摘要 主纜是鋼桁架懸索橋上的核心承重構(gòu)件，但具有一定的施工難度。為明確鋼桁架懸索橋主纜施工的關(guān)鍵技術(shù)，文章結(jié)合黑水河特大鋼桁架懸索橋工程實(shí)例，著重探討了基于大型起吊設(shè)備牽引的主纜施工工藝。結(jié)果顯示，案例工程在預(yù)定工期內(nèi)完成了主纜施工，達(dá)到了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，鋼桁架懸索橋主纜施工通過(guò)汽車(chē)吊、塔吊等輔助設(shè)備，依次規(guī)范完成牽引、入錨、入鞍、調(diào)整、固定等施工工序，能夠取得理想的施工效果，可供同類工程參考借鑒。

關(guān)鍵詞 鋼桁架懸索橋；主纜索；施工技術(shù)；牽引系統(tǒng)；質(zhì)量控制

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）17-0104-03

0 引言

作為懸索橋的核心承重構(gòu)件，主纜不僅承載橋梁的縱向荷載，還通過(guò)其張拉作用將荷載有效地傳遞到橋塔和錨碇上，確保整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。但這類工程往往處在較為惡劣的環(huán)境下，具有一定的施工難度。對(duì)此，案例工程借助大型汽車(chē)吊、塔吊等輔助設(shè)備，以規(guī)范的施工流程如期完成了主纜的安裝施工，以下著重探討黑水河特大鋼桁架懸索橋主纜施工的關(guān)鍵技術(shù)，具體如下。

1 鋼桁架懸索橋概述

1.1 鋼桁架懸索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼桁架懸索橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[1]：

（1）鋼桁架懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu)由鋼桁架和懸索組成。鋼桁架作為橋梁的上部結(jié)構(gòu)，具有高強(qiáng)度、輕質(zhì)和良好的受力性能等特點(diǎn)，能夠有效地承受橋梁的縱向和橫向荷載。而懸索則通過(guò)錨固在橋塔上的主纜，將荷載傳遞到橋塔和錨碇上，實(shí)現(xiàn)橋梁的整體受力平衡。

（2）鋼桁架懸索橋具有優(yōu)美的外觀和較大的跨越能力。鋼桁架的結(jié)構(gòu)形式使得橋梁在視覺(jué)上呈現(xiàn)出輕盈、通透的特點(diǎn)。同時(shí)，懸索的布置方式也使得橋梁能夠跨越較大的距離。

（3）鋼桁架懸索橋還具有較好的適應(yīng)性和靈活性。由于鋼桁架和懸索的組合結(jié)構(gòu)，使得橋梁能夠適應(yīng)不同的荷載條件和變形要求。在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，鋼桁架懸索橋能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整和維護(hù)，保證橋梁的安全性和穩(wěn)定性。

1.2 主纜在鋼桁架懸索橋中的作用

（1）主纜是鋼桁架懸索橋中的主要承重構(gòu)件之一。主纜承受車(chē)輛、行人等產(chǎn)生的縱向荷載，并通過(guò)懸索的傳遞作用，將這些荷載分布到橋塔和錨碇上。主纜的高強(qiáng)度材料選擇和合理的張拉工藝，保證了其能夠承受巨大的拉力，從而確保橋梁的穩(wěn)固性和安全性。

（2）主纜的張拉作用對(duì)鋼桁架懸索橋的整體受力平衡起著關(guān)鍵作用。在橋梁施工過(guò)程中，通過(guò)張拉主纜，可以調(diào)整橋梁的線形和受力狀態(tài)，使其滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，主纜的張拉狀態(tài)還能夠根據(jù)荷載的變化進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，保持橋梁的受力平衡和穩(wěn)定性。

（3）主纜還影響鋼桁架懸索橋的整體剛度和振動(dòng)性能。主纜的布置和張拉狀態(tài)直接影響橋梁的整體剛度分布，合理的主纜設(shè)計(jì)和張拉工藝可以優(yōu)化橋梁的振動(dòng)性能，減少風(fēng)振、地震等外部因素對(duì)橋梁的影響。

