松花江斜拉桥挂索施工工艺总结

松花江斜拉桥挂索施工工艺总结
牟春雷孙国晨关向鹏姜英民单智利关荣财
（黑龙江省龙建路桥股份有限公司第五工程处，哈尔滨，150010）
摘要本文重点介绍松花江斜拉桥斜拉索安装的施工工艺技术。

挂索是斜拉桥施工工艺中极为关键的一个环节，如果施工时稍有不慎，就会损伤斜拉索,产生多余应力,甚至挂索不到位。

本
文用常用的设备，从挂索设备、施工工艺和张拉等方面，介绍了反牵引施工工艺，巧妙的
解决了这一问题，加大了施工的可操作性和安全性。

关键词斜拉桥；斜拉索；反牵引；挂索
1 工程概况
哈尔滨松花江斜拉桥（现名“四方台大桥”）是黑龙江省修建的第一座公路斜拉桥，该桥横跨松花江，是哈尔滨绕城高速公路西段（瓦盆窑---秦家）的重要组成部分，位于松花江公路大桥上游6.8km 处。

该桥的建成通车将为缓解哈尔滨市南-北进出交通流量及发展松花江北部经济建设起到重要作用。

松花江斜拉桥全长1268.86m，主桥全长696m，主桥桥跨布置为44m（过渡跨）+136m（边跨）+336m（主跨）+136m（边跨）+44m（过渡跨），主桥全宽33.2m，双向四车道。

主桥结构型式为双塔双索面、半飘浮体系、钢—混凝土结合梁斜拉桥。

该桥结合梁钢主梁部分每12m为一个标准节段，每个标准节段设2根长12m，高1.95m，上、下翼板宽为90cm的工字型钢主梁及3根长28m的钢横梁，在主梁中部设有斜拉索锚固区。

索塔外形为H型空间结构，南塔高110.8m，北塔高106.1m，斜拉索锚固区设置在塔身65m——105m范围内。

斜拉索为空间扇形布置，每个索面设13对斜拉索，全桥共52对104根，斜拉索采取直径7mm 低松驰高强平行镀锌钢丝制作，PE热挤护套，冷铸镦头锚，斜拉索共有8种规格，最少丝数127根，最多丝数337根，直径为120mm——170mm，最短索长55m，重2.4t，最长索180m，重20t。

斜拉桥主桥桥型图如图一所示：
图一.斜拉桥桥型图
2 施工工艺
2.1 挂索施工设备
2.1.1 每塔在0#块中心位置设置2t卷扬机一台，作为斜拉索水平运输及放索设备。

2.1.2 每塔在上、下游塔柱顶端各设置5t卷扬机一台，位于塔柱竖向中心位置，作为斜拉索张拉端牵入塔内索导管的牵引设备。

2.1.3 每塔在上、下游塔柱边、中跨两侧各放置一台10t卷扬机，共4台，放置于靠近1#段位置，作为斜拉索的竖向起吊设备。

2.1.4 每塔设QT125塔吊一座，作为施工吊装设备及在斜拉索张拉端起吊过程中起导向作用。

2.1.5 每塔柱内放置2台800t液压千斤顶，1台60MPa液压油泵，作为斜拉索的牵引张拉设备。

2.1.6 挂索机具简图，见图二
图二. 挂索机具简图
2.2 斜拉索安装施工工艺
2.2.1 运索
由于斜拉索安装过程中，桥面处于悬臂施工状态，桥面吊机位置处于悬臂施工部位的最前端且
位置固定，而斜拉索安装时，需要索盘位置处于塔柱下方1#块附近，我们选择了在桥岸侧安装跨桥面龙门吊机，用来将运至现场的斜拉索起吊至桥面。

由于斜拉索自重较大，并且桥面无大吨位移动吊装设备，所以要求吊装至桥面的斜拉索能够通过简易运输设备直接将索盘运输至塔柱下方1#块附近位置处。

经详细研究，我们在放索转盘下方安装了临时行走轮，通过设置在0#块中心位置处的2t 卷扬机及桥面临时导向滑轮，将斜拉索及放索转盘水平牵引至待放索位置。

[2] 图三. 运索图
2.2.2 张拉端挂索机具安装
2.2.2.1反牵引张拉端挂索机具安装
将斜拉索及转盘运至塔0#—1#中间位置后，将塔柱顶端安装的5t卷扬机的钢丝绳穿过设置在塔柱内壁上的导向滑轮及待安装斜拉索塔顶端的锚环，从塔壁索导管穿出，作为塔顶斜拉索安装端的引导吊绳，引导吊绳垂至桥面与待安装斜拉索塔柱端锚杯连接板的连接头相连（见图四），并设置临时压板，防止连接头在钢丝绳自扭状态下脱落。

图四.反牵引张拉端挂索机具安装示意图
用塔吊缓慢起吊斜拉索塔顶挂索端索头（索头处绑扎采用软吊绳，防止索头螺纹在钢丝绳摩擦下变形、受损），起吊同时，逐根剪断防止斜拉索散盘的捆索绑绳，并缓慢的转动放索圆盘，以消除斜拉索的扭转应力，抽出斜拉索至索长为 1.5m+待安装索导管长度后，在此处安装斜拉索索夹，索夹与斜拉索间加垫橡胶板，防止紧固处斜拉索PE护套受损。

安装好吊索夹具（索夹）后，将塔顶反力横梁下反的动滑轮牵引端牵引至桥面索夹位置，用吊环将起吊动滑轮与索夹牢固连接，完成斜拉索塔柱端机具安装。

2.2.2.2 软牵引张拉端挂索机具安装
由于靠近塔柱侧较近的斜拉索自重较小，倾斜角度较大，挂索时，张拉端的牵引力较小，故采用了“反牵引”施工工艺，即：先安装斜拉索的塔柱张拉端，后安装斜拉索的桥面固定端，然后张拉塔柱端斜拉索。

