懸索橋面板預制吊運創新施工技術探討

摘要 傳統的懸索橋構建方式工程周期長、施工難度大、施工成本高，因此，研究新型懸索橋面板預制吊運技術有著巨大的實用價值和研究意義。文章從技術創新的角度闡述了加高型便拆除式預制梁板側模板、懸索橋面板預制外止漿技術、貝雷桁架式場內吊運系統、分離式纜索吊機承重索的布置方式及施工安全控制方法，還通過Midas Civil 對貝雷桁架、纜索吊機承重索等建立了仿真模型并作受力分析，介紹了懸索橋面板預制吊運創新施工技術的工程質量控制內容。

關鍵詞 懸索橋面板預制；增高澆筑側模；外止漿技術；貝雷桁架穩定吊裝；分離式纜索吊機承重索布置

中圖分類號 TU375.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0099-03

0 前言

隨著對懸索橋面板預制吊運施工的不斷探討和實踐總結，貴州省公路工程集團有限公司進行了系列技術創新：改進了預制模板、研發應用混凝土澆筑外止漿工藝、開發場內貝雷組合桁架吊運系統、開發分離式纜索吊機承重索布置方式及施工安全控制方法，有效解決了橋面板預制外觀質量、提高吊運施工效率、節約施工成本、節材的同時有利于環境保護[1]。

1 工程概況

該創新技術應用于黔西南州金州大橋，該橋跨國家4A 級旅游景區馬嶺河峽谷，是連接興義市義龍新區的城市交通要道。主橋采用單跨450 m 的鋼桁架加勁梁地錨式懸索橋，橋寬36.35 m，大橋橋跨布置為興義側[2×（3×40）+4×（4×40）] m 預應力混凝土T 梁+ 主橋（450 m）單跨簡支地錨式懸索橋+ 義龍試驗區側[（2×35）+（2×40）+（3×40）] m 預應力混凝土T 梁，主線橋梁全長1 600 m。

2 懸索橋面板預制吊運創新施工技術

2.1 改進預制模板

研發加高型便拆除式預制梁板新型側模，具體做法如下：設置可調節上下移動的模板，通過角鋼進行加固，預制混凝土面板厚度為21 cm，新型側模具為30 cm，加高的9 cm 寬余量，為拆模提供位移空間，預制過程中可確保模板變形小、安裝拆卸方便；該技術橋面板厚度為16～21 cm，屬于輕、薄型模板設計，在拆卸的過程能夠有限不損傷邊角。現場模板如圖1 所示。

2.2 外止漿技術

根據鋼筋間距，在模板外側設置止漿條，用于橋面板預制混凝土澆筑時外止漿，材質為帆布橡膠，形狀是長方形，寬15 cm，長度根據預制梁板確定。制作方法是在距止漿條邊緣5 cm 處畫粗紅線，在紅線上以10 cm 間距均布打孔（直徑約2 cm，比鋼筋直徑略大），并沿孔邊緣直線通長切割，安裝時，用長棒對應敲打，恰逢孔卡入懸索橋預制板側面即可完成外止漿，該止漿條耐久性可循環使用80 次；該技術有效地解決了橋面板預制外觀質量，提高施工效率，節約施工成本和材料的同時有利于環境保護。止漿條加工如圖2 所示。止漿條應用效果如圖3 所示。

按照鋼筋外露間距10 cm 加工耐磨橡膠輸送帶止漿條，嚴格控制止漿條加工精度，根據2 顆鋼筋的外露尺寸進行打孔（一般2 m/ 段），便于止漿條的安裝就位和拆除。受雙筋影響，采用內止漿+ 外部塑料管灌水輔助效果不佳；采用泡沫膠+T 梁常規用止漿條，工人在狹窄的空間內操作不方便，施工效率極低。項目在總結多種工藝基礎上使用該工法進行嘗試使用外用止漿條，以兩種不同材質的止漿條進行對比使用，最終選擇具有操作方便、節約成本、保護周邊環境等優勢的外用止漿條。