2 鋼桁架懸索橋主纜施工關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 項(xiàng)目概況

黑水河特大橋?yàn)橹骺?50 m的鋼桁梁懸索橋，橋址位于涼山彝族自治州寧南縣碼口鎮(zhèn)山后頭，橫跨黑水河兩岸，位于兩條活動(dòng)斷裂帶上；其寧南岸錨碇為重力式錨碇，攀枝花岸錨碇為隧道式錨碇。主纜采用公稱直徑為φ5.2 mm、公稱抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa的高強(qiáng)度鍍鋅鋁鋼絲。主纜采用PPWS法安裝，包含61股中通長(zhǎng)索股及4根背索。每索股含127根直徑為5.2 mm、抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa的鍍鋅鋁鋼絲。架設(shè)時(shí)主纜豎向排列成近似正六邊形，緊纜后變?yōu)閳A形。索夾孔隙率分別為18%（內(nèi)）和20%（外），寧南跨及中跨的索夾尺寸為506 mm（內(nèi)）和512 mm（外）；攀枝花跨的索夾尺寸為522 mm（內(nèi)）和529 mm（外）。主纜索股總重量為2 366 910 kg。

2.2 主纜的施工方法與工藝流程

2.2.1 主纜牽引系統(tǒng)

在貓道架設(shè)完后，在索股托滾上牽引架設(shè)第3根牽引索，寧南岸重力錨設(shè)置兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)，利用拽拉器連接3根牽引索，并將牽引索置入門(mén)架導(dǎo)輪。牽引索在攀枝花岸隧道錨散索鞍支墩后轉(zhuǎn)向，形成主纜索股架設(shè)所用的雙線往復(fù)式門(mén)架拽拉器牽引系統(tǒng)[2]。

2.2.2 主纜索股牽引

主纜索股架設(shè)分為一般索股架設(shè)和基準(zhǔn)索股架設(shè)兩類。由于每根主纜含索股61股（攀枝花岸主纜另設(shè)4根背索），以1＃索為基準(zhǔn)索股。牽引從寧南岸前錨室出發(fā)，至攀枝花岸前錨室結(jié)束。主纜索股牽引流程如圖1所示[3-4]。

圖1 主纜索股牽引流程圖

（1）索股放索機(jī)構(gòu)

黑水河特大橋主纜單根索股重約19.16 t，單根長(zhǎng)度約906.3 m，索股平均無(wú)應(yīng)力長(zhǎng)度約904.6 m，索盤(pán)采用水平放索的方式，放索架采用機(jī)械制動(dòng)，以防止索股產(chǎn)生“呼啦圈”現(xiàn)象。

（2）施工準(zhǔn)備

在主纜預(yù)制完成后，采用定型捆扎帶綁扎，使其斷面呈正六邊形。定型捆扎帶每隔1.5 m設(shè)置一道，每道纏繞6層，纏繞寬度為40 mm，每根索股設(shè)置591道。

（3）牽引系統(tǒng)完善

沿貓道全線布置托輪，作為索股行走于貓道上的支撐，貓道上托滾布置間距為6 m。在主、散索鞍上，利用索鞍旁的螺栓孔安裝滾輪，保證索股順利通過(guò)，滾輪尺寸與貓道面層上的托滾滾輪相同。

（4）存索區(qū)布置

該項(xiàng)目主纜存放場(chǎng)設(shè)置于寧南岸重力錨錨塊及錨塊后方，錨塊后方全部回填至錨塊頂標(biāo)高，表面進(jìn)行混凝土硬化，錨塊側(cè)面設(shè)置1臺(tái)川建P6015塔吊作為牽引錨頭使用，錨塊上設(shè)置一臺(tái)110 t汽車(chē)吊起吊及轉(zhuǎn)運(yùn)索盤(pán)。

（5）索股牽引

利用汽車(chē)吊將待架設(shè)的索股從存索區(qū)運(yùn)至放索區(qū)放索架上，人工配合塔吊將主纜錨頭牽引至伸縮式施工平臺(tái)上。錨頭澆筑完成后，在外伸平臺(tái)上將錨頭與牽引繩拽拉器進(jìn)行連接，調(diào)整拽拉器的平衡。啟動(dòng)主牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)，使索股進(jìn)入錨跨，在錨塊與散索鞍支墩之間設(shè)置懸掛式軌道，其上布置主纜導(dǎo)輪，使主纜順利通過(guò)錨跨。

（6）開(kāi)始牽引

在準(zhǔn)備工作完成后，同時(shí)啟動(dòng)主、副牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行索股牽引，密切監(jiān)視貓道上托架滾輪的索股形態(tài)。兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)保持同步運(yùn)行，收放速度一致，被動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)維持一定反拉力。在正常情況下，索股牽引速度為邊跨15～20 m/min，主跨20～25 m/min。

