宽幅边主梁斜拉桥主梁牵索挂篮施工技术

摘 要：介绍了江六高速京杭运河特大桥主桥预应力混凝土主梁牵索挂篮施工技术及关键控制点。通过特种牵索挂篮实现了宽度大、节段长、重量重、跨越航道的π型边主梁形式的斜拉桥主梁施工，施工控制精度达到设计要求，对类似工程具有较强的借鉴意义。

关键词：宽幅；边主梁；牵索挂篮；施工技术

1 概述

现代斜拉桥以其良好的结构性能和跨越能力以及优美的建筑造型在现代桥梁结构中占据重要的地位。70年代中期进入我国后，得到了长足的发展，越来越多的预应力混凝土（P.C.）斜拉桥在我国建成或正在规划设计之中，这不仅体现在我国P.C.斜拉桥数量已跃居世界各国之首，而且其跨径也愈来愈大，宽度越来越宽。

牵索挂篮具有结构简单，合理利用了永久结构斜拉索参与临时受力、整体受力性能好的特点，前端借用斜拉桥斜拉索作为临时受力结构，后端与普通挂篮相类似，同时具有横向整体刚度好的特点，是实现宽幅桥面、大节段、大跨度P.C.斜拉桥的重要装备。

江六高速京杭运河斜拉桥是江六高速上的主要控制性桥梁，跨越繁忙的京杭大运河，主跨采用边主梁形式的斜拉桥一跨跨越京杭大运河，施工中采用了牵索挂篮施工主梁。

2工程背景

由于主梁宽、节段长、重量大，还要跨越繁忙的京杭大运河，为了实现主梁的悬浇施工，本桥采用了利用斜拉索作为悬浇施工辅助设备的前支点牵索挂篮施工工艺，成功实现主梁悬浇。

3牵索挂篮简介

牵索挂篮根据构造及行走方式，分为短平台牵索挂篮、长平台牵索挂篮和复合型牵索挂篮。长平台牵索挂篮具有构造加单、构件受力明确、行走方式简单，前后节段混凝土接缝良好的特点而广泛使用。

本工程即采用长平台型牵索挂篮，牵索挂篮总重195t，主要分5大部分：其主要由主桁承重系统、悬吊系统、水平抗剪系统、走行系统、模板系统等组成。

主桁承重系统是牵索挂篮的骨架，是承受荷载的重要构件，一般由主纵梁、前后横梁构成平面框架体系，次纵梁及普通纵梁作为形成平面稳定结构的辅助构件。

悬吊系统是将挂篮与已浇筑主梁有效连接、传递荷载到已浇梁段上的连接系统，一般由前吊挂、中吊挂、后吊挂以及牵索系统组成。

水平抗剪系统是承受前支点斜拉索水平分力的关键结构，主要是由设置在主纵梁上的抗剪块组成。有明设和暗设两种：明设法不需要在主梁上设置预留槽，不破坏主体结构，仅设置预留孔即可，但挂篮上构造复杂，一般适用于带悬臂翼缘板的主梁结构；暗设法构造简单，直接在主纵梁上做抗剪块，主梁上预留体积相当的预留槽口，对主体结构有一定影响，一般用于不带翼缘板的主梁。

走行系统是实现挂篮在主梁上移动的构件，一般由与主桁固结的C型挂钩、走行小船及临时固定在主梁顶面的走行滑道、行走牵引系统组成。

模板系统是实现结构形状的构件，一般由重量适中的钢模板组成，拆模或安装困难的内模，也可用木模或可以人工安拆的小块钢模板。

牵索挂篮总成见图1。

1.1承重系统主要由主纵梁、次纵梁、前横梁、中横梁及普通纵梁等杆件组成。

本套挂篮模板除顶板、齿块、横隔墙的近塔端侧模采用竹胶板，其余全部采用新制钢模。采用竹胶板做模板，可方便拆装，使挂篮顺利通过每节梁段的横隔墙。

横隔墙后端的混凝土梁顶板采用拱架支撑，将顶板混凝土荷载直接卸载到边上的主纵梁上，减小中内吊挂的受力。

1.3悬吊系统

悬吊系统主要将挂篮悬吊在已浇梁段和主塔上，提供垂直方向的反力，同时承担挂篮起落功能的实现。悬吊系统由挂篮前端牵索锚固结构，中吊杆、后吊杆等组成。

牵索锚固结构由新制成品索、张拉杆、连接头、张拉螺母、锚固螺母组成。拉索的接长采用特制的接长杆，采用Cr40材质的钢棒车制螺纹，采用全螺纹。一端接过渡套，一端接张拉杆。

