浅谈兰州黄河钢索吊桥主索安装

摘 要：文章就黄河吊桥的主索安装施工过程中的问题及经验进行了总结阐述，以期对今后的吊桥安装提供较大的应用价值。

关键词：主索；锚头；钢丝；合金；安装

中图分类号：U443.38 文献标识码：B 文章编号：1003-6997（2012）22-0047-02

兰州黄河吊桥是黄河兰州段跨度最大的钢索吊桥。结构分主索束、桥面系、索塔、锚锭、搞风索等。桥体总长294.50 m，两边引道长642 m，跨180 m，桥面宽6.70 m，索塔高17.50 m，设计载重15 t。整个桥体悬挂在两束28根直径45 mm的钢丝绳上。

主索安装是上部工程施工中的关键环节，也是吊桥施工中的难关，为了确保桥体28根主索受力均匀，首先要做到精确的计算、丈量、预拉和切割钢丝绳，同时还应考虑主索束安装时的弹性变形、非弹性变形及其他影响因素。笔者通过参加兰州黄河吊桥施工，总结出兰州黄河钢索吊桥主索安装施工中的几个主要问题。

1 钢丝绳的丈量

1.1 钢丝绳长度的计算

主索长度：每根主索计算总长度S0等于跨间长度S中与两岸锚索计算长度S1、S2之和。跨间计算长度S中按悬链线计算。两岸锚索计算长度S1、S2根据承托板后钢板投影坐标值至束索夹间形成相似三角形，计算钢丝绳从束索夹至承托板间的钭距，钭距加上索塔中心至束索夹之间的距离为锚索计算长度。在加载变化过程中，初始态的索长S0加上弹性伸长ΔS和温度变化Δt等于终态索长S0。

1.1.1 跨间计算长度S中用积分法

1.1.2 两岸锚索计算长度S1、S2用相似三角形

式中：ΔS1—主索跨过索鞍部分实际弧长与切线长度的差值（ΔS1误差很小可忽略不计）；

ΔS2—主索在恒载作用下的延伸量，即S乘延伸率。延伸率用经验系数（钢芯钢丝绳2～3 ‰；麻芯钢丝绳5～6 ‰）；

ΔS3—切割损耗量（截断器截断其损耗忽略不计）；

ΔS4—钢芯钢丝绳收缩量，每端约2～5 cm；

ΔS5—主索的锚固长度，即套筒灌锌的有效长度。

1.2 现场丈量

1.2.1 测量 选择比较平整又足够主索切割长度S切的场地，用视距横尺测距，钢卷尺复核丈量距离，将S切按1︰1放样于预拉钢丝绳场地（取钢丝绳S切的平均距离），分别在跨中、塔中及锚锭位置浇筑25 cm×25 cm高出地面10 cm的砼方墩，地其顶平面划十字线，纵向为丈量主索中心线，横向为跨中、塔中及锚锭位置线，并在场地内每十米铺设方木。

1.2.2 预拉 预拉的目的是将钢丝绳拉直检查绳索的受力情况，并消除影响长度丈量的永久变形。钢丝绳由卷扬机牵引顺直地放在所铺设的方木中线上，用卡子将主索固定在锚固索上，开动5T卷扬机（带6门滑车）把主索大致拉直，控制张拉力，使拉力与钢丝绳的设计拉力相近。用钉子、红布条、红漆、铁丝做好各部分的标记。

1.2.3 测出主索的温度，计算与标准温度+25 ℃差值

用Δt=Δα×S0，计算出的数值加到主索上作标记。钢丝绳延伸量用经验系数S0×2.5 ‰得75 cm，在静载拉力下，主索拉伸75 cm，持续10 min，检查各部分位置，做好标记和记录。

1.2.4 松开5T卷扬机，使主索回到5T起拉点位置，卸掉卡子，在钢丝绳截断处密扎细铁丝，用截断器截断。

1.2.5 钢丝绳根据安装过河顺序编号、盘卷，运输到安装现场。

2 锚头浇筑

锚头有灌锌锚头、灌合金锚头两种，为了提高合金硬度、强度和抗腐能力，改善合金的耐磨性和徐变性能，黄河吊桥采用灌合金锚头。锚头的浇筑工艺极为重要，浇筑过程中要求细心操作，严格检查，把好质量关。为了使钢索端的锚固力大于钢索本身破断拉力，钢索不致从锚头拔出，锚头配合比经现场试验：铝6 %、锌93 %、铜1 %、22.50 kg锌、2.90 kg铝、0.50 kg铜可灌注体积为0.01 m3的3个锚头。

2.1 钢丝校正

钢丝绳穿入金属套筒内，拆散绳头，作成与锚头相似的锥形，钢丝穿入稍大于钢丝直径的金属套内，用手钳夹住金属管往复抽动，直至调直校正。同时把半数调直好的钢丝端头弯成小钩，以便浇筑合金均匀地分布在套筒钢丝间，加强钢丝的锚固力。

