韋廣

（中鐵大橋局集團第三工程有限公司，廣東 廣州 510388）

禹門口黃河大橋位于國道主干線二連浩特至河口公路山西侯馬-禹門口高速公路河津黃河段，主橋布置為（174m＋352m＋174m）雙塔斜拉橋，采用雙索面花瓶型塔柱，承臺以上塔高121.6m。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土邊箱梁，主梁頂寬30.6m，截面中心高3.0m，每隔8.0m 設(shè)一道預(yù)應(yīng)力混凝土橫梁，斜拉索錨固在橫梁上，箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長8.0m。上塔柱和中塔柱采用單箱單室等截面矩形斷面，斷面尺寸6.5×4.0m，上、中、下橫梁均為單箱單室等截面結(jié)構(gòu)；下塔柱為變截面，順橋向柱寬自上而下由6.5m 加寬到8.0m，橫橋向自上而下由4.0m 變?yōu)?.0m，以增大塔柱剛度。上塔柱為錨固區(qū)，錨固端局部構(gòu)造采用凸齒式，槽表面以厚1cm 鋼板包裹，在上塔柱錨固區(qū)采用U 形預(yù)應(yīng)力束及精扎螺紋鋼筋直束加固，以平衡斜拉索水平分力。斜拉索布置為扇形密索體系，雙索面。斜拉索在梁上索距為8.0m，每個塔上設(shè)有21 對斜拉索，斜拉索兩端采用可張拉的冷鑄墩頭錨進行錨固。

本橋所使用牽索掛籃系我公司自行設(shè)計、制造。掛籃寬度30m，長度20.274m，梁高1m～2.5m 不等。主要由主縱梁、次縱梁、前、中、后橫梁、內(nèi)外腹桿、掛鉤、吊桿、模板系統(tǒng)等組成，掛籃總重量237.1t。牽索掛籃施工主要分以下幾個步驟：

1 掛籃提升

每套掛籃由8 臺連續(xù)千斤頂負責(zé)提升到位，提升前在已澆筑的0、1＃塊上拼裝提升平臺，安裝連續(xù)千斤頂。提升到一定高度后安裝掛鉤，并進行體系轉(zhuǎn)換，把掛籃重量從千斤頂轉(zhuǎn)移到掛鉤上。

2 掛籃施工

掛籃施工主要分為以下幾步：掛籃調(diào)整→起吊掛籃→鋼筋模板安裝→掛索并第一次張拉→混凝土灌筑50%→第二次張拉→混凝土澆筑完成→預(yù)應(yīng)力張拉→體系轉(zhuǎn)換→第三次張拉→松掛籃→掛籃行走到位。

3 掛籃行走

掛籃行走時整個掛籃靠掛鉤懸掛于安裝在箱梁兩側(cè)的滑道上，并用兩臺千斤頂頂推掛鉤使之行走到位。

龍門黃河大橋牽索掛籃由主要由承重系統(tǒng)、提升錨固及抗剪系統(tǒng)、定位調(diào)整系統(tǒng)、走行系統(tǒng)和模板系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計輕盈，使用方便。

3.1 承重系統(tǒng)

主要包括兩根鋼箱主縱梁、兩根次縱梁及前、中、后橫梁和前、后腹桿組成。桿件采用箱型結(jié)構(gòu)，在滿足設(shè)計要求的前提下，掛籃整體剛度得到加強，受力后變形小，為全橋的線型控制，合攏精度提供了良好的基礎(chǔ)，滿足了掛籃行走時對橫向剛度的要求。

3.2 提升錨固及抗剪系統(tǒng)

主要包括吊桿和剪力鍵。提升千斤頂采用250t 液壓千斤頂，吊桿材質(zhì)采用40Cr，受力凈截面直徑分別為65mm（內(nèi)中吊桿）和35mm（外中吊桿和后吊桿）。剪力鍵設(shè)置于次縱梁與后橫梁相交處位于后橫梁上，直接頂在主梁橫隔梁上（橫隔梁上設(shè)預(yù)埋件）用于抵抗斜拉索張拉產(chǎn)生的水平推力。

3.3 行走、定位調(diào)整系統(tǒng)

