悬索桥上部结构的施工技术探讨
2017-04-10
以我国某三塔两跨悬索桥作为参考，将其与两塔悬索桥进行比较，充分的了解到悬索桥上部结构在具体的施工过程中所遇到的瓶颈。对具体施工过程中所使用的设备、器械以及制定的施工方案等进行分析，对悬索桥上部结构中的核心施工环节进行重点讲解，主要是为了让悬索桥上部结构在设计、施工方面得到更好的发展。
1 施工案例
某省份的大桥的主桥采用的是三塔两跨悬索桥，其中桥的跨径为（390+1080+1080+390）m。三塔两跨悬索桥与传统的两塔悬索桥进行对比发现，在进行三塔两跨悬索桥施工的过程中，其上部结构存在困难。
（1）猫道跨越顶尖的位置会受到钢塔结构的影响；（2）在主要的缆架设计时，需要多次穿越塔顶，使得索股非常容易断，因此对牵引设备等质量提出了新的要求；（3）中间塔会受到温度、自然环境等方面因素的影响，使得主缆线的对其的控制难度大大增强；（4）钢箱梁吊的组装遇到了困难，三塔两跨悬索桥需要对中间的塔进行吊装，因此对其的控制难度大大增强。
2 施工流程
（1）安装索鞍。塔顶门架悬臂起吊系统对边塔主索鞍的主跨进行起吊。为了更好地减轻运输和吊装的重量，需要将鞍体分成两部分进行吊装，最后再在塔顶使用高强螺栓进行整合。中部的主鞍使用的是铸造和焊接两种形式结合的外壳，鞍座不需要安装有滑动轮等，并且鞍体是分开进行制作的，最后再在塔顶用使用高强螺栓进行整合。（2）安装猫道系统。在安装猫道系统时，采用重量较轻、强度较高的纤维绳，在水面上对先导索进行牵引。随后，两个主跨有秩序地过江，另外一个跨航道可以正常使用。使用托架法对承重索进行架设，并不会对正常的航行产生影响。（3）安装主缆。在安装主缆时，使用门架拽拉的方式将牵引系统从北岸牵引到南岸，并且使用基准索法对索股进行适当的调整。（4）紧缆。按照跨体的主次顺序对缆线进行收紧。主跨收紧缆线的方式是从跨体向中间塔的方向进行；边跨收紧缆线的方式是从锚靛向塔方向进行。（5）安装索夹。在安装索夹的时候，需要借助跨缆吊机由低向高进行索夹的安装，并且在具体的施工过程中需要分多次对索夹的螺栓进行紧固。（6）安装吊索。在安装吊索时需要选择在索夹的位置垂直安装吊索。（7）安装钢箱梁。在安装钢箱梁时，需要借助全液压跨缆吊机进行安装。整个悬索桥大约有136个吊装梁段，需要从主跨体向两边对称进行安装，按照先中塔后边塔的顺利进行。（8）主缆缠丝防护。主缆需要采用从上到下的方式进行缠丝。从塔顶位置向锚靛处进行缠丝，并且在上下位置同时进行。边跨完成缠丝工作之后，需要对主跨进行缠丝，采用的方式相同。所有跨体缠丝完成之后，需要对其进行涂装。
3 主要施工设备
3.1 ZJ620型紧缆机
智能化控制主缆紧缆机适用于700～1000mm的直径范围，并且对主缆的紧固能力大约是6×2000kN。智能化控制主缆紧缆机由紧固设备、移动设备和液压设备等多部分组成。使用模块化的方式进行制造，具有质量轻、便于使用和操作的特点。
3.2 缠丝机
CSJ950型主缆缠丝机主要适用于对圆形钢丝和S型钢丝的缠丝，并且具有较强的上下连续缠丝的能力。CSJ950型主缆缠丝机的张力为3kN，倾角可达30°，缠丝的速度极快。
3.3 跨缆吊机
跨缆吊机的提升力大约为3700～3800kN，提升的速度为34～36m/h。跨缆吊机是由多个主要的部分组成的一个大规模机械设备，并且跨缆吊机可以在塔顶和跨中位置进行同时安装和拆卸，使得施工的工期大大缩短，施工的干扰有效降低。
4 悬索桥上部结构施工关键技术
4.1 猫道施工
三跨两塔的悬索桥具有不同类型的构造，并且将这几种不同类型的构造与塔顶的连接处理部分进行对比，最终选择4跨连续作为主要的结构形式，主要是由于其具有以下四方面的特点：（1）在中塔的塔壁位置不设计猫道结构，这样可以有利的保护中塔；（2）在使用4跨连续的方式进行施工时，不会产生不平衡力，使得对跨体的影响大大降低，从而使得调索的难度和安装的难度大大降低；（3）采用4跨连续的方式进行施工，使得猫道的顶部位置和主缆更加的平行，便于以后的操作；（4）采用4跨连续的方式进行施工，大大地降低了对航道的影响。
