徐仲文

（江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

索纜吊系統(tǒng)是一種可兼顧水平和垂直移位的工程起吊裝備系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合了橋面起重機整體吊裝和懸臂拼裝技術(shù)，較大程度上規(guī)避了兩種單一技術(shù)的局限，通過有效的系統(tǒng)組合，較好地解決了狹窄場地條件下，大跨度預制梁懸臂吊裝工程需要，在山區(qū)拱橋或懸索橋工程中應用越來越廣泛。某大跨度鋼桁梁斜拉橋，受橋址區(qū)場地條件的限制，采取梁段預制、現(xiàn)場吊裝的施工方法。由于跨徑長，梁段重量大，故工程采用了大噸位索纜吊系統(tǒng)，較好完成了大跨度鋼桁梁節(jié)段的懸臂吊裝施工。

1 工程概況

某高速公路的控制性橋梁工程，系大跨鋼桁梁混凝土復合結(jié)構(gòu)斜拉橋，全長1466.50m，主橋采用雙索面雙塔斜拉索結(jié)構(gòu)設(shè)計，主跨800m。主跨為鋼桁梁，邊跨為PC箱體梁，邊中跨比為0.275。中跨鋼桁梁選用“N”形桁構(gòu)，梁高為8m，梁寬為28m，標準梁段長為16m。

由于受場地條件的限制，該工程對其主跨鋼桁梁采取梁段預制、現(xiàn)場吊裝的施工方法，最大梁段起重量為2800kN。為保證工程安全施工，工程采用大型索纜起吊系統(tǒng)，開展預制梁現(xiàn)場吊裝施工操作。

2 索纜吊系統(tǒng)配置

2.1 大噸位索纜吊系統(tǒng)簡介

本文所探討的索纜吊系統(tǒng)，是大型預制梁施工所應用的索纜起吊系統(tǒng)，一般由承載系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、保障系統(tǒng)、機電控制系統(tǒng)等功能部分組合構(gòu)成。其中承載系統(tǒng)由承載索、錨體、索鞍等子系統(tǒng)構(gòu)成，牽引系統(tǒng)由絞車、滑車組、滑輪組等子系統(tǒng)構(gòu)成，起重系統(tǒng)由絞車、滑輪組、跑馬等子系統(tǒng)構(gòu)成，保障系統(tǒng)由前后背索等子系統(tǒng)構(gòu)成。既有承力系統(tǒng)，又有動力系統(tǒng)，既需要自身機械和機電系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行，又需要與橋系協(xié)調(diào)統(tǒng)配開展工程操作，其體系相對復雜。

索纜吊系統(tǒng)采取匹配懸索結(jié)構(gòu)，承載索鞍直接裝配在特大型斜索橋的主塔上，兩端均有錨碇固定主索。依據(jù)實際地質(zhì)情況，兩端的錨碇多設(shè)計成巖錨預應力結(jié)構(gòu)，跨度可達800m，最大載荷工況下的跨中最大懸垂可達61.53m，僅承載繩自身重量的空索工況下，矢跨比為1/19，最大設(shè)計矢跨比為1/13。

2.2 索纜吊系統(tǒng)布置

案例大橋由于受場地條件的限制，主跨鋼桁梁采取梁段預制，索纜吊現(xiàn)場吊裝施工方法。其主梁頂面標高為1272.51m，上橫梁頂面標高為1359.01m，高差86.5m，上橫梁向主塔外懸挑了3.50m。索纜起重系統(tǒng)應用中，索鞍直接裝配在懸臂梁的外伸懸臂位置，由滑道梁、預埋件、支承梁、索鞍、滑輪組等構(gòu)成，每組承載索上有2臺起吊小車，起吊小車間采用鋼索連接。兩臺單邊起吊小車的吊點中心距離是8m。兩側(cè)設(shè)有起升絞車和牽引絞車，從而牽引起吊小車在承載索上走行和吊升鋼桁梁段。

