斜拉桥牵索挂篮的结构构造及工艺要点

摘要 当今挂蓝悬臂施工广泛运用于大跨径斜拉桥的施工。本文以梅溪河大桥为背景主要介绍斜拉桥牵索挂篮的基本结构构造及工艺要点。其构造主要由底篮系统、行走锚固系统及模板系统三大部分组成。主体结构为底篮系统，包含纵梁，前、中、后横梁；行走锚固系统包括c型梁、止推器、中锚杆、中吊杆、后吊杆、纵梁尾梁反顶设施、导向轮、行走钢板、弧形梁垫梁、牵引设施等；模板系统包括纵梁底板、纵横梁侧板、顶板及支撑。其工艺要点主要包括挂篮拼装、挂篮前移、挂篮就位及调整。

关键词 斜拉桥 牵索挂蓝结构构造 工艺要点

中图分类号：U448.27 文献标识码：A 文章编号：

1.工程概况

中山市广珠中线二期工程大南沙特大桥， 位于中山市港口境内，横跨小榄水道。主桥桥长380m，跨径组合90＋200＋90m。主梁悬浇节段长7.0m，一个悬浇节段混凝土重368T（284T），边跨采用支架现浇，索塔处设23m的0号块，中跨合龙段长3.0m，边跨合拢段长2.0m，全桥124对斜拉索。主梁采用牵索挂篮施工，单个挂篮重110t。全桥共用两副挂篮，每副挂篮施工中均要保持其对称施工的原则。

2.底篮系统

2.1.钢箱系结构

2.1.1纵梁钢箱

梅溪河大桥挂蓝底篮系统在两侧肋板处分别设置一组纵梁钢箱，每组纵梁钢箱之间设置前后两道横梁钢箱。单侧纵梁钢箱中点与斜拉索梁上锚固点位于同一纵面，纵梁钢箱分为弧形梁、高钢箱、尾钢箱三部分。前端弧形梁由斜拉索支撑，纵梁高钢箱和尾箱通过锚杆锚固在相邻已浇主梁体上。纵梁高钢箱和尾箱梁宽100cm，弧形梁段与纵梁高钢箱同宽，在中部预留42宽空槽，作为斜拉索张拉杆的预穿空间，钢箱均由底板、顶板、腹板及加劲肋等构成。弧形梁高为200cm，长为283cm；纵梁高钢箱高位200cm，长为786.4；尾箱高位160cm，长为521.3cm。梁顶底板和腹板均为钢板。对于搞钢箱和尾钢箱设置锚杆位置均进行加强处理。

2.1.2横梁钢箱

挂篮底篮系统由前往后分别设置两组横梁钢箱，前横梁与弧形梁连接，中横梁与高钢箱连接。前横梁宽80cm，高160cm，长2454cm；中横梁宽80cm，高100cm，长2454cm。钢箱均由底板、顶板、腹板及加劲肋等构成，其材料均位钢板。前横梁钢箱底面在1/4跨处设置对拉结构，对拉杆采用6根，直径为32mm的精扎螺纹钢筋单根钢筋的预拉力为30T。单个中横梁钢箱设置两个吊点，每个吊点布置两根吊杆，吊杆采用直径为32mm的精扎螺纹钢筋。在横梁钢箱的对拉构件及吊点的布置位置均应加强处理。

2.2.桁架结构

后横梁采用空间桁架结构，纵向布置两片桁架，后横梁采用等截面形式，宽106.6cm，高156cm，桁架长为2454cm，桁架上玄杆与纵梁尾钢箱腹板顶齐平，下玄干与尾钢箱腹板焊接。桁架上下及水平采用8cm的槽钢，其余杆件采用6.3cm的槽钢。桁架型钢采用全段角焊缝围焊，为保证结构受力要求，在钢箱底与桁架上下玄杆的连接处设置节点板，板厚10mm。

2.3.前横梁钢箱对拉结构

为保证前横梁钢箱的刚度，减小主梁悬浇施工时的挠度，在前横梁钢箱两侧各1/4跨径

处设置了横向对拉结构，对拉结构与前横梁钢箱底板利用螺栓连接。单个对拉结构由一根竖杆和两根斜撑组成，所有杆件都采用2跟25的槽钢，对拉杆采用六根12m长的直径为32mm的精扎螺纹钢筋，外加PVC管保护避免碰伤和电焊伤，单根精扎螺纹钢筋张拉力为30T，总对拉力为180T。对拉杆在挂篮拼装完成后即需预拉到设计吨位，空载时也保持预拉状态。为避免挂篮在施工过程中预应力损失造成的影响，每三个节段施工完成后对拉力检查一次。

3．行走系统

行走系统包括c型梁钢箱、止推器、中锚杆、中支点、中吊杆、后吊杆、纵梁尾端反顶设施、侧向导向轮、行走钢板、弧形梁垫梁、牵引设施等。

3.1.C型梁箱梁

C型梁为挂篮底篮行走时的支承钢箱，挂篮行走时利用两侧的c型梁悬挂在主梁顶面上。C型梁钢箱与纵梁钢箱连接的下口尺寸为2.0m*0.8m，上口尺寸为1.0m*0.8m，顶板和底板等均采用钢板。

