浅谈拱桥缆索吊装施工技术

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

缆索吊装施工由于具有跨越能力较大，水平和垂直运输机动灵活，适应性广，施工方便等优点，是目前修建拱桥较多采用的方法。尤其在修建大跨径或连续多孔的拱桥中，更显示这种施工方法的优越性。本文结合工程实际，对拱桥缆索吊装施工技术谈一些体会。

一、工程概况

XXX大桥为XX市一座城市特大桥，大桥位于XX市东南侧XX江江面上，与XX江斜交15度，该段江面宽300m，大桥采用中承式钢桁架系杆拱桥方案，主桥长268m，跨径布置为50+168+50=268m，边中跨比0.298。拱肋上弦理论中心线由一段圆曲线，一段直线，和一段抛物线组成；桥面以上高度38.1米，拱脚至拱顶高53.33米，半径为180.172米。中跨下弦杆为二次抛物线，桥面以上高度33.41米，拱脚至拱顶高48.66米，矢跨比1:3.5，边跨下弦杆为悬链线，m=8。主桥上构所有构件均采用缆索吊装系统进行安装施工。

二、缆索吊装系统

本桥主拱肋采用缆索系统吊装施工，拱肋桁架安装应结合桥梁规模、河流地形及设备等条件采用适宜的吊装机具，各项机具设备和辅助结构的规格、型号、数量等均应按有关规定经计算确定。

缆索吊装系统总体布置图见图1，它主要由以下几个部分组成：

1、主缆索体系:主缆索、起重索、牵引索、主缆索跑车及下挂结构和塔顶索鞍。

2、工作索体系：辅助工作索主索、起重索、牵引索、工作索跑车及下挂结构、塔顶索鞍。

3、扣挂体系：钢绞线扣索、拱肋扣点结构、扣索张拉锚固端、吊装节段侧向风缆索体系。

4、塔架体系：塔架基础、N型万能杆件拼装门式塔架、塔架风缆索。

5、锚固体系：主索地锚、扣索地锚、缆风地锚。

图1缆索吊装系统总体布置图

三、桥梁主拱肋吊装施工技术

主拱肋安装顺序的确定

XXX大桥为边主跨连续系杆拱桥，拱肋和桥墩固结，设计拱肋安装采用先分别安装边跨、然后安装中跨的方案。

（1）本桥边跨安装程序为：

（2）本桥中跨安装程序为：

考虑受起吊位置影响，减少交叉作业，减少安装风险，各跨安装顺序依次为：西南岸边跨东北岸边跨中跨。边跨拱肋各自独立安装，总体上单个边跨拱肋分8段吊装，因单一节段体积过于庞大，故采用散件安装方式，安装时采用少支架辅助进行；

2、边跨钢桁架拱安装工艺

（1）边跨钢桁架拱安装时按照监控指令要求的安装顺序，边跨钢梁在支架上拼装，并特别注意钢梁的拼装拱度曲线。

（2）钢梁杆件拼装应按照从下至上，先下平面，后立面，尽快形成三角形稳定结构，最后安装上平面的原则进行。

（3）钢梁拼装时，为保证拼装拱度，上、下弦杆对拼接头应上足60%冲钉，40%高栓，其它杆件应上足50%冲钉和50%高栓，并一般拧紧后才能松钩。每架设一个节间进行一次中线和挠度测量，严格控制拼装质量，防止出现板缝，节点预拼和安装完成后应对板缝进行检验，满足规范要求。

（4）钢梁横移调整偏位前，上下平联节点螺栓应终拧完毕，以防钢梁受横向水平力的影响造成钢梁轴线发生曲折。

（5）架设过程中，为保证钢梁的拱度、轴线及横向稳定性，主桁节点高栓终拧进度不得落后拼装部位两个节间，其他节点高栓终拧不得落后拼装进度三个节间。

（6）施工前应制订详细的高强螺栓施拧工艺，并进行工艺试验，每批高栓进场后，应对供应商提供的扭矩系数进行复验，确保施工过程中不会出现高栓欠拧和过拧现象。

（7）应实测环境条件（温度、湿度）变化对高强螺栓扭矩系数和节点摩擦面摩擦系数的影响，并及时对施拧扳手进行标定。

3、中跨桁架拱节段安装顺序及工艺

（1）安装顺序。中跨桁架拱节段安装顺序如图2所示。

图2拱肋安装顺序图

从拱脚往拱顶，依次安装桁架拱节段。上下游平行进行，节段安装后，及时安装永久风撑或临时横联，增强桁架拱整体稳定性。

（2）中跨钢桁架拱节段安装工艺。

①将桁架拱节段运输到起吊场后，移节段至起吊位置。

②在吊装前，先将主索索鞍横移至桁架拱安装轴线上，两个吊点放下，将待起吊的钢桁架拱用钢丝绳捆绑，钢丝绳与钢桁架拱接触处垫上橡胶或麻布之类的柔软物，避免钢丝绳刮伤钢桁架拱表面。

③用钢丝绳将位于桁架拱节段的下弦侧的运输平车与卷扬机连接，将起吊的钢丝绳直接捆绑在桁架拱节段的上弦，捆绑好后，缓缓提升吊点，在桁架拱上弦升高的同时缓缓开动卷扬机，最后使桁架拱节段由卧倒状态调整至立起状态。在整个节段均离开平车后，将平车移开，然后做好临时支垫，将节段放下，重新调整好捆绑的钢丝绳，最后正式起吊安装桁架拱节段。