案例工程應用中，索纜吊系統(tǒng)沿橋跨左右設(shè)置2組承載索，每組承載索采用12根f60鋼纜構(gòu)成，2組承載索的兩岸錨固點的中心距為40.0m，跨中心距為35.50m。A岸和B岸兩側(cè)各配置2個錨碇系，均為巖石錨碇結(jié)構(gòu)，錨碇與橋梁縱方向中心距為20.0m。A岸側(cè)跨左右幅錨固，分別是230m與209m，B岸側(cè)跨左右幅錨固均是230m，并且為了降低起吊系統(tǒng)對主塔橫向移動的影響，設(shè)置了專用的背索，以調(diào)節(jié)主塔橫向移動。

3 索纜吊技術(shù)狀態(tài)試運行檢測

索纜吊系統(tǒng)的索鞍系統(tǒng)，多直接裝配在工程主塔上，工程結(jié)構(gòu)與臨時機械結(jié)構(gòu)的耦合作用，會使施工過程中的結(jié)構(gòu)應力和形變控制變得相對復雜。為保證橋梁安全及施工質(zhì)量，對于技術(shù)環(huán)節(jié)多、控制系統(tǒng)相對復雜、成段載重跨空操作的索纜吊系統(tǒng)，在正式投入吊裝應用操作前，應對其進行技術(shù)狀態(tài)試運行檢測。

3.1 試吊載荷參數(shù)

在承臺前開展索纜吊試運行檢測，在試吊之前，首先在承臺前放樣索纜掛架的正投影線，將掛架中心置于投影線下方距離塔中心20m區(qū)域，接連吊架與索纜下掛架，調(diào)整下掛架液壓缸，確保索纜掛架水平。

載荷試驗檢測分為靜載試驗檢測和動載試驗檢測2種，先進行靜載試驗檢測，后進行動載試驗檢測。靜載試驗檢測加荷分為五種工況：空載荷、50%載荷、75%載荷、100%載荷和120%載荷，其中50%載荷分為背索拉張和不拉張2種工況，75%載荷、100%載荷和120%載荷都采取背索拉張。動載試驗檢測分為4種工況：30%載荷、50%載荷、100%載荷和110%載荷。

混凝土預制砌塊作為試吊載荷，試吊總載荷為250t×1.2=300t，將試吊載荷放在索纜掛架上，并通過吊索，與索纜吊機的下掛架連接，試吊掛架左右各配一組，中間用f28鋼纜接連；每個掛架承載力為1500kN，采用兩組桁構(gòu)片作為承重梁，掛架重量24t。

3.2 試吊過程

試吊加載程序如下：

（1）靜載：空載→50%載荷不拉張背索→50%載荷拉張背索→75%載荷拉張背索→100%載荷張拉背索→120%載荷拉張背索。

（2）動載：30%載荷拉張背索→50%載荷拉張背索→100%載荷拉張背索→110%載荷拉張背索。

試吊過程如下：

（1）檢查索纜吊，準備好試吊事項。

（2）開展空載試驗檢測，對有關(guān)數(shù)據(jù)進行觀測。

（3）空載試驗檢測實現(xiàn)后，將索纜吊逐級裝配在主塔承臺的前方，開展靜載試驗檢測。

（4）每級加荷后，啟動吊升系統(tǒng)，將混凝土預制塊吊升到離地10cm高度，然后靜止60min，對各個受力部位進行檢查，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

（5）靜載試驗檢測后，開展動載試驗檢測，將載荷減到100%，然后啟動牽引系統(tǒng)，使移動車運行至距離索鞍中心線20m位置，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

（6）啟動吊升系統(tǒng)，吊升30m，靜止60min，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

（7）移動車運行到跨中時，靜止60min，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)，啟動吊升系統(tǒng)，將混凝土預制塊吊升到橋面標高，然后靜止60min，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

（8）移動車運行到距離索鞍中心線的20m區(qū)域，靜止60min，觀測記錄有關(guān)數(shù)據(jù)。

（9）吊升系統(tǒng)運行，在另一岸側(cè)開展1次吊升試驗檢測，檢查吊升絞車是否符合吊升技術(shù)需求，返回初始岸側(cè)。

（10）在另一側(cè)岸上，加荷至110%，開展動載試驗檢測，試驗檢測中移動車走行至跨中部，完成數(shù)據(jù)采集，再返岸卸荷，整理分析所獲得數(shù)據(jù)。