为了使得猫道的承重索的架设速度大大提高，需要在承重30索的位置处分为两段进行架设，将中塔作为分界线，南北方向的猫道承重索采用上下游四套牵引系统进行架设（具体的牵引系统布局见图1）。两段不同方面的猫道成中所，在南北方面的牵引下，前锚头首先经过边塔然后再向中塔靠近，后锚头借助卷扬机的滑车牵引被反拉到锚固定处锚固，从而形成了4跨连续的猫道承重索。
主跨的猫道承重索需要使用空中托架的方式进行间接的架设。托架之间的间距控制在100M左右，猫道承重索边塔自身的重量可以给其提供一定的反张力，因此采用空中托架的方式进行架设时，使得猫道承重索不会对正常的航海产生影响。承重索架设完成周后，需要对其进行调整。
4.2 主缆架设
主缆架设所使用的平行钢丝索股由169根索股共同组成，并且每根索股都是采用91根直径为5.2mm的镀锌钢丝组成，单根的索股长度大约在3100m，重量大约为475kg。在进行主缆架设时需要将索股进行顺利编号，并且按照从小到大的顺序进行使用。索股的架设一般都包含有牵引、整形等多道程序组成。 股的前段锚头和拽拉器进行衔接，然后开启卷扬机对索股进行牵引，两台卷扬机按照相同的速度进行收紧和放索。采用这种方式，可以使得索股的牵引速度和放索的速度保持一致性，并且使得索股的反拉力控制在一定范围内，有效地减少了索股散丝现象的发生。在一定距离内设有鱼雷夹具，在进行牵引时，需要安排专人对其进行观察，及时的发现遇到的问题，及时解决。索股的后锚头从索盘上放下之后，需要借助塔吊将其放置于锚跨位置。在索股进行牵引时，需要将中塔主索鞍的中点和索股的中点进行标记，观察其重合点，重合后，需要对索股进行停止牵引（索股牵引施工流程见图1）。
索股入鞍之前，需要将索股的断面调整为矩形断面，主索鞍和散索鞍位置的索股断面调整完成之后，需要将索股放置在对应的鞍槽中。为了避免上层的索股对下层的索股进行挤压，需要在入鞍时，对索股的垂度进行相应的调整。主跨体跨中部的调整位置控制在300～400m，边跨跨中部的调整位置控制在100～200m。索股入鞍之后，需要借助锚室的卷扬机对索股的锚头进行锁定，并且将索股两段的锚头进行固定。
在进行垂度调整时，首先对主跨进行调整，然后再对边跨进行调整。一般都是对基准的索股垂度和一般索股的垂度进行适当的调整，其他的不需要调整。基本索股调整一般采用的是绝对高程的方法进行调整；一般索股垂度调整是与基本索股进行对应调整。调整完索股的
垂度之后，需要借助千斤顶来对螺母进行松紧，将其张力控制在规定的范围内。
4.3 钢箱梁安装
在进行钢箱梁安装时，除了需要将吊索当作一个整体来对待，还需要对其他的吊装梁使用分节分段的方式进行吊装。三塔两跨悬索桥共有134个吊装阶段，每个吊装阶段的长度空号在16m。在进行钢箱梁安装时，需要按照从南北方向向中间方向进行安装的方式进行，在中塔的两侧和边塔位置处需要各自设立一个合拢段，共设置有4个。全桥钢箱梁总体安装流程见图2所示。
5 结语
随着社会的不断发展，我国的经济、政治、文化等方面的能力也有所提高，尤其是综合国力的提高。国家、社会的发展离不开道路的发展，所以对我国现有的悬索桥的上部结构施工进行深入细致的分析，在施工过程中遇到困难和难题进行分析，积极地寻找解决办法，从而使得悬索桥的施工工期大大降低，为今后同类桥梁的设计提供数据参考，也为以后的发展和进步打下良好的基础。
参考文献
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[2] 薛光雄，闫友联，沈良成.泰州长江公路大桥上部结
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[3] 陈策，钟建驰.三塔悬索桥垂跨比变化对结构静动力
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作者简介：王霜锋（1975-），男，陕西铜川人，中交路桥华南路桥工程有限公司工程师，研究方向：路桥施工。