中外吊杆由Cr40材质的钢棒车制螺纹的吊杆，为主吊杆，承受全部挂篮自重，为挂篮起落的挂念部件，同时也是悬浇梁段时将挂篮与已浇梁体锚固的关键部件。中内吊杆及后吊杆采用Φ32精轧螺纹钢。

1.4水平抗剪系统

水平抗剪系统包括水平抗剪档块、梁体预埋钢盒组成，水平抗剪系统支撑在主梁的梁底预埋钢盒侧壁上，平衡由于牵索产生的水平力。水平抗剪档块要承受最大索力的水平分力，故采用多块整钢板镶嵌在主纵梁内与底板、侧板均进行焊接，以确保施工安全。

1.5走行系统

3牵索挂篮施工技术

由于牵索挂篮系利用后端锚固在已浇梁段上， 把待浇段斜拉索利用工具拉杆锚固到挂篮前端， 由已浇段和斜拉索共同承担待浇段混凝土重量， 从而实现挂篮悬浇悬臂受力形式转变为简支受力形式， 提高了挂篮承载能力。但同时受斜拉索自身柔度及挂篮本身刚度影响， 斜拉索初始张拉力不能过大（相对于索永久索力） ， 因而需要在混凝土浇筑过程中不断补充拉索力， 以保持挂篮在施工过程中挠曲变化的稳定。

3.1 挂篮下落、行走

挂篮的提升及下放均采用中外吊杆及主纵梁后端的千斤顶来完成，在挂篮提升及下放过程中随着千斤顶的伸缩，需即时增减抄垫的钢板，保证挂篮安全的提升及下放。

提升过程中、尾部千斤顶的卸荷与中外吊杆千斤顶的顶升力求同步，使挂蓝水平上升、下降，避免吊杆受弯折断；剪力键位置垫板在剪力键进入预留槽30mm后安装，注意提升过程中观察防止偏斜、掉落等情况发生；安装前暂停提升，检查纵向位置，偏差超出规定时纠偏后再提升。提升到设计标高时，挂蓝尾部与梁底接触（有70mm厚永久垫板），前端底模与已浇段梁底混凝土接触。

挂蓝下放是提升的逆过程，在体系转换完毕、桥面轨道安装后进行，先解除中内吊挂，再解除后吊挂，按照以上逆过程水平下落，直到走行挂钩的走行小船落入轨道，再翻转梁底反力轮安装好限位销，抽出钢垫板，拆除中外吊杆。

3.2挂篮锚固、立模，斜拉索初张拉

根据监控单位给定的各节段挂篮到位的底模标高，利用前支点斜拉索张拉来设定。并在标高设定时应采取底模预设上（下）拱的措施来消除挂篮自身变形的影响。

标高设定完毕后在中吊挂、后吊挂处进行抄垫，最后将中、后吊杆与主梁锁定，锁定力量为：中外吊杆按100t/每根吊杆，中内及后吊杆按30t/每根吊杆。

将剪力键后端和上端前部与梁体之间用钢板抄死，钢板抄垫时应形成面接触。使挂篮与梁体牢固连成一体，完成长平台牵索挂篮的设定标高及锁定工作。因剪力剪受力较大且与纵梁是焊接连接，所以每节段混凝土浇注前，应重点检查。

牵索主纵梁精确定位锚固后，水平抗剪设施安装完毕，即可进行牵索安装，先将延长杆与锚头内撑套连接好，调整好锚杯位置，保证锚杯螺母与锚垫板间4M左右空隙。走行到位后，应准确调整主纵梁前后位置，按浇注100%砼后斜拉索梁端索偏角计算设置牵索与弧形首交点位置，使牵引张拉杆与斜拉索同一轴线，且轴线位置准确。

立模标高确定后，进行斜拉索第一次张拉，张拉在塔上进行操作。按照监控指令进行，分级张拉到要求的吨位对应额油表读数。张拉时监控现场实测索力，达到需要的精度后停止张拉。

3.3钢筋绑扎、浇筑50%混凝土后斜拉索第二次张拉，浇筑完100%混凝土

斜拉索第一次张拉后，进行混凝土的浇筑。混凝土灌注从前端往后端进行，按照边主梁前端→横梁→边主梁后端→顶板，横向对称浇注，两悬臂端对称浇注，浇注方量一致。

宽幅双悬臂主梁节段混凝土浇筑须严格按照对称的原则进行。对称分两个层面：横断面上，浇筑要对称，确保挂篮上下游侧的混凝土浇筑速度相同，浇筑的方量相同，防止不对称荷载将挂篮横梁扭伤破坏挂篮结构；纵桥向两个悬浇端的混凝土浇筑速度要一样，浇筑的方量要一样，防止偏载使主塔产生无法恢复的倾斜。一般纵桥向浇筑偏差不能大于5方混凝土，横桥向偏差不能大于2方混凝土。