④将待安装的桁架拱节段吊运至安装位置上方，调整前后吊点高度，然后放下桁架拱节段，用链子葫芦调整相邻桁架拱节段接头对齐，安装桁架拱接头螺栓、吊装节段的扣索以及侧向缆风，然后逐渐拉紧扣索、缆风索并放松吊点使桁架拱节段就位，在这过程中同时调整好桁架拱轴线，锚固后放松主吊点。上下游侧单肋安装后，移动索鞍至塔架横向中部进行永久风撑的安装，必要时用两组内侧加强工作索进行辅助吊运；永久风撑吊运至其安装位置后，连接（栓接）其与两侧桁架拱节段的接头。

主索索鞍横移施工的实景图3示如下：

图3 塔顶索鞍横移系统

⑤为了保证桁架拱安装稳定性，桁架拱接头应及早栓接固结，在安装第四个节段时，即应把第一、第二节段接头固结，也即处于悬臂的节段数不宜超过三段。

（3）中跨合拢。

对于线弹性结构，只要结构的成桥结构构件单元的无应力长度、无应力曲率外加荷载，则结构最终成桥状态的结构内力位移与结构的形成过程和施工方法无关。结构这些固有的特性就是无应力状态法的基础。

本桥桁架拱合拢节段长3.5米。在设计体系温度下（20℃）中跨无应力状况合拢。合拢时机选择在阴天无阳光偏晒时进行。

合拢口调整方法：上下弦杆的转角和高差通过升降边支点分阶段调整。

调整顺序：先调整下弦杆，下弦合拢后再调整上弦杆。消除合龙口转角，栓孔竖向错孔不大于15mm。合拢节段对接后准确后，及时拧紧连接螺栓，完成合拢。

为使拱肋安装安全、快速地完成，结合实际存放顺序，必须依据一定次序进行，并符合设计要求。

4、拱肋安装工艺设计要点如下：

（1）拱肋桁架安装前的准备工作：

①检查构件的几何尺寸、焊接质量、表面防腐及预拼装情况，其必须达到设计规定。

②检查按设计或施工方案确定的起吊和扣挂点结构是否满足要求。

③检查主拱肋的断面尺寸、预埋件位置及其它质量评定情况，并复测拱座起拱线处高程、跨距，其允许偏差不得超过有关规定。

④核对安装程序，使安装作业严格按经审核的施工组织设计进行，确保施工有条不紊、安全稳妥地进行。

⑤清除拱肋表面及箱内的杂物，并安装好有关测量和监控标志、仪器。

⑥对安装施工设备系统进行负荷运行试验，以保证施工系统顺利安全运转。

（2）主拱肋采用缆索吊装、斜拉扣挂悬拼方法施工。结构件型号、数量等均按有关规定经计算确定，缆索吊机在吊装前必须按规定进行试拉和试吊。试吊过程必须认真进行施工组织设计，试吊实施过程中，要将各方面的试吊记录认真、准确填写，以备正式吊装时使用。

（3）拱肋分段悬拼时，应在每段端头设置风缆，保证主拱肋吊装过程中的稳定性。风缆应待全孔合拢，横向联接完成且满足设计要求后，才可对称拆除；在河流两侧设置风缆时，必须与岸边居民住宅保持安全距离，采取可靠的防护措施，防止风缆受到碰撞或受附近树木阻碍。

（4）扣索采用钢铰线。吊装前计算好每束钢绞线的扣索力，确定每组扣索钢铰线数量，并要求扣索安全系数≥2。扣索的扣点和吊点位置原则上设在桁构的节点附近。各扣索位置应与吊挂的拱肋在同一竖直面内。

（5）本桥扣索钢铰线下料时按扣索理论长度加上5%～8%的富余值控制，一端端头与扣挂板相联，通过工作索吊运挂在拱肋接头预埋钢梁两端。另一端先用人工按顺序拖拉，逐根将钢铰线用夹片锚固定在扣索地锚后的锚固端横梁上，然后用两台YC-25 千斤顶对称逐根进行张拉，张拉以拱肋标高为目标函数，索力为复核指标，从而达到调拱肋标高的目的。

（6）主拱拱肋采用对称安装各边段，最后中间段合拢的方式吊装，在拱肋合拢前，需保证其空间稳定性能够满足要求，因此本桥上构钢桁架拱肋吊装时，应尽快安装永久结构横撑，以便发挥作用。

（7）缆索吊装设施（塔架、缆索、地锚等）是吊装的主体设备，亦是本桥施工成败的关键设备，安装前进行施工计算和验算，安装后仔细检查各项设施的牢固性。而且必须进行超载试吊以检验起重设备各受力部位的工作情况，消除隐患。

①施工支架要进行强度和稳定性验算，地锚必须验算抗拔、抗滑和抗倾覆稳定性。

②拱肋内力及变形的验算：根据确定的施工方案，按实际安装的不同阶段及工况验算拱肋关键断面的内力和变形，保证在整个安装过程中和安装完成后，拱肋的内力及变形均控制在设计允许范围内。

③松索完成体系转换的过程，按照施工计算程序分级，依次对称，均匀进行，并在整个过程中跟踪观测拱肋轴线和标高的变化，及时调整，使成拱后的轴线、标高满足设计要求。

四、结束语

总之，缆索吊装施工技术在大量的桥梁建设上成功运用，该技术具有安装精度高、受力明确、便于控制调整、材料设备简单、节省成本、施工安全快速和可靠性高等一系列优点。