2.3 貝雷桁架吊運系統

2.3.1 貝雷桁架吊運系統設計

在懸索橋預制混凝土強度不低于設計強度的85% 時，應用“ 龍門吊+ 貝雷桁架吊具+ 鋼棒+ 鐵鏈吊繩” 的組合，對橋面預制板的4 點進行垂直起吊，制著貝雷桁架吊具是應用2 組貝雷片（桁架）通過加強懸桿進行螺接固定，及使用角鋼花窗進行側面加強連接，貝雷桁架共計6 m 長，1.7 m 高，并使用1.2 m 雙拼工字鋼（工20，q235 材質）橫擔在貝雷桁架兩側后端，在雙拼工字鋼1 m 處設置吊點，與上方鋼棒（φ60 mm，q235 材質，長1 m）齊平，鐵鏈穿過雙拼工字鋼，在頂面通過卸扣在其上進行固定。該貝雷桁架吊運系統構造和現場應用如圖4 所示，實現龍門吊吊裝梁板合理受力，確保吊裝安全、平穩，并提高施工工效，施工便捷，經濟實惠。

2.3.2 貝雷桁架體系（扁擔梁）計算書

（1）荷載分析。面板最大混凝土方量約2.4 m3，鋼筋2.2 t，則總吊裝最大荷載G=1.4（2.42.4+2.2）=11.2 t，則四個吊點中每個吊點荷載約為3 t，考慮不均勻分布。

（2）建立Midas 模型。通過Mids 有限元分析軟件建模對貝雷梁部分進行模型分析[2]，經驗算，貝雷梁最大應力比0.1/1，滿足規范要求；貝雷梁在鋼棒處最大荷載反力為3.1 t，每片加強貝雷梁自重0.3 t，則鋼棒所示最不利時3.4 t，通過建立模型分析可知，貝雷梁最大應力比0.75/1，滿足規范要求。通過建立模型分析可知，工字鋼最大應力比0.1/1，滿足規范要求。

2.4 分離式纜索吊機承重索布置方式及施工安全控制方法

分離式纜索吊機承重索布置方式如圖5～9 所示。將纜索吊機承重索錨固于懸索橋相鄰索塔的上橫梁，或一端錨固于懸索橋錨碇，另一端錨固于臨近索塔上橫梁，形成單跨承重索布置，并根據懸索橋設計施工圖，建立包含分離式纜索吊機承重索的懸索橋主纜安裝完成狀態的仿真分析模型，利用Midas Civil 軟件的非線性施工過程分析模塊，通過對分離式纜索吊機安裝工況和工作工況的受力分析模擬，確定具體的施工安全控制方法。

采用頂推主索鞍的方式消除纜索吊機安裝施工導致的索塔塔柱承受的不平衡水平力，主纜索力增量和主索鞍頂推調整量均小于二期恒載產生的相應作用效應的70%。采用預設反向索鞍偏位的方式控制纜索吊機在進行主梁節段吊運安裝工作時，索塔塔柱承受的不平衡水平力產生的結構安全風險，采用設置臨時橫向預應力筋及加厚橫梁壁板的方式控制纜索吊機在安裝及工作狀態下，索塔橫梁承受的巨大局部載荷產生的結構安全風險。

纜索吊機承重索架設的具體過程如下：將承重索索盤通過塔吊提升至上橫梁，利用塔吊將索盤安裝在放索架上，將承重索端頭通過導向滑輪與拽拉器連接，啟動上游塔柱卷揚機將承重索從貓道上向右岸索塔牽引，待承重索牽引至下游索塔塔柱后，將承重索的兩端頭臨時錨固，在索塔兩側處用滑車組分別與上游塔柱卷揚機和下游塔柱卷揚機連接。上游塔柱卷揚機及索塔處塔吊同時收繩將承重索提升脫離貓道，再利用下游塔柱卷揚機配合將纜索吊機承重索橫移至承重索橫梁錨固裝置上方。上游塔柱卷揚機、塔吊配合將承重索逐根放入承重索橫梁錨固裝置的錨固槽內，最后將承重索錨固于相鄰索塔上橫梁處。承重索牽引過程中派專人跟蹤，隨時調整牽引索垂度，避免拽拉器與托滾及貓道面網碰觸。

