自锚式悬索桥在主缆架设中的施工控制

孙继勇

【摘 要】 通过对张家口建设桥主缆架设施工过程的阐述，总结出在自锚式悬索桥主缆施工过程中需要控制的重点和难点，以保证施工在可控的情况下达到设计的要求，同时为今后同类桥梁在主缆架设方面提供一些经验。

【关键词】 自锚式悬索桥 主缆架设 施工控制

一、工程介绍

河北省张家口清水河建设桥的主桥为平行双索面三跨自锚式悬索桥，纵向加劲梁为钢结构，梁端设混凝土锚碇和端横梁。主缆采用对称布置，成桥状态下主跨跨度90m，全桥主缆共2根，每根主缆中含19股平行钢丝索股，每股含61Φ5.0的镀锌钢强钢丝，竖向排列成尖顶的近似六边形。紧缆后，主缆为圆形，主缆空隙率指标：索夹处18%，索夹外20%，主缆理论直径190mm。主缆的施工采用预制平行钢丝索逐根架设的施工方法（PPWS）。钢丝为高强度镀锌钢丝，强度为1670MPa。索股锚头采用热铸锚，主缆索股经散索套发散后，锚头直接锚固在锚跨的后锚面上。索鞍由鞍体、底座组成，全桥共4个。底部设3mm厚的四氟板，索鞍座板通过锚栓固定于主塔上。索夹由上下两个半圆铸钢构件组成，高强螺栓连接，根据吊杆力及索夹处主缆倾角的不同，索夹长度与螺栓数量也不同，索夹螺栓设计紧固力355KN，全桥共设有吊杆索夹29对（分A～E五种类型）和F类封闭索夹4对。散索鞍的作用是将主缆由一根整索分散成19股单束，构造与索鞍类似，散索鞍在施工时允许1.0cm的顺桥向位移。

二、张家口建设桥主缆安装及施工控制实施步骤

1、主缆索股安装流程：

前端锚头抽出与牵引系统连接→索股牵引→索股放索过程中扭转、散丝等检查调整→索股前端锚头到达前锚碇横梁，穿入锚碇横梁锚管内临时锚固→整束通长索股检查调整→将前端锚头从牵引系统卸下，并旋上锚固螺母锚固→后端索股放出索盘并卸下后锚头→后端锚头牵引穿入锚碇横梁锚管内临时锚固→索塔索股横移，整形入鞍。

2、主缆线形调整与控制

为使上述初步架好的索股与设计规定的线性相吻合，必须进行索股线形调整。主缆线形是通过对调整主缆垂度来实现的。白天架设的索股，无论是基准索股还是一般索股，垂度调整必须在温度稳定时进行。调整时，事先用温度计进行索股外界气温和索股温度的计测，把温度变化小的时间定为调整时间（根据实际测量一般在0∶00-6∶00），垂度调整程序如下图。索股垂度调整温度的稳定条件为长度方向索股的温差△T≤2°C；断面方向索股的温差为△T≤1°C，不具备以上条件时，待条件成熟时再进行。

①垂度调整 ②索股滑移 ③垂度测量

④垂度调整 ⑤索股滑移 ⑥垂度测量

垂度调整程序图

1）绝对垂度调整：

以首根索股为基准索股，其它索股施工的线型控制均参照基准索股进行，因此，基准索股绝对垂度调整是控制全桥施工精度的关键。基准索股的绝对标高控制采用三角高程测量法，利用全站仪进行测量：在基准索股的中点位置固定一个棱镜，分别在两岸距桥约100米的地方设置全站仪测站，通过全站仪观测基准索股上的棱镜，经计算后得出基准索股中点的绝对坐标。基准索股的绝对垂度调整在对跨长、外界气温、索股温度测定后进行。根據测量结果计算出索股绝对垂度调整度。垂度调整方法如下图所示。

垂度调整方法示意图

垂度调整的顺序是先调整中跨段，再调整两边跨。调整中跨段索股垂度时，选一侧塔顶索股为固定端，将索股位置标志与鞍座中心标志重合并固定。在边跨索股锚固端安装调整装置（2吨手拉葫芦或YDC240Q千斤顶），调整跨内移动索股直至索股的移动量符合垂度调整量。移动索股时，在各鞍座部位为了消除索股间的摩擦，可用塑料小锤敲打。这时要注意不破坏索鞍整形。调整完了的索股，在塔顶鞍座内在索股上做出标记，然后在各塔顶鞍座部位临时固定索鞍。

2）相对垂度调整：指一般索股相对于基准索股的垂度调整，相对垂度调整方法与绝对垂度调整基本相同。但相对垂度调整时，索股调整量不宜过大，否则被调整索股就压在下面的索股上，这样将不能测定正确的相对垂度。另外，如果压在基准索股上，基准索股的垂度就失常，因此，相对垂度的调整，要在对下面的索股在若即若离的状态下进行。相对垂度调整可用手拉葫芦或者小型张拉机具进行。

3） 垂度调整精度：基准索股中跨跨中±L/20000（L为跨径）；边跨跨中为中跨跨中的2倍；上下游基准索股高差10mm；一般索股为 -5mm，+10mm。

4）垂度调整注意事项

无论是绝对垂度调整还是相对垂度调整，在要调整的索跨段，调整过程中均须排除干扰或障碍，尤其是不能使未调整的索股压在已调整垂度的索股上面，或者索鞍出口仍保留有夹具等，从而影响调整的效果。已经调整好的索股须做好保护工作，防止索股滑移、走形或散丝，同时做好标记。根据索股长度的误差合理确定锚固锁紧螺母的位置，防止螺母旋空，必要时适当增减垫块。垂度调整前的索股入鞍时应尽量使索鞍标记点重合，以免锚杯调节量太大，对索股不利。上下游的同号索股最好同步调整，不能差异太大，以相差2根以内为宜。每跨段的索股调整，最好能够预先抬高，再缓慢放落，达到设计高度。垂度调整工具最好用手拉葫芦进行，当葫芦无法实现时，用小型张拉机具张拉索股，但要注意应该缓慢加压或卸压，以免拉力变化过快，影响已经调整好的跨段。垂度调整过程中，应杜绝人员在猫道上来回走动，或者晃动索股，影响测量精度，同时要注意持续保持索鞍的限位。

主缆一旦架设完成，其线形就确定下来，由于各种因素的综合影响，主缆实际线形与设计线形必将存在一定误差，为了保证成桥线形达到设计要求，应该通过对索夹设计位置及吊索长度进行修正，以消除主缆架设阶段的施工误差。因此，索夹位置及吊索长度的计算相当重要，为了保证计算的精确必须量测当前结构的状态参数和结构参数。紧索前对主缆索股拉力进行测试和调整（在散索套到锚锭之间进行），同时对主缆线形状态，外径以及塔的轴线进行观测，测量结果，报施工监控单位。必要时对索鞍作调整。

三、结论

建设桥成桥后对主缆线形状态（包括索夹位置），塔的轴线（偏移），索鞍位置，桥面线形进行测量，对主缆索股（散开区）拉力，吊索拉力，主梁应力进行测试。测试出建设桥的成桥时主缆中心线标高和最终桥面标高在设计允许误差范围内，而且线形良好；主索鞍和散索套的位置于设计位置吻合很好；索塔偏位匀在1cm之内，对于此类自锚式悬索桥该结果已经比较理想；主缆受力均匀且均在设计值的5%以内。通过对建设桥桥的工程实践，证明了所采用自锚式悬索桥主缆架设的施工方法及监控理论是正确的，对于同类桥梁的施工控制具有一定的参考价值。