某自锚式悬索桥设计与施工

摘要：庄河市建设大街东桥主桥为混凝土自锚式悬索桥，为庄河市重点交通建设工程，跨径布置为：70m+200m+70m＝340m，宽22.9m。

关键词：自锚式悬索桥、混凝土、设计、施工

中图分类号：U448.25 文献标识码：A文章编号：

1 主要技术标准

（1）公路等级：城市快速路,双向4车道；

（2）设计行车速度：主线设计时速60km/h；

（3）设计荷载：公路Ｉ级；

（4）桥面宽度：27m；

（5）抗震设防烈度：VI度。

2 总体布置

主桥为混凝土自锚式悬索桥，计算跨径：70m+200m+70m＝340m，宽22.9m。主桥主梁在半径5000m的竖曲线上，横坡1.0％，纵坡2.0％。主梁一共分为7个施工块段，施工时由端部锚块向跨中分段浇注前进，根据施工块段位置，在顶板预留有临时人孔，作为施工中拆除内模等工作之用，全桥主梁施工完毕后，对施工人孔用等强微膨胀混凝土进行封闭。

3 结构设计

3.1 主梁

采用混凝土箱梁，梁高2.5m，单箱4室，顶板厚23cm，底板厚22cm，中腹板厚35cm，边腹板厚45cm，索塔处主梁顶板厚度50cm，底板厚50cm。一般横梁中间段厚35cm，至吊杆锚固点悬臂处加大到顶面宽170cm，腹板厚95cm的工字型截面，设横向预应力筋；索塔处大横梁宽200cm，设置横向预应力；端横梁与锚块为一体，宽770cm，设12根19-Φ15.2和10根15-Φ15.2横向预应力筋。

3.2索塔及基础

索塔为“门”式钢筋混凝土框架结构，桥面以上高41.42m，全高54.455m，为矩形混凝土空心截面，外形尺寸为500cm×350cm，塔根渐变到600cm×475cm，上横梁为矩形截面，高度550cm，宽350cm，上横梁内配8根19-Φ15.2的预应力钢绞线。下横梁宽400cm，是跨中高度3.0ｍ的矩形截面，下横梁内配10根19-Φ15.2的预应力钢绞线。每根塔柱下设13.2m×13.2m×4.0m的承台，每个承台下设9根2.0m的钻孔灌注桩，桩长21.5m。桥台下设8根2.0m的钻孔灌注桩，桩长27.7m。

3.3 主缆

主缆采用对称布置，成桥状态下主跨跨度200m，理论矢高36.36m，矢跨比1：5.5，上下游各设一根主缆，每根由32根169丝5.2mm预制平行钢丝索编排而成，钢丝为高强度镀锌钢丝，强度为1670MPa。

3.4 吊杆

全桥吊杆共130根，靠近锚块处的4根吊杆采用110mm刚性吊杆，材料选用镀锌40Cr钢；其余吊杆采用109mm高强度镀锌钢丝成品索，标准强度为1670MPa。

3.5 索鞍

索鞍由鞍体、底座组成，全桥共4个。鞍体采用ZG45II铸钢铸造。底部设5mm厚的四氟板和5mm厚的不锈钢板，底座与索塔预埋钢板通过高强螺栓固定。鞍槽底部为3412mm半径的圆弧线槽，主缆中心线理论半径3650mm主缆，出口处槽底和侧壁的端部，倒半径为165mm（边跨侧）、174mm（主跨侧）的圆角以保护主缆钢丝。架设主缆时，鞍体在塔顶设41.6cm预偏量，在施工过程中，对索鞍逐步顶推复位。成桥后，在索鞍上安装保护罩。

3.6 索夹及散索鞍

索夹由左右两个半圆铸钢构件组成，高强螺栓连接，根据吊杆力及索夹处主缆倾角的不同，索夹长度与螺栓数量也不同，全桥共65对索夹，分8种类型。索夹下端伸出吊耳与吊杆销接。