浇筑到50%节段混凝土量后，须测量梁端标高和索力，进行第二次索力调整，其目的是调整挂篮前端标高，本质是使挂篮主纵梁预偏，使浇筑混凝土产生的变形在主纵梁承受范围内。张拉在塔上进行操作。按照监控指令进行，分级张拉到要求的吨位对应额油表读数。张拉时监控现场实测索力，达到需要的精度后停止张拉。

调整完索力和标高，要立即继续浇筑混凝土。浇筑时仍需要按照上述对称原则进行，直到浇筑完全部混凝土。注意控制混凝土浇筑总量，不得超过理论数量的3%。

3.4混凝土养护，张拉梁段预应力，压浆

混凝土养护采用桥面全覆盖土工布，频繁浇水保湿养护地方措施。冬季施工时，采用篷布全包裹，并在拱架内设置暖风机加温，过程中做好温度监控，确保混凝土养护温度。

当混凝土强度达到5Mpa时拆除端模并凿毛。达到设计强度的50%时拆除边箱内侧模，70%时拆除锚块模板。

混凝土强度达到设计强度的90%以上，同时混凝土弹性模量达到90%时才能施加预应力。张拉顺序为先纵向束后横向束，断面内遵行对称的原则。张拉严格按工艺流程进行，张拉以张拉力为主，伸长量作为校核，误差应在±6%以内，预应力张拉完毕，24h内压浆，压浆采用专用灌浆料。

3.5体系转换，第三次张拉斜拉索

预应力张拉压浆完毕后，检查梁体标高与设计吻合后，操作人员进入弧形首，旋紧斜拉索锚固螺母；开动油泵挂蓝前端的千斤顶张拉斜拉索，放松弧形首上的锚固螺母，行程应大于斜拉索齿块处锚固螺母的旋紧行程；放松千斤顶使齿块处锚固螺母受力，将牵索力转移到主梁齿块处，完成体系转换。

体系转换之后，旋开斜拉索锚头处过渡套，使斜拉索与接长索完全分离。

斜拉索第三次张拉在塔端进行。按照监控指令进行，分级张拉到要求的吨位对应额油表读数。张拉时监控现场实测索力，达到需要的精度后停止张拉。

4 牵索挂篮施工的关键控制点

4.3梁底抗剪块设置充分考虑混凝土局部承压能力。本桥施工时，在预埋件周围焊接圆柱头焊钉后方设置4层钢筋网片， 提高局部承压能力，避免混凝土局部破坏。

4.5本桥结构为塔梁分离梁墩支撑的半漂浮体系，为了保证结构的稳定性，主梁在悬臂施工前塔梁之间应设置纵向、横向及竖向临时约束。该约束主要承受主梁悬臂施工过程中主梁两侧产生的不平衡力矩。该约束将在中跨合拢段钢支撑安装完毕后拆除，并作好约束解除前后主梁的位移变化观测记录。

4.6施工中应对主要构件的受力状态、变形情况进行跟踪监测。在特征点设置应变计，实时监控构件应力应变；通过精密水准测量，监测构件在施工各阶段变形情况，确保构件受力安全。

5 结束语

本桥主梁施工时，采用了特种设备――牵索挂篮，成功实现了π形边主梁形式、节段长度长、块段重量重、航道影响复杂等不利条件下的预应力混凝土斜拉桥主梁悬浇施工，施工过程控制合理，成桥状态达到理想状态，为今后类似工程提供了很好的借鉴和参考意义。

参 考 文 献：

[2] 王伯惠.斜拉桥发展和中国经验[M] ・北京・人民交通出版社・2003

[3] 吴金锁等.丹拉海河斜拉桥牵索式挂篮设计与应用[M].天津建设科技，2004（4）

[4] 罗昭敬等.广东金马大桥牵引挂篮施工[J]. 桥梁建设，2000（3）

[5] 袁应根.用于斜拉桥施工的牵索式挂篮构造及其操作[J].中国市政工程，2003（5）

[6] 中华人民共和国交通部.公路桥涵施工技术规范.JTGT/F50-2011