黑石铺湘江大桥主桥缆索吊机吊装施工技术

　　摘要：本文结合长沙市黑石铺湘江大桥主桥工程实际，根据其11孔连续拱桥的预制安装特点，工程采取缆索吊机安装施工，又因为本桥缆索吊机塔架的高度是按最低施工要求确定的，难以将高度降低的特殊性，文章对其施工技术进行详细的探讨，为今后类似的工程起到一定的参考。

　　关键词：主桥;上部结构;缆索吊机;安装

　　1.工程概况

　　长沙市黑石铺湘江大桥，全长3068米，主桥上部结构为11孔连续拱桥，其中8孔箱肋混凝土上承式拱桥(每孔跨径80米)、3孔钢管混凝土中承式拱桥(跨径为144米+162米+144米)，箱肋拱和钢管拱均为预制节段(每个节段重45吨至60吨)，采用大跨度70吨缆索吊机起吊、斜拉扣挂安装。大桥桥型为三跨中承式钢管拱桥，主桥长1.81公里，宽29米，是目前国内典型的悬索桥和斜拉桥结合体，与目前已有的跨湘江大桥相比，创长、宽、时速之最，堪称“湘江第一桥”，其规模在同类型桥梁中属全国之最，见图1。

　　图1长沙市黑石铺湘江大桥

　　2.施工方案

　　黑石铺大桥11孔连续拱桥的预制安装只能采用缆索吊机进行安装，大桥主桥上部结构采用双跨、单组承重(主)索可横向移动缆索吊机吊装施工。该缆索吊机跨度为186.5m+2×653m+186.5m，覆盖整个主桥{包括(5×80m)[砼箱肋拱]+(144m+162m+144m)[钢管砼拱]+(3×80m)[砼箱肋拱]共计11跨}。本缆索吊机双跨独立，设计单跨起吊额定最大吊重70t，双跨同时起吊额定最大吊重允许43t。

　　施工大型设备：2×653m跨2×70t缆索吊机为箱肋拱吊装主要设备。在主桥两岸附近分别设一个预制场和一个拱箱组拼场，布置组拼台座及龙门吊机，承担预制及组拼存放工作。

　　3.主桥上部结构施工技术

　　3.1准备工作

　　缆索吊机拼装完成经检查各部结构达到设计要求后，按规定进行静载、动载、超载试吊，合格后才可正式使用。按设计要求安装扣索塔架及斜拉扣索。全面测量，对拱座间计算跨径、墩台跨径、拱座斜面、平整度、倾斜度、标高、桥轴线偏斜等进行全面测量。达到误差规定要求，方可开始拱箱吊装工作。

　　有关吊装工具设备，如千斤顶、起吊千斤、导链滑车等须备齐，千斤安全系数不得小于5-8倍。

　　3.2钢管拱的架设

　　钢管拱肋每根肋分九段吊装。钢管拱直接在工厂整段加工成型，利用拖轮及工程铁驳经水路运至桥下整体吊装，由于本桥为多跨连续拱桥形式，考虑到各墩承受墩顶水平推力的能力，设计对该拱桥各跨拱的安装及加载程序作了明确的规定，所以主桥三跨钢管拱肋的安装及拱上结构物的加载程序必须与边孔钢筋砼箱肋拱的施工密切配合，严格按设计规定的程序施工，以保证桥墩受力。

　　对于单独三跨钢管拱肋的安装顺序为先完成两边跨钢管拱肋的合拢及封拱脚后再进行中跨钢管拱肋的拼装、合拢及封拱脚。对于单跨钢管拱肋的吊装程序是从第一吊拱脚开始，遵循上下游、左右岸对称加载，优先稳定的原则进行。

　　3.3钢管拱肋的吊装

　　3.3.1布置施工观测站

　　水平测点是在大桥两岸各选择合适的标高的地方布置观测站，观测站处应是视野开阔，无视线障碍。每个测站根据需要观测各吊装节段的节点标高以及L/8、L/4，拱顶等测点，两岸各设一台全站仪，每台仪器均以对岸的水准点为后视点，所测数据互相比较，以避免发生测量差错。

　　拱肋在工厂加工时，必须按规定设置纵向拱肋中轴线标记点(一般一吊装节段至少为端部两点)，在吊装前，沿着相应的拱肋中线延伸线上，在两岸视野良好处设立中桩，吊装时，两岸各设1台全站仪或经纬仪测量控制。

　　3.3.2拱肋吊装

　　运用拖轮将载有钢管拱肋的铁驳拖运至桥下钢管拱肋安装部位，临时抛锚定位。移动缆索吊至拱肋轴线上，起吊拱肋。对于桁架拱肋不单独设置吊点，直接用千斤(两端编制成“8”挂形式的钢丝绳)捆绑兜上弦杆即可。对于拱肋一般采取2点起吊，2个吊点两两对称，4点捆绑2点起吊，钢丝绳栓于腹杆与上弦管的交点处，吊点距肋段端头距离～0.2L(L为肋段弧长)。捆绑的千斤应有承受拱肋重量，并有足够的安全系数，与肋管接触处应垫胶皮防滑，保证结构漆膜不受磨损。对于安装段拱肋，吊装前还要装好拼装用脚手架、挂好安全网及拼装接头用的拼接板及螺栓等，在拱肋悬臂端，栓好缆风绳，以便安装调整。吊起后，观察拱肋的翘起角度，应大致与实际安装角度相符，否则应松钩，重新调整千斤长短，以至符合要求。