與現有技術相比，該創新技術具有如下有益效果：相較于傳統纜索吊機結構布置，分離式纜索吊機省去了非工作跨承重索，可大大降低承重索材料損耗，減小纜索吊機的安裝作業量，有效節約施工成本；分離式纜索吊機承重索對比于傳統纜索吊機的工作狀況下豎向變形量更小，優化了設計矢跨比，減小承重索最大索力，提高施工安全可靠性，對于纜索吊機工作時對索塔產生的不平衡水平力，通過一系列施工方法加以控制，保證了整體的施工安全。

3 工程質量控制

止漿條質量控制標準：根據混凝土中鋼筋之間的微小尺寸差異，需要精確加工止漿條。在止漿條的安裝過程中，其嚴密貼合需要依靠鋼筋或錘子對其輕微敲擊，以確保進行嚴密的固定。同時，鋼筋和止漿條之間的摩（圖5～9 標注說明：1- 承重索；2- 邊跨主纜；3- 跑車；4- 上游塔柱卷揚機；5- 塔吊，6- 主索鞍；7- 上橫梁；8-承重索橫梁錨固裝置；9- 索塔塔柱；10- 橫向預應力筋；11- 橫梁壁板；12- 導向滑輪；13- 滑車組；14- 拽拉器；15- 下游塔柱卷揚機；16- 上游塔柱；17- 下游塔柱；18-左岸索塔；19- 右岸索塔）

擦力也起到了關鍵作用。在每次安裝止漿條的過程中，需要進行充分的清洗，以防止混凝土殘渣附著在止漿條上，從而導致止漿效果的不良。

模板的質量控制可以通過上下調節來實現。在安裝模板的過程中，需要使用鋼尺對其高度進行檢查。在拆卸過程中，需要先松開槽鋼螺栓，然后放下模板，最后進行拆卸。這種方法可以確保模板的高度準確無誤。貝雷桁架體制作及使用的質量控制標準：在吊裝之前，需要檢查貝雷桁架是否出現變形，鏈條是否有磨損或脫焊現象。如果存在變形或脫焊現象，必須暫停吊裝并更換相關組裝件。

檢查的主要內容包括以下幾點：①底模在安裝和打磨完成后，要對其拼接平整度進行檢查。②在模板安裝完成后，要對其長、寬、高尺寸進行檢查，同時需要確保鋼筋的安裝間距的允許偏差為±5 mm。③相鄰板間，需要檢查鋼筋預留孔洞的間距。④鋼筋保護層的厚度控制偏差在±5 mm 以內。⑤橋面板鋼筋的長度控制偏差為±10 m。⑥在檢查橋面板鋼筋寬高尺寸時，允許偏差為±5 mm。⑦板長度的控制偏差為正5 m 和負10 m。⑧對于板高度，允許的控制偏差為±5 mm。⑨在噴淋養護完成7 d 后，才能進行存放或吊移。⑩在存放橋面板時，需要確保存放時間不低于6 個月。

4 結語

該創新技術在依托黔西南州金州大橋704 片橋面板預制吊裝施工效果非常好，初步估算外止漿工藝應用可節約約為283 350 元、使用貝雷桁架扁擔梁完成704 片橋面板生產可節約53 892 元。

該創新技術同時推廣應用于納雍至晴隆高速公路第T15 合同段（K107+072～YK111+221.95/ZK111+272.028）牂牁江特大橋主橋上構吊裝施工，經濟效益巨大，實踐證明該技術在實現工程快速建設、提高資金利用效率、保證施工質量等方面具有顯著的優勢，但在施工安全保障、生產過程控制等方面仍需加強。從總體上看，懸索橋面板預制吊運創新施工技術的研究和應用，能夠為懸索橋領域的開發與應用提供重要的技術支持，為工程實踐和工程學術的進一步發展提供了有益的參考借鑒。

參考文獻

[1] 趙鵬. 負載銹蝕鋼筋混凝土梁損傷特征及其抗力性能研究[D]. 宜昌：三峽大學， 2016.

[2] 劉淑萍. 有限元分析軟件的介紹及其應用[J]. 機械管理開發， 2007（3）： 87-88.