但是随着斜拉索索长的加长、自重的加大、倾角的减小，后安装桥面固定端的安装牵引力大幅度提高，需要较大的牵引设备才能将斜拉索安装到位。

为了减小施工中的安装难度，我们对8#---13#索采用“反牵引”与“软牵引”相结合的施工方法。

即通过在张拉端（塔柱端）用钢绞线来临时增加索长的方法，来减小梁端挂索时的牵引力。

由理论分析可知，当矢跨比小于0.15时，可以用抛物线代替悬链线计算斜拉索两端受力，如图五：
图五
索的垂度经验公式：
斜拉索两端的水平力为H=qL2cosA/8/fm
式中：L---两锚点间的距离；
L/----索的长度；q----索的单位重；A----索与水平面的夹角。

经过计算及考虑现有方便施工的牵引设备，从8#索开始“软牵引”钢绞线需加长。

以下为加长长度（斜拉索自锚垫板向塔柱外侧放出长度）,已满足施工顺利进行，对应的张拉端水平分力如下: 索号采用加长
长度（m）张拉端水平分力（KN）
8 1.0 352
9 2.0 292
10 2.0 380
11 3.0 404
12 6.5 388
13 9.0 412
斜拉索的“软牵引”张拉端由于增加
了加长段钢绞线，所以在机具安装中增加了钢绞线与斜拉索锚杯间的连接结构“外螺纹梅花板”，梅花板的外螺纹与锚杯内螺纹相咬合，钢绞线则通过端部的“P型挤压头”穿过梅花板的梅花孔与斜拉索的锚头相连（见图六），其余机具安装工艺同上2.2.2.1部分。

图六
2.2.3 斜拉索塔柱张拉端吊装
主吊点索夹、导向吊点及方向调整吊点安装检验完毕后，由指挥者统一指挥，边缓慢起吊各吊点，边缓慢转动放索转盘，以消除斜拉索的扭转应力，直至斜拉索索头接近索导管口。

缓慢提升索夹，调整索头的位置和方向，牵引索头进入索导管内，当索头漏出锚垫板后，随即悬上锚固螺母，完成斜拉索塔柱端挂索（“软牵引”时，则将加长段钢绞线牢固锚固在张拉千斤顶后撑脚即可）。

[3]
图七.“反牵引”塔柱端挂索图
图八、“软牵引”塔柱内结构图
2.2.4 斜拉索桥面锚固端安装
塔柱端斜拉索挂索安装完毕后，用设置在桥面0#块的移索卷扬机通过反力滑轮拖动放索索盘，同时人工转动放索圆盘，消除斜拉索自身的扭转应力，并将剩余部分的斜拉索沿挂索方向平放在桥面每隔2m的斜拉索拖轮上整体展开。

放索工作完成后，在桥面锚固端斜拉索索头后侧安装反牵引撑管及安装反力滑轮等牵引装置，在待挂索钢主梁上索导管处安装施工吊篮，通过钢丝绳滑轮组牵引，将放置在托轮上的斜拉索固定端索头缓慢牵引至钢主梁顶面索导管口处，并利用主跨侧的桥面吊机或岸跨侧的龙门吊机调整方向，使斜拉索桥面固定端索头进入索导管，直至锚头从钢梁内索导管底端穿出，穿出后立即将斜拉索锚固螺母旋在索头中部，放开约束牵引钢丝绳滑轮组，完成桥面固定端斜拉索安装[4]（如下图）。

图九、挂索安装示意图
2.3 斜拉索张拉
斜拉索的固定端及张拉端安装完毕后，即可进行斜拉索的张拉工作。

在塔柱内转换硬张拉杆，按施工监控数据分级将斜拉索张拉到位。

[1]
软牵引张拉时，则先张拉加长端钢绞线，重复操作送油、回油过程，并在过程中控制钢绞线受力一致，确保受力均匀（用小千斤顶单抽补强）。

张拉端索头露出锚垫板后，立即旋上斜拉索锚固螺母（不小于四扣），转换硬张拉杆，按施工监控数据分级将斜拉索张拉到位。

拆除索夹等临时施工设备，进行下步施工。

3 工艺总结
该桥打破常规斜拉桥挂索施工方法，采用了“反牵引”施工工艺。

即：先安装塔柱斜拉索张拉端，后安装桥面斜拉索固定端，再进行斜拉索张拉的施工方法。

使得整个挂索安装的最大牵引力牵引过程始终处于桥面可视、易操作施工面，方便了大吨位牵引设备的安装使用，并将大吨位高空牵引斜拉索这一复杂的施工作业变为桥面常规牵引施工作业，加大了施工的可操作性及施工安全性。

同时可移动式放索转盘使斜拉索索盘吊到桥面后，直接方便整体移动，当转盘位置不合适时，无须采用吊装及运输设备二次运索。

索盘在塔根部放索，角度容易控制，减少了起吊索与其他已安装完成的斜拉索的磨擦和碰撞，可以减少对PE护套的损伤。

并且可移动式放索转盘使得挂索施工与放索施工可同时进行，减少了施工工序、节约了时间、缩短了工期。

参考文献
[1] 张海龙.桥梁的结构分析、程序设计、施工监控.北京：中国建筑工业出版社，2003
[2] 向中富.桥梁施工控制技术.北京：人民交通出版社,2001
[3] 陈光新,何雨微,汤立志. 斜拉桥索塔劲性骨架在施工中的多种功能，《公路交通科技》,2003
[4] 李自光.桥梁施工成套机械设备.北京：人民交通出版社，2003。