（7）錨頭過(guò)塔頂

當(dāng)索股錨頭牽引至塔頂門(mén)架附近時(shí)，在靠近塔頂索鞍兩側(cè)，加密滾輪的布置，使?jié)L輪的豎向曲線平滑過(guò)渡。拽拉器通過(guò)牽引繩牽引通過(guò)塔頂大導(dǎo)輪組，主纜通過(guò)設(shè)置于主索鞍上的滾輪向前滑移，索股過(guò)塔進(jìn)入主跨貓道。

2.2.3 索股上提、橫移

利用塔頂和錨碇門(mén)架卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行索股的上提與橫移。連接卷?yè)P(yáng)機(jī)、動(dòng)滑車(chē)、定滑車(chē)組與握索器，構(gòu)建提升橫移系統(tǒng)。完成所有安裝后，同步啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，提升索股并橫移至設(shè)定位置。

2.2.4 索股整形、入鞍

（1）索股整形

在入鞍前，需將索股斷面整理為設(shè)計(jì)規(guī)定的矩形截面，并放入鞍座內(nèi)的設(shè)定位置。在索鞍前后約3 m處安裝六邊形夾具，解除纏包帶。用鋼片梳將索股斷面由六邊形調(diào)整為四邊形，再用專用四邊形夾具夾緊，并用木槌敲打索股。

（2）索股入鞍

索股入鞍順序：塔頂由邊跨至主跨，散索鞍由錨跨至邊跨。注意索股著色標(biāo)志絲在鞍槽內(nèi)的位置，確保鋼絲平行。完成后，連接索股兩端錨頭與相應(yīng)位置的錨固系統(tǒng)，進(jìn)行臨時(shí)錨固。

2.2.5 主纜索股垂度調(diào)整

索股垂度調(diào)整要求在風(fēng)速較小、夜間溫度穩(wěn)定的時(shí)間段進(jìn)行。索股調(diào)整順序?yàn)橄戎锌绾筮吙?，再錨跨?；鶞?zhǔn)索股垂度用絕對(duì)高程法調(diào)整，通過(guò)三角高程測(cè)量法控制。主跨、邊跨索股垂度調(diào)整完成后，再調(diào)整錨跨索股張力。錨跨張力采用液壓螺栓拉伸器（穿心液壓千斤頂）進(jìn)行調(diào)整，使每根索股的張力控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，并擰緊拉桿螺母或填塞錨墊板進(jìn)行錨固[5]。

2.2.6 錨跨張力調(diào)整

每根索股垂度調(diào)整完成后，應(yīng)及時(shí)用拉伸器或千斤頂張拉調(diào)整兩錨跨索股的張力。索股張力的調(diào)整量需根據(jù)測(cè)力計(jì)讀數(shù)與錨頭移動(dòng)量進(jìn)行雙控確定，精度要求為實(shí)際拉力與設(shè)計(jì)值的誤差不超過(guò)設(shè)計(jì)錨固力的3%。

2.2.7 主纜索固定

在架設(shè)一定數(shù)量的索股后，為保持主跨索股的排列和形狀，每150 m設(shè)置V形保持器，并在其間設(shè)置主纜豎向保持器，及時(shí)在主、散索鞍處安裝鞍槽隔板。索股架設(shè)完成后，填壓鋅填塊，安裝蓋板和緊固拉桿，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量驗(yàn)收。

2.2.8 監(jiān)控測(cè)量

（1）主塔位移監(jiān)控測(cè)量

在施工過(guò)程中，隨著主纜的架設(shè)及后期鋼桁梁的架設(shè)，主塔隨著加載可能會(huì)出現(xiàn)偏位，因此在施工過(guò)程中，需對(duì)主塔位移進(jìn)行監(jiān)控測(cè)量。在每個(gè)塔柱塔頂四周設(shè)置4個(gè)監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，作為主塔位移及高程的監(jiān)控測(cè)量點(diǎn)，共計(jì)16個(gè)，在主纜架設(shè)期間應(yīng)對(duì)塔頂位移進(jìn)行測(cè)量。

（2）主纜牽引系統(tǒng)監(jiān)控測(cè)量

在主纜施工期間，需對(duì)主纜牽引繩的受力狀況進(jìn)行監(jiān)控，避免牽引繩斷裂，致使主纜脫落。監(jiān)控通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行，在施工過(guò)程中記錄卷?yè)P(yáng)機(jī)的拉力，并與牽引鋼絲繩的破斷拉力值進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)拉力接近破斷拉力值時(shí)，應(yīng)立即停止?fàn)恳?，并采取措施減小卷?yè)P(yáng)機(jī)拉力。

