結構，中、后吊桿等組成。牽索錨錠系統(tǒng)是指以一定的加長裝置錨固在掛籃主縱梁前端成為牽索，主要由臨時張拉桿、連接頭、張拉螺母、錨固螺母等組成。中外吊桿、中內(nèi)吊桿及后吊桿采用φ32mm精軋螺紋鋼筋。

走行系統(tǒng)由走行掛鉤、滑道及走行輪組成。為減小走行時阻力，走行前需涂潤滑油。

模板系統(tǒng)分為頂板、邊主梁兩部分，為方便掛籃模板順利通過橫隔墻，頂板模板支持系統(tǒng)采用整體升降式拱肋+鋼模；邊主梁外側模及外側隔板模板采用可調(diào)節(jié)撐桿支撐鋼模，走行時無需拆除。為方便安裝、拆除，邊主梁內(nèi)側模及內(nèi)側隔墻模板采用鋼管腳手架支撐系統(tǒng)，模板采用方木+竹膠板，具有重量輕，方便人工操作。

4 掛籃拼裝及靜載試驗

4.1 牽索掛籃的拼裝

（1）牽索掛籃拼裝方法

掛籃在0#塊施工結束后進行拼裝，拼裝工作分梁上、梁下兩部分，梁上主要進行提升系統(tǒng)安裝；梁下主要進行掛籃承重平臺、升降式拱肋、模板的拼裝。梁下掛籃拼裝位置設在掛籃進行2#節(jié)段施工時掛籃位置的投影正下方，拼裝工作在臨時拼裝平臺上進行。

（2）牽索掛籃拼裝步驟及要求：

①拼裝前各構件應進行檢查，并拆除0#塊部分妨礙的現(xiàn)澆支架，后搭設拼裝平臺，并保證拼裝件抄墊平直。

②依次拼裝掛籃主縱梁、次縱梁、前后橫梁、模板系統(tǒng)、吊掛系統(tǒng)及附屬設施（走行掛鉤不得安裝）。構件安裝后應檢測幾何尺寸，并擰滿全部螺栓。

③在0#塊上拼裝提升系統(tǒng)主梁，并安裝后錨固，安裝提升系統(tǒng)。

④利用前后提升點將掛籃平臺整體緩慢水平提升脫離抄墊后停止，檢查提升裝置，如無異常提升掛籃到設計高程。

⑤掛籃進行定位鎖定。掛籃提升就位后，按設計圖安裝掛籃走行掛鉤、中內(nèi)外吊掛、后吊掛，對中內(nèi)吊掛、中外吊掛、后吊掛及剪力鍵處進行抄墊，并按設計要求預拉吊桿。

⑥安裝2#懸澆節(jié)段索道管，掛設斜拉索C2（C2），并初張拉至設計牽索索力。

⑦拆除掛籃提升系統(tǒng)，牽索掛籃進行靜載試驗。

4.2 牽索掛籃靜載試驗

主梁標準節(jié)段利用牽索掛藍懸臂澆注，在施工過程中，需模擬主梁標準節(jié)段懸澆施工步驟，得出主梁標準節(jié)段施工各階段下的索力、線型和梁體應力值，同時檢驗牽索掛籃結構安全性及掛籃主縱梁和橫梁彈性變形值，在第一個懸澆段位置（2#節(jié)段）按懸澆階段施工步驟進行靜載試驗。荷載的布置形式盡量與實際荷載分布吻合，以保證試驗的可靠性和準確性。

試驗按照25%、50%、75%、100%、120%預壓荷載進行分級均勻對稱加載，直至加載至最重梁段邊跨8#節(jié)段混凝土自重的1.2倍，卸載按75%、50%、0%進行。加載過程中密切觀測、記錄撓度數(shù)據(jù)。每級工況至少維持2個小時，最大荷載持載要求12個小時。

①將掛籃各吊掛施加預緊力，斜拉索牽索張拉到第一張牽索索力，測索力、溫度、塔變位、掛籃變位及主梁線形；

②對稱加載到主梁2#懸澆混凝土灌注總量的1/4重量，測量掛籃主縱橫梁的彈性變形值，對吊掛、各焊縫和螺栓、牽索頭處各受力部件安全檢查，要求靜壓時間2h；

③對稱加載到主梁2#懸澆混凝土灌注總量的1/2重量，斜拉索牽索第二次張拉到設計牽索索力，觀測項目同上，要求靜壓時間2h；

④對稱加載到主梁2#懸澆混凝土灌注總量的3/4、1倍的重量，觀測項目同上；

⑤對稱加載到主梁2#懸澆混凝土灌注總量的1.2倍的重量，測量溫度、塔變位、掛籃變位、主梁線形及索力。同時監(jiān)測主梁應力，要求靜壓時間8h；

⑥對稱加載到主梁最重節(jié)段（邊跨8#節(jié)段）混凝土灌注總量的1.2倍的重量，要求觀測項目同上。要求滿載12h；

⑦按75%、50%、0%進行反向對稱卸載，直至卸載完成后放索力至零。

5 標準節(jié)段懸澆施工工藝

5.1 掛籃走行準備及走行

（1）走行準備

①當節(jié)段混凝土達到設計強度后張拉各向預應力完畢后，用千斤頂張拉牽索端張拉桿，使張拉桿螺母離開錨固點，上緊斜拉索錨固螺母，松開牽索系統(tǒng)，將斜拉索由牽索體系轉化至主梁上。