散索鞍的作用是将主缆由一根整索分散成37股单束，构造与索鞍类似，散索鞍在施工时允许2.5cm的顺桥向位移。

4施工

4.1 主桥施工步骤

（1）基础（2）桥台、桥面以下索塔（3）支架现浇混凝土端横梁锚块（4）爬模施工索塔（5）施工临时钢管桩（6）临时支架（7）浇筑混凝土主梁（8）安装索鞍和散索鞍（9）安装猫道（或脚手架）（10）安装主缆并调整主缆线形（11）紧缆（12）安装索夹吊杆（13）张拉吊杆并顶推索鞍（14）实现体系转换（15）安装非机动车道板、人行道板、桥面铺装、栏杆等附属设施（16）最后一次调整索力（17）主缆缠丝防腐（18）拆除猫道。

4.2 基础施工

钻孔灌注桩均为嵌岩桩，如果实际情况与地质勘察报告有较大偏差时应根据实际情况调整桩长。

基桩应清孔，桩底沉淀土厚度不得大于5cm。

钻孔桩桩基施工时，应做好护壁工作，防止坍孔，影响成桩质量。

承台和桥台可按大体积混凝土处理，采取冷却措施，避免混凝土开裂，混凝土内部与外界气温温差小于20°C。

桥台背墙要等缆索系统施工完成后再浇筑。

4.3 端横梁

端横梁采用满堂支架现浇，钢锚箱必须提前做好，浇筑前应精确定位。要求支架有足够的强度、刚度和稳定性，确保混凝土浇筑过程中以及张拉预应力筋的安全和位置的准确。该处支架不得提前拆除，必须在吊杆张拉索力达到50％以上后再拆除，以避免锚块自重压坏支座。

4.4索塔

索塔采用爬模施工，严格控制索塔的垂直度,塔顶与塔底误差应小于0.5cm。塔顶的控制标高比设计标高高1.0cm，根据施工的具体情况由施工监控单位和设计单位最终确认，索塔上横梁和下横梁内均有预应力筋，下横梁预应力筋必须在主梁安装前张拉完毕，上横梁预应力筋必须在安装主缆前张拉完毕。索鞍以上部分的索塔可在安装完主缆以后进行。塔顶设避雷针，避雷针须由专业厂家生产和安装，接地电阻小于30欧姆。

4.5锚块

锚块与端横梁成为一体，锚块及端横梁按大体积混凝土处理。主缆的钢锚箱要严格定位。锚块处设置检修人孔，必须在缆索施工完成后将锚头处作封闭隔离设施。

钢锚箱采用Q235钢材，锚垫板采用50mm厚圆形钢板，楔型垫块可采用分层焊接。

4.6主缆

主缆索股钢丝应符合《桥梁缆索用热镀锌钢丝》（GB/T17101-1997），各盘钢丝应进行编号，并有详细的检验报告。先按设计确定的各索股的无应力长度及各标志点间的距离，经过温度修正后，制造各股基准点，然后在编索机上编制索股。索股断面呈六边形，六边形的两个预测点分别置基准丝和着色丝，着色丝在安装索股时用来检查索股是否扭绞。索股每隔1.5m用纤维强力带包扎定型。相邻索股包扎带位置应错开。

主缆施工时要严格控制索长及线形的准确，施工采用预制平行钢丝索股法（PPWS），在制索厂内将钢丝编制成索股，卷在卷筒上运至桥位，现场展开索股后先预张拉，再吊装就位。在散索鞍至下锚头段设无黏结PE套管。

索股在安装前需要对索鞍和散索鞍处索股进行整形，由正六角形变成方形，然后整齐排列在安座的沟槽内。先安装基准索股，调整基准索股的线形，满足设计要求后再安装其它相邻索股。要求后安装的索股与先安装的索股密贴但不受力。

主缆基准索股全部安装就位后，安装猫道或在桥面上架设脚手架，在猫道或脚手架上进行主缆施工。

4.7索夹和吊杆

在完成主缆的紧缆工作后，根据施工监控单位提供的数据安装索夹和吊杆。索夹的安装需准确定位，紧缆后在主缆一定距离处设置测量点，在凌晨气温稳定时候测出测量点的距离，然后根据测量点进行索夹定位。索夹定位时应根据主梁内吊杆的实际位置调整索夹预偏量，索夹定位后需设计单位确认后方可安装。索夹全部安装后，应在凌晨气温稳定时测量索夹的实际安装位置及缆径并记录。

5结束语

建设大街东桥主桥是国内最大的混凝土自锚式悬索桥之一，主跨跨径达到200m，该桥施工过程控制是关键的问题。应充分考虑和精心设计，确定合理的施工顺序。