2.2 洗钢丝

用汽油洗去钢丝油污后，用浓度50 %的稀盐酸冲淋，以清洗钢丝表面的防锈层和氧化物，再用煮沸肥皂水冲淋以中和留在钢丝表面的稀酸，最后用开水冲去肥皂水，晾干备用。

2.3 金熔炼

合金用石墨钳锅在地炉上熔化，先熔化铜，再熔铝、锌，使合金全部熔解。

2.4 筑锚头

锚头浇筑前，先用自制预热炉将套筒加热，将套筒垂直安置在工作台上，大口向上，钢丝头处在套筒中心位置，使钢索至少有1 m以上保持顺直，套筒底部与钢索之间的缝隙用棉纱绑扎，以防合金漏出。用铁瓢舀合金溶液，注入预热的锚头套筒内，必须连续浇筑，同时用小锤轻敲套筒使合金密实。合金降温收缩时及时补灌，锚头在浇筑2 h内严防振动，以免损伤。

2.5 头检查

浇筑的锚头抽样从套筒内退出，检查浇筑合金密实、光亮，不出现蜂窝、麻面即可。

3 主索架设

3.1 架设的要求

3.1.1 据钢丝绳编号，在索鞍处的位置，将锚头拉杆、套筒编号、排列，以便钢索过河、安装、就位。

3.1.2 证两岸地锚内每根绳的安装位置吻合在索鞍内位置。

3.1.3 装好的钢丝绳不允许交叉，确保受力均匀。

3.2 堆放

为了避免钢丝绳在运输过程中排列紊乱、钢丝绳打死结、扭曲变形安装不便，采用“∞”字型堆放。

3.3 牵引过河

3.3.1 吊桥南北两岸各设置一台5T慢速同型号卷扬机。利用原铁路跨河废旧钢绞电话线，从南岸牵引一根φ13 mm牵引绳，由牵引绳将4根φ25 mm的工作牵引过河牢固地锚固在两地锚耳环上。

3.3.2 卷扬机牵引绳用U型卡连接成活套，为防止主索延1/2长度过河后，由于南岸自由端重力不够而发生飞绳现象，南岸设置两套刹车系统（钢丝绳套木杆），保证北岸卷扬机牵引速度于南岸卷扬机松绳速度相一致辞，索鞍处设置一套滑道系统。索塔顶设置提升系统（简易龙门架、导链），将过河的主索移至索鞍内设计位置。

3.3.3 定位与测量 两岸索塔下摆设工作平台，从桥台面向上量取3.42 m（索塔高17.50 m减设计安装垂度14.08 m），用细绳在塔柱上作标记，利用水平仪使南北两岸标记绳与主索垂度一致，并吻合与设计安装垂度。

3.3.4 整理 为了保证每侧14根主索按设计方式摆布，我们采用主索过河一根、调试一根、就位一根。主要采用在北岸地锚内设置20T、5组动、定滑轮组试，达到了预期的目的，保证了其它安装工程的顺利进行。上述安装方式，我们在地面都进行了1/10的现场模拟实验。

3.4 索夹位置确定

3.4.1 按弧长计算出索夹中心位置与实际吊杆中心偏离距离，用细电线绳1∶1在地面放线，在电线绳上打好每个索夹位置标记。

3.4.2 在自制的工作吊斗上把电线绳上的标记从中心沿着主索用红漆将索夹位置标移到主索上，重复核对并平分误差。

3.5 索夹安装

将特制的工作吊斗悬挂在四根φ25 mm的工作索上，由一台卷扬机牵引，二台卷扬机同步升降，由河心向两侧安装。安装完毕后将靠南北两岸索塔较近的索夹用钢筋拉接点焊。所用高强螺栓依次拧紧，防止索夹脱落下滑。

3.6 吊杆、横梁安装

吊杆按序号在地面依次排好和横梁组装。在工作吊斗两侧设置插座将组装好的吊杆、横梁吊起，升至索夹“U”型环对接插座进销栓螺栓固定，安装时从桥中心向两岸进行。

实践证明，这种吊杆与横梁一次安装就位的方法与桥梁施工规范中介绍的主索滑车逐件施移就位的方法相比，不仅安全，而且大大加快了安装速度。

3.7 纵梁与桥面安装

3.7.1 拆去工作吊斗，装上三轮滑轮组，用三台卷扬机升降、牵引 上、下游滑轮组用横杆托住形成三角，在三角点装滑轮成三角吊点从桥台吊起纵梁分别从南北两岸同时向中间安装，用配好的螺孔固定纵横梁。

3.7.2 桥面板吊装与纵梁步骤相同 一边安装一边用小型台钻配眼，将板与纵梁用螺栓连接。最后合龙于中心。4 结论

全桥安装结束，进行全面校正。测量各部位尺寸，达到设计精度要求。经过施工实践证明，黄河吊桥安装、吊装方法成功，对今后的吊桥安装具有很大的应用价值。