2.3 主纜施工中的關(guān)鍵問(wèn)題及其影響

主纜施工中的關(guān)鍵問(wèn)題包括以下幾個(gè)方面[6]：

（1）主纜施工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一是施工精度控制。由于主纜是懸索橋的主要承重構(gòu)件，其施工精度直接決定了橋梁的線形、受力分布和整體穩(wěn)定性。在施工過(guò)程中，主纜的定位、張拉力的施加，以及錨固點(diǎn)的精度控制都至關(guān)重要。任何微小的偏差都可能導(dǎo)致主纜受力不均，進(jìn)而影響橋梁的整體性能。

（2）主纜的材料選擇與質(zhì)量控制也是關(guān)鍵問(wèn)題之一。主纜作為承受巨大拉力的構(gòu)件，其材料的選擇必須滿足高強(qiáng)度、高耐久性和良好的抗腐蝕性能等要求。同時(shí)，在施工過(guò)程中，對(duì)主纜材料的質(zhì)量控制也至關(guān)重要，包括材料的檢測(cè)、驗(yàn)收、存儲(chǔ)和使用過(guò)程中的保護(hù)等，都需要嚴(yán)格把關(guān)，確保主纜的施工質(zhì)量。

（3）主纜施工中的安全問(wèn)題也不容忽視。由于主纜施工涉及高空、張拉等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，因此在施工過(guò)程中必須采取嚴(yán)格的安全措施，確保施工人員的生命安全。同時(shí)，對(duì)施工過(guò)程中的安全監(jiān)控和應(yīng)急預(yù)案的制定也必不可少，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的突發(fā)情況。

3 主纜施工中的質(zhì)量控制與安全保障

在鋼桁架懸索橋的主纜施工過(guò)程中，質(zhì)量控制是確保橋梁結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定和耐用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了確保主纜施工的質(zhì)量，需要采取一系列嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。主要包括以下內(nèi)容：

（1）材料質(zhì)量控制是主纜施工的基礎(chǔ)。在選擇主纜材料時(shí)，應(yīng)確保材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，具備足夠的強(qiáng)度、耐久性和抗腐蝕性。因此，應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行全面檢測(cè)，包括對(duì)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、尺寸精度等方面進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。同時(shí)，在施工過(guò)程中，還需要對(duì)材料的存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用進(jìn)行規(guī)范管理，避免材料出現(xiàn)損壞或變質(zhì)等問(wèn)題。

（2）施工過(guò)程的質(zhì)量控制是關(guān)鍵。在主纜施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，確保施工符合設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括主纜的定位、張拉力的施加、錨固點(diǎn)的制作等關(guān)鍵步驟。在施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)和管理，提高施工人員的技能水平和質(zhì)量意識(shí)。同時(shí)，還應(yīng)采用先進(jìn)的施工設(shè)備和工藝，確保施工過(guò)程的精度和穩(wěn)定性。

（3）質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)估也必不可少。在施工過(guò)程中，應(yīng)定期對(duì)主纜施工進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，包括主纜的線形、張拉力、錨固點(diǎn)的質(zhì)量等方面，并對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)記錄和分析，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行整改。同時(shí)，在施工完成后，還應(yīng)進(jìn)行整體的質(zhì)量評(píng)估，確保主纜施工符合設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）質(zhì)量管理和監(jiān)督體系也是關(guān)鍵。為了確保主纜施工的質(zhì)量，應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理和監(jiān)督體系，包括制訂詳細(xì)的質(zhì)量管理計(jì)劃、設(shè)立專門(mén)的質(zhì)量管理部門(mén)、加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督和檢查等。通過(guò)這些措施，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決施工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題，確保主纜施工的質(zhì)量和安全。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼桁架懸索橋作為一種重要的橋梁結(jié)構(gòu)形式，其主纜的施工質(zhì)量直接關(guān)系橋梁的安全性和穩(wěn)定性。該文不僅深入分析了各個(gè)施工環(huán)節(jié)的技術(shù)要求和操作細(xì)節(jié)，還探討了如何通過(guò)創(chuàng)新和改進(jìn)提高施工效率和橋梁的整體性能。通過(guò)采用該文提出的技術(shù)和方法，可以有效提高鋼桁架懸索橋主纜施工的效率和質(zhì)量。這不僅有助于降低建設(shè)成本，還能顯著提升橋梁的整體性能和安全性，該研究的成果為鋼桁架懸索橋主纜施工提供了有效的技術(shù)指導(dǎo)和參考。

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