3.2.钢箱止推器结构

因挂篮施工中需设置平衡拉索的水平分力，在每组纵梁钢箱中主梁尾端设置一个止推器，通过24根螺栓紧固在已浇块段箱梁底板上，其中16根M30螺栓，8根M40螺栓，将每根螺栓预拉35T力，通过摩擦来提供一定的水平止推力。止推器最大水平推力为287T。

止推器安装精度较高，因此锚孔预埋采用套模发，即将成套预埋孔位，确保止推器轴线、钢箱轴线与箱梁中心线方向一致。现场施工时必须根据高钢箱尾部的位置设置调节块来定位止推器，保证止推器与纵梁高钢箱相密贴。

3.3.钢箱锚固结构

钢箱锚固分纵梁中锚杆、中吊杆和后吊杆三部分。中锚杆为主要承力杆件，最大承受约200T的竖向力。以一个挂蓝设置中锚杆共四根、中吊杆共四根、后吊杆共四根，每组纵梁钢箱布置中锚杆2根、后吊杆2根，每个中横梁钢箱布置中吊杆四根。

中锚杆要求在钢箱行走到位挂索并经测量调整就位后预紧，每根锚杆的预紧力为50T。中吊杆要求预紧力为15T，后吊杆要求预紧力为40T。后吊杆预留孔洞与中锚杆后排孔洞位置重合，施工时要注意保证预埋位置的准确性。

3.4.行走钢板

一个挂蓝共布置2道行走钢板，每道钢板由三节组成，每节尺寸为2500cm*40cm，行走钢板采用普通钢材Q235a，钢板厚2cm。在钢板顶面加焊2mm厚不锈钢板，不锈钢板与行走钢板等长。

3.5.中支点

中支点为挂蓝行走时的支撑点。每个挂篮的左右幅各布置两个，保证挂篮的稳定性和安全性。

3.6.导向轮

每个C型梁的中段和尾钢箱后端设置了一个侧向导向滑轮繁殖挂蓝行走过程中的侧向偏移。导向滑轮外伸滚筒为直径160mm的钢滚筒，滑轮长度采用可调节式。

3.7.纵梁尾端反顶设施

反顶装置由反顶螺旋千斤顶顶升机构和滚轮导向装置、滑套等部分组成。顶升装置机构采用50T螺旋千斤顶，最大顶升行程为250mm，就位后采用四套M33*3.5支撑螺栓紧固，底部采用工钢28组合梁平台，焊接在纵梁两侧支架上。一套挂篮配置四套纵梁尾部反顶导向轮装置。反顶用来抵消挂篮前端荷载，以及调节挂篮前端模板系统的标高。

4．模板系统

模板系统由底模、外侧模、内模等组成，其模板均采用型钢及钢板焊成的整体格构。其底模为一整体，可在挂篮上靠千斤顶垂直升降。

5．施工工艺要点

5.1挂篮拼装

本桥挂篮采用高空拼装技术，在主梁的0#块段位置搭设拼装平台，将挂篮的各部构件起吊至拼装平台上拼装，并且在挂篮拼装后对其进行预压。

5.2挂篮前移

梁段混凝土等强张拉预应力束后，解除挂篮牵索及挂篮锚杆，将挂篮下放一定高度，然后通过滑板用千斤顶顶推挂篮向前移动一个梁段长度，挂篮行走过程中要保证挂篮的左右对称行走，避免挂篮扭曲。前一块段浇筑混凝土要保证挂篮上预留孔、预埋杆件位置的准确。挂篮前移的要点主要有：

5.2.1锚固吊杆及各个的预留孔一定要准确，以保证各杆不受弯。

5.2.2.锚固系统的垫梁及滑道与主梁的接触面一定要平整，必要时进行整修，以保证受力合理可靠。

5.2.3.主梁底部的反顶装置要与梁底顶紧，以保证梁段间顺接。

5.3挂篮就位及调整

挂篮行走就位之后挂篮就位后靠千斤顶将挂篮提起，安装外侧模、开箱内模，绑扎钢筋，并安装牵索系统，经精确调整后即可灌注混凝土。然后靠挂篮的反顶装置调整挂篮前面的模板系统的标高。

5.4挂篮施工要点

灌注混凝土时，挂篮前端荷载由斜拉锁和锚杆共同承受，而斜拉锁的水平方向分力由止推器来抵消，从而保证整个挂篮达到平衡。在施工过程中挂篮上各个杆件（包括中锚杆、后锚杆、中吊杆等）的预紧力达到要求，保证在斜拉锁的张拉过程中不会由于张拉力过大而导致挂篮的位移、扭曲。

5.5牵索挂篮施工特点

牵索挂蓝特点是改变了普通挂盘单纯吊挂传力给主梁的方式，采用吊挂和牵拉相结合的传力方式将荷载分别传给主梁和塔，从而大大减小了主梁的受力，避免了因施工原因不得不加大主梁截面和增加布筋，使得大跨斜拉桥的一个索间梁段一次悬浇成为可能。牵索挂篮在灌注混凝土时，前端荷载靠牵索拉力的竖向分力抵消，后端荷载主要靠锚固系统的竖吊杆承受，锚固系统的斜拉杆则主要是为了平衡牵索拉力产生的水平分量。而其在前移走行时，则主要由吊挂牛腿承担挂篮重量，此外，由于平台在牛腿前部重，后部轻，则后部的反顶轮紧抵主梁底面滚动，使挂篮稳定的平行前移。总的来说，挂篮的刚度和整体性是较强的。