在掛籃的中橫梁兩端部設(shè)置的掛鉤，懸掛于設(shè)置在混凝土箱梁梁面兩側(cè)的滑道上。在掛籃行走時由掛鉤承受掛籃全部重量，整個掛籃由兩臺60t 千斤頂頂推掛鉤行走。掛籃走到位后其平面位置可通過設(shè)在次縱梁外側(cè)的千斤頂裝置進行微調(diào)。在混凝土澆筑時，掛籃由中橫梁處的前吊桿和后橫梁處的后吊桿錨固于已澆筑階段。掛籃試壓合格后，即可進行主梁懸澆的施工，其施工步驟如下：掛籃調(diào)整→掛籃錨固→安裝定位索道管→掛索→鋼筋、模板安裝→斜拉索第一次張拉→灌注混凝土50%→斜拉索第二次張拉→混凝土灌注完畢→張拉縱向、橫向預(yù)應(yīng)力→體系轉(zhuǎn)換→斜拉索第三次張拉→拆除掛籃錨固→掛籃行走到位。

4 懸臂主梁施工

斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，它對成橋線型有較嚴的要求，每個節(jié)點座標(biāo)位置的變化都會影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配。橋梁線型一旦偏離設(shè)計值，勢必導(dǎo)致內(nèi)力偏離設(shè)計值。另外，主梁、索塔和拉索之間剛度相差十分懸殊，拉索垂度、溫度變化，風(fēng)力和日照影響，施工臨時荷載、混凝土收縮徐變等復(fù)雜因素干擾等等，都使力與變形的關(guān)系十分復(fù)雜。在施工理論計算中，雖然可以采用多種計算方法，算出各施工階段或步驟的索力和相應(yīng)的梁體變形，但是按理論計算所給出的索力、線型進行施工時，結(jié)構(gòu)的實際變形卻未必能達到預(yù)期的結(jié)果。這主要是由于設(shè)計時所采用的諸如材料的彈性模量、構(gòu)件重量、混凝土的收縮徐變系數(shù)、施工中溫度變化以及施工臨時荷載條件等計算參數(shù)，與實際工程中所表現(xiàn)出來的參數(shù)不完全一致所引起的。斜拉橋在施工中表現(xiàn)出來的這種理論與實際的偏差具有積累性，如不加以有效的控制和調(diào)整，隨著主梁懸臂施工長度的增加，主梁標(biāo)高最終會顯著偏離設(shè)計目標(biāo)，造成合攏困難，并影響成橋后的內(nèi)力和線型。因此，斜拉橋施工監(jiān)測監(jiān)控是保證斜拉橋達到設(shè)計要求的重要手段。

斜拉橋施工控制是一個“施工-測量-計算分析-修正-預(yù)告”的循環(huán)過程，最基本的要求是在確保結(jié)構(gòu)安全施工的前提下，做到主梁線型和內(nèi)力符合設(shè)計規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)。監(jiān)控測量是施工控制中的重要環(huán)節(jié)，包括幾何指標(biāo)參數(shù)測量和力學(xué)指標(biāo)參數(shù)的測量。

A、主塔變位測量。主塔在施工和成橋狀態(tài)時通過拉索承擔(dān)梁體重量。在不平衡荷載和大氣溫差及日照影響下，均會使主塔產(chǎn)生不同程度的變形。為了不影響主梁的架設(shè)施工，必須研究掌握塔柱在自然條件下的變化規(guī)律以及在索力影響下偏離平衡位置的程度。主塔變位測量包括塔柱順橋向和橫橋向兩個方向的變位值。測量方法是在每個塔柱頂部設(shè)置一反射棱鏡，在不同工況，不同時間段，不同溫度情況下用全站儀測量三維坐標(biāo)。提供塔柱在日照下隨溫度發(fā)生縱橫橋向偏移的變化曲線以及在主梁施工過程中塔柱的變位值。

B、梁體線型測量。主梁高程線型測量采用幾何水準(zhǔn)測量法，測出已施工各節(jié)段的節(jié)段控制水準(zhǔn)點的絕對標(biāo)高，再根據(jù)各節(jié)段竣工時測得的與其梁底的高差，推算出相應(yīng)節(jié)段的梁底標(biāo)高。為消除日照溫差引起的梁體的不規(guī)則變化，線型測量應(yīng)選擇在溫度變化較小，氣候穩(wěn)定的時間段進行，測量工作持續(xù)的時間越短越好。