②牽索掛籃走行之前，需整體下降，首先拆除模板，用拱架下放系統(tǒng)下放拱架，起頂主縱梁后端千斤頂，將掛籃后反力轉化至千斤頂上，拆除后吊掛，同步調(diào)節(jié)中吊桿及起頂后端千斤頂（注意抄墊與頂升循環(huán)進行），使中錨點緩慢與反力輪上升同步進行，直至掛籃平臺下降500mm，掛籃掛鉤作用于梁頂掛籃走道上之后，安裝反力輪，解除吊掛系統(tǒng)，安裝前移千斤頂，鋪設滑道，并在軌道頂面涂上黃油做潤滑劑，以減小主梁走行時的摩阻力。

（2）掛籃走行

①掛籃走行依靠反力輪及走行掛鉤走行，利用滑道上安裝的反力座與60t穿心千斤頂，張拉φ32精軋螺紋鋼筋提供掛籃走行動力。

②掛籃走行過程中必須控制好兩側走行掛鉤的走行速度，施工時在走行滑道上每5cm畫上刻度記號，走行時以每5cm為單位保證掛籃同步走行。同時掛籃在走行中應同步觀測掛籃中線變化情況，若中線產(chǎn)生偏移現(xiàn)象，應及時對兩側走行掛鉤走行的速度進行糾偏。

③掛籃在走行中應派專人觀測，若情況異常應立即停止走行，待查明原因并確保安全后方可繼續(xù)前移。

④掛籃走行到位后，按監(jiān)控要求進行索力，主梁線型、塔變位及溫度測量。

5.2 掛籃提升就位、底模調(diào)整

掛籃提升高度約0.5m。起頂主縱梁后端千斤頂，卸下反力輪，利用千斤頂及中吊掛同步提升掛籃，至底模與已澆梁段密貼，對吊點處抄墊，安裝后吊桿，按設計要求預拉中、后吊桿，安裝斜拉索，并與牽索系統(tǒng)連接，提升拱架，安裝模板、鋼筋等。掛籃提升過程中各個提升點應保持同步進行。千斤頂上吊桿分配梁下面必須抄墊死，保證其頂面水平，使吊掛垂直受力。并使止推裝置坎入預埋槽口，確保斜拉索螺母離開錨墊板一定距離，按設計值預拉斜拉索，錨固牽索系統(tǒng)。

根據(jù)施工監(jiān)控給定的各節(jié)段掛籃到位的底模標高，利用升降拱肋豎向微調(diào)超墊塊來設定。利用待澆節(jié)段前后端的相對高差及已澆節(jié)段之間的夾角來設定標高。標高調(diào)整完畢后將縱橫梁、剪力鍵后端與梁體之間抄死，使掛籃與梁體牢固連成一體，完成牽索掛籃的縱向鎖定工作。掛籃立模標高應在掛籃所有錨固點錨固到位后再復測，應減小溫度對掛籃立模標高的影響。

5.3 斜拉索張拉

斜拉橋牽索掛籃施工的特點就是在施工過程中對索力分階段進行調(diào)整，每根斜拉索至少需要4次張拉調(diào)整過程。第一次為掛籃走形、提升到位并按設計及監(jiān)控要求對吊掛超墊、預拉后，對掛籃錨固時的第一次調(diào)索；第二次為在混凝土澆注50%后調(diào)索；第三次為在梁體砼達到設計強度、預應力施工完畢后，上緊斜拉索錨固螺母，松開牽索系統(tǒng)，將斜拉索由牽索體系轉化至主梁上，后進行調(diào)索；第四次為全橋合攏后橋面系施工前根據(jù)監(jiān)控情況進行最終調(diào)索。

各階段索力的調(diào)整，要嚴格依據(jù)監(jiān)控及設計的指令進行調(diào)整。

6 結語

根據(jù)東沙大橋π 型邊主梁形式主梁的結構特點，主梁標準節(jié)段采用牽索掛籃施工，施工工藝較復雜，通過現(xiàn)場不斷優(yōu)化方案，施工控制精度達到設計及規(guī)范要求，主梁線形、索力及主梁應力均達到控制范圍。通過牽索掛籃施工成功實現(xiàn)了邊主梁形式、節(jié)段較長、重量重的斜拉橋施工，對后續(xù)類似工程提供了成功的經(jīng)驗。

參考文獻

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