3.3 試吊數(shù)據(jù)采集

試吊過程中，以百分表獲得地錨移位數(shù)據(jù)，借助應變片獲得平衡輪應變數(shù)據(jù)，通過激光測量儀獲得塔偏和承重繩垂度數(shù)據(jù)，通過百分表和應變片獲得上橫梁懸臂段應變數(shù)據(jù)。

試驗檢測中，垂度誤差在5%之內(nèi)時，對于結(jié)構(gòu)影響相對較小，對鋼桁梁吊裝沒有影響。

案例索纜吊的靜載和動載試驗檢測，從錨碇、上橫梁、吊索、牽引等各技術(shù)點，采集獲得了試驗數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可知：檢測數(shù)據(jù)符合工程施工所需起吊功效，顯示該索纜吊系統(tǒng)滿足安全施工要求，可用于鋼桁梁的節(jié)段吊裝施工。

4 斜索橋鋼桁梁節(jié)段吊裝操作要點

4.1 吊裝前準備

將梁段運至吊下，吊裝對位并清理栓接面，同時將安全網(wǎng)掛好。在吊梁前，將吊具下落至距桁構(gòu)梁一定距離，安排12人同時在4個點裝配吊具，并用鏈塊調(diào)整吊耳與吊具，給予對位銷接。吊具裝配約在2h內(nèi)完成。裝配吊具時，同時用木楔子撐開弦桿接頭拼接板，呈現(xiàn)喇叭形態(tài)以作為導向。

對纜吊、吊耳、吊具進行系統(tǒng)檢查，在確定一切正常后，同時緩慢啟動上下游200kN的起重絞車。吊裝過程中，應注意4個吊點保持水平，當?shù)跹b距離支撐面約10cm時，吊裝暫停，保持吊段靜止10min左右。檢測組進行誤差測量，并再次對纜吊、吊耳、吊具進行系統(tǒng)檢查。在確定一切正常以后，繼續(xù)吊裝。在吊到一定高度以后，從已經(jīng)裝配的梁段底部，采用牽引絞車，慢慢調(diào)節(jié)使得梁段就位。當梁段就位以后，垂直吊起主梁，開始對接主桁架，索纜吊的最大縱向移動距離約為750m。

4.2 栓固與索纜吊脫鉤

（1）沖釘和臨時栓具裝配。節(jié)段梁對位以后，檢測組應立刻對軸線和標高進行檢測，同時安排作業(yè)組，沖釘和裝配臨時栓具。上弦桿一個接頭，大約需要286個螺栓，下弦桿一個接頭，大約需要384個螺栓，各弦桿的單側(cè)腹板，共設(shè)計有96個螺栓、18個沖釘和8個臨時栓具，它們均勻排列成梅花形，每個接頭共需裝配64個沖釘和32個臨時栓具，完成裝配以后，檢測組給予線性復測。

（2）高強螺栓操作。完成復測，在線形符合技術(shù)要求后，實施高強螺栓操作。先將腹板上的高強螺栓全部插入，再將沖釘及臨時栓具，一一換穿，將整個接連板上的高強螺栓全部換穿以后，再對高強螺栓從中心向兩側(cè)對稱初擰，然后將腹板另一側(cè)的高強螺栓全部換穿。最后，對弦桿頂、底面的高位螺栓，按初擰、復擰至終擰的順序，全部給予擰緊。同時開展斜腹桿及下平聯(lián)的高強螺栓操作。為了消除高強螺栓操作過程中溫度應力的影響，注意采取多點同時操作措施，擰緊4根弦桿的腹板與斜腹桿，以盡可能降低栓固操作時間。

（3）焊接上弦桿頂板接縫。在操作弦桿高強螺栓的同時，焊接上弦桿頂板接縫板，裝配陶瓷墊片。完成高強螺栓操作，在纜吊松開掛鉤后焊接接頭板。接頭板厚4cm，長1.5m，接頭板焊接同時，將本節(jié)段余下的橋面板轉(zhuǎn)移到梁段附近，并裝配基準索和PE護套。繼而進行吊裝對位，開展橋面板裝配平臺的牽拉操作，技術(shù)人員開展高強螺栓質(zhì)量抽檢。