每增加一個節(jié)段，主梁的線型長度就增加。在實際作業(yè)中，不可能直接測量梁底4個點的高程，而是測定它們對應(yīng)的梁頂面上兩高程線性點。因此，線型測量實質(zhì)上是采用直接測量梁頂面上高程線性點的瞬時絕對標(biāo)高，然后根據(jù)梁頂面高程線性點與梁底測點的相對高差值，推算出梁底測點的瞬時絕對標(biāo)高。為了從總體上控制主梁線型，使主梁施工按設(shè)計預(yù)定的計劃進行，研究大氣溫度對主梁線型的影響是非常必要的，以便設(shè)計人員根據(jù)大氣溫度影響規(guī)律，正確定出現(xiàn)澆梁段的主要技術(shù)參數(shù)。因此，除了施工中測量主梁線型和環(huán)境溫度外，還需選擇合適時機，測量并確定主梁在日照影響下，中線和線型隨晝夜24 小時溫度變化規(guī)律。

中線測量是觀測已施工節(jié)段的中線點相對于橋軸線的偏距。由于梁體受混凝土徐變和現(xiàn)澆段超重以及施工偏差、塔柱扭轉(zhuǎn)等因素的影響，容易造成梁體產(chǎn)生局部變形或引起整個梁體偏離橋梁中心線方向，為了保證邊、中跨按設(shè)計中線方向正確合攏，必須控制主梁中線偏差值，一般不應(yīng)偏離左右側(cè)各1cm。測量結(jié)果提供主梁在各施工階段的高程實測值和中線實測值；提供主梁線型隨溫度變化的曲線，以隨時掌握主梁溫度變形的影響。

C、索力測量。索力測量采用振動法，通過測量拉索的固有頻率來計算斜拉索索拉力。為消除斜拉索撓曲剛度、垂跨比以及傾角的影響，在錨下安裝壓力傳感器對個別拉索進行檢測，以校驗振動法的測試結(jié)果。項目部采用的是長沙金碼高科技實業(yè)有限公司生產(chǎn)的JMM-268 索力動測儀。

D、應(yīng)力測試。斜拉橋應(yīng)力監(jiān)控測量的主要目的是了解梁塔控制截面應(yīng)力狀況，并對梁體重量及其它荷載變化情況進行判斷，確保結(jié)構(gòu)施工安全。施工應(yīng)力測試影響因素相當(dāng)復(fù)雜，除荷載作用引起的彈性應(yīng)力應(yīng)變之外，還有與收縮、徐變、溫度等因素有關(guān)的非應(yīng)力應(yīng)變。本橋在梁體中埋設(shè)鋼弦式應(yīng)變計，并在應(yīng)力測點的相同部位埋設(shè)無應(yīng)力計，補償混凝土自身的體積應(yīng)變和收縮應(yīng)變以及自由溫度應(yīng)變，使混凝土徐變和溫差產(chǎn)生的應(yīng)變減少到最低限度。

5 掛索及張拉

雙塔斜拉橋斜拉索由139～283 根Φ7mm低松弛鍍鋅高強鋼絲組成，由大橋局鄭州纜索廠生產(chǎn)。掛索時首先利用布置在塔下卷揚機通過塔頂鷹嘴提升至主塔索道管出口處，然后利用布置在塔內(nèi)的卷揚機，牽引索頭進入索道管，安裝索頭錨固螺栓，斜拉索處于懸掛在主塔上的狀態(tài)。待掛籃行走到位并錨固后，在斜拉索另一錨頭上安裝張拉桿，利用卷揚機以及布置在掛籃弧形首的滑車組牽引張拉桿至掛籃錨固點上。

對稱完成四根斜拉索的掛索工作后，即開始根據(jù)監(jiān)控單位提供的一張索力對斜拉索進行第一次張拉。在張拉過程中，用索力動測儀對索力進行復(fù)核，并測量梁體及掛籃變形值，與計算值進行比對。

6 結(jié)束語

禹門口黃河大橋牽索掛籃施工不是國內(nèi)第一次，也不會是最后一次，因其操作方便，受力明確，特別適合斜拉橋懸臂主梁施工，以后類似橋梁會推廣使用。

[1]郭衛(wèi)民.橋梁工程中掛籃施工技術(shù)探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010-01-25.