　　缆索吊起吊重物在起、停转换过程中，为了加快对点速度，需要派有经验的人员指挥信号，使缆索吊一次或少许几次停到位。也可以配备小型钢丝绳牵引器等对点辅助工具，以加快对点速度。每段拱肋下端与拱脚或已拼装拱肋连接，上端(悬臂端)运用扣索扣挂于扣索塔架上。扣索采用钢绞线，钢绞线的数量由各扣索的受力大小确定。实际钢铰线的工作应力一般取钢绞线极限强度的0.2∽0.4;扣索的扣挂运用卷扬机牵引到位。

　　采用定制的特种锚具防松脱限位装置，可以防止扣索在低应力状态下锚具松脱。拱肋线型的调整在于扣索长短的调整，其操作均在扣索塔架平台上：运用钢绞线张拉等值控制仪，初始单根张拉钢绞线至各铰线内力等值锚定，运用大吨位穿心千斤顶整索张拉调整扣索长短及内力。扣索与扣索背索在塔架处断开，而通过塔架上的分配梁传递内力，背索另一端锚固于锚碇(或桥墩)上。背索与扣索同步张拉，并控制塔顶位移在允许范围内。背索材料使用钢绞线。其锚点构造，锚具与扣索一致。钢管拱肋在安装过程中必须设置抗风缆风，保障拱肋的横向稳定及便于拱肋横向位移的调整固定。抗风缆索应成对设置，每侧缆风绳与桥轴线夹角应不小于50度。抗风缆风可设置多组，亦可用1至2组往前倒用。在水中设置的缆风应做好妥善防护，避免漂流物撞击。

　　拱肋就位后，应及时联结，同时应加强对拱肋轴线位置、标高及扣索塔架工作位移进行观测，做好记录，并严格控制在施工工艺要求的允许范围内。尽快安装上下游两肋间的横撑联接(米字撑、K撑、一字撑)，保证拱肋横向稳定。纵向对称安装各片拱肋。

　　3.4钢管拱的合拢

　　根据设计图纸的要求，钢管拱的合拢温度为15℃。为了保证合拢段施工的迅速与准确，在吊装合拢段前还应做好如下几件事情：运用扣索进一步精调已架拱轴线线形;在气温均匀变化缓慢的时间内多次观测合拢段的空隙;依据测量结果对合拢段拱肋轴线长度及接头结构尺寸进行施工及修正。将测量结果上报监理及设计院审核、批准合拢段施工。合拢段接头;为了满足迅速快捷的完成合拢段的连接施工，做到准确的锁定整个拱桥拱轴线，对其合拢段接头的构造我局拟用的接头形式附后，此种形式的接头经过我局实践能保证在极短的时间内准确锁定拱轴线。

　　3.5拱肋体系转换

　　拱肋体系转换过程为：焊接各拱肋接头;封拱脚砼，拱轴转换成无铰拱;松扣索，完成拱肋体系转换。拱肋接头部件电焊时，应从拱顶向拱脚对称、均匀、分层、交错、先间断后连续地焊接。封拱脚砼施工，一是要求尽快将拱脚弦管与拱座预埋管焊接，将铰轴与铰座焊牢，使铰初步封固;二是要求四处拱座预留槽同时浇注砼，使拱肋尽快转变成无铰拱。当拱脚砼强度达到设计强度后，即应进行扣索拆除，各扣点每次可按1/4的扣索索力松索，放松扣索的顺序应按设计计算确定。每一次松索均应对拱圈轴线，塔架位置进行检查，确定无异常情况变化时，才可进行下一步松索。

　　4结束语

　　长沙市黑石铺湘江大桥主桥采用11孔连续拱桥， 箱肋拱和钢管拱均为预制节段(每个节段重45吨至60吨)，采用大跨度70吨缆索吊机起吊、斜拉扣挂安装，结构形式创新、设计、施工技术含量高，施工控制工作量大。通过对该桥的结构分析及对施工方案难易程度、施工工期以及工程造价等进行综合分析比较后，确定采砼箱肋拱的主拱圈及拱上结构采取事先预制，分段吊装的施工方案，得到建设单位、设计单位的充分肯定，丰富了大跨度桥梁施工技术。

　　参考文献：

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　　[2] 王文忱.桥梁上部结构的施工探讨.中国科技纵横，2010(7).

　　[3] 叶梅心,刘东方.大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥极限承载力分析[J].公路工程, 2007, 32(4): 100-102.