（4）松鉤拆吊。完成梁段高強栓終擰，完成上弦桿頂板焊接后，松開吊鉤，拆去吊具。

4.3 裝配節(jié)段面板

本工程的1個梁段，共設(shè)計有18個橋面板，其中4個與梁段同期吊裝，其余14個在松開吊鉤后，經(jīng)汽車吊給予裝配。首先將節(jié)段面板由中間向兩側(cè)對稱進行裝配，再裝配內(nèi)橋面板。鋪板后，采取先段間，再段內(nèi)的順序，先固定次橫梁沖釘和臨時螺栓，再固定次縱梁沖釘和臨時螺栓。在定位了次橫、縱梁的接板后，立即開展螺栓初擰與復擰作業(yè)，并對橋面板進行碼板加墊和焊接。完成上述操作以后，立即焊接橋面板的對接碼板，同時開展U肋高強螺栓操作。

4.4 線形控制與背索力調(diào)整

4.4.1 桁梁線形控制

線形是否符合設(shè)計要求，離不開施工過程的線形監(jiān)測與控制。線形控制過程，就是在施工過程中搜集已操作完成結(jié)構(gòu)部分的線形狀態(tài)，并對照設(shè)計標準，形成線形調(diào)節(jié)或控制參數(shù)的過程。大跨度斜索橋的結(jié)構(gòu)線形，其設(shè)計多比較理論化。為確保線形達到設(shè)計需求，線形施工監(jiān)控是必不可少的工程技術(shù)環(huán)節(jié)。為了確保桁梁軸線直順和拱度滿足設(shè)計標準，在裝配操作過程中，應適時注意檢測如下方面：

（1）主桁架的撓度值檢測，每組裝一節(jié)需檢測一次，記錄信息，需注明當時的纜吊所處位置。

（2）檢測桁梁中心線，每組裝一節(jié)需檢測一次。為了降低強光線對測量準確度的影響，應選擇在夜間恒溫段開展檢測，檢測時，纜吊暫停作業(yè)。

（3）主桁架橫截面檢測，每個孔跨截面均要測量；每段鋼桁梁完工后，桁梁所有各節(jié)點的拱度，均需測量核準。

（4）注意兩岸水準點的閉合測量，注意岸上測點與觀測墩的閉合測量。

（5）絕對高程檢測，應在溫度更為穩(wěn)定的凌晨時分進行。

（6）每次梁節(jié)段對位時，其標高、左右高差，應確保控制在設(shè)計要求之內(nèi)。

（7）強化桁梁的裝配精度控制，每節(jié)段的裝配精度控制測點至少不能低于8個。

4.4.2 調(diào)整背索力

（1）吊梁時，先將背索拉張至同吊梁工況相對應的索力值。

（2）脫鉤以后，將背索的索力調(diào)節(jié)到空載條件下相應的索力值，并及時測量背索拉張前后主塔頂?shù)钠弧?/p>

（3）鋼桁梁裝配過程中，兩岸應根據(jù)相應工況實現(xiàn)背索力的調(diào)節(jié)，尤其是吊梁前、解鉤后、斜索拉張前等工序，主塔頂部偏移量，應通過調(diào)整背索力給予調(diào)節(jié)修正。

5 結(jié)語

綜上所述，本文闡述了大噸位索纜吊系統(tǒng)的主要構(gòu)成；介紹了案例工程所應用的索纜吊系統(tǒng)的布置、索纜吊試吊及數(shù)據(jù)采集分析過程；梳理了斜索橋鋼桁梁節(jié)段吊裝操作技術(shù)要點，包括吊裝前準備、節(jié)段對接與調(diào)整、栓固與索纜吊脫鉤、裝配節(jié)段面板、線形控制與背索力調(diào)整等，對大跨度斜索橋的梁段吊裝施工應用，有技術(shù)參考意義。