斜拉桥钢锚梁施工关键技术研究

章斌

摘要：本文以嘉鱼长江公路大桥为工程背景，对斜拉桥钢锚梁施工关键技术进行了相关研究。分别对钢锚梁和钢牛腿相结合的锚固形式、上塔柱钢锚梁施工、其他各节段钢锚梁施工和钢锚梁安装精度控制及纠偏进行了详细的介绍。基于合理的施工组织设计，结构在施工过程中的受力和变形始终处于可控范畴，并且在成桥后结构的内力和线形满足设计要求，符合理论预期。

关键词：斜拉桥;钢锚梁;关键技术;钢牛腿;锚固

1 工程概况

嘉鱼长江公路大桥位于长江中游嘉鱼至燕窝河段，嘉鱼长江公路大桥主跨920米为非对称单侧混合梁半浮体系斜拉桥。索塔高度为255.41m，共划分为58个节段，索塔施工精度要求非常高，因此索塔施工存在许多难点主要有：索塔施工设备布置;索塔施工测量控制;钢锚梁施工;索塔高性能混凝土施工;下横梁施工;环形预应力施工以及施工组织。其中钢锚梁的施工是索塔施工的最关键问题。钢锚梁的加工精度和安装精度较高，特别是第一节钢锚梁的安装定位尤为困难，是整个索塔钢锚梁施工的关键。本项目的钢锚梁采用的是钢锚梁加钢牛腿的锚固形式，一个钢锚梁和两个钢牛腿组成一套钢锚梁。由于斜拉桥锚固区受力性能和结构结构复杂，在斜拉桥设计中需要考虑钢与混凝土材料的不均匀性、弹塑性、施工工艺等因素的影响[1-3]。钢锚箱作为一种新型结构，充分利用了锚箱和锚室作为高性能钢材的抗拉性能和混凝土的受压性能，以及各种材料的力学性能[4-6]。

2 上塔柱钢锚梁施工

钢锚梁是斜拉索锚固结构，索塔钢锚箱塔柱节段为主要受力构造[7-8]除前几对斜拉索直接锚固在底座上以外，其它拉索都锚固在钢锚梁上。将钢锚梁的各个节段通过螺栓连接;在混凝土底座上用钢锚梁底座支承连接钢锚梁，钢锚梁、钢锚梁基础底座各个节段均以焊接的方式进行连接。钢锚梁及钢锚梁底座均采用ZSC50180塔吊吊装。

2.1 首节钢锚梁及钢牛腿吊装定位前准备工作

首节钢锚梁的施工是整个索塔钢锚梁施工的关键，它的安装前的准备工作主要有：施工之前应该在主塔下方完成前2节钢锚梁的工地预拼以此来验证相邻两个钢锚梁之间的契合度、尺寸大小以及累计高程误差和倾斜趋势程度等，有利于后续制作时进行必要调整;对主塔施工节段顶标高及平面位置进行测量，作为首节钢锚梁及钢牛腿精确定位指导数据;调位支架已安装完成，确保安装精度满足设计要求，根据计算的支架竖向变形值及对主塔标高测量值，将支架上方的微调螺栓顶标高进行预抬，并保持螺帽表面平整清洁;在调位支架横梁上方用红色油漆标出钢锚梁轮廓线作为定位标线，在钢锚梁下翼缘板对应位置也利用红色油漆标出定位标线;索塔劲性骨架安装完成;安装过程中需要在2个钢牛腿预埋板的4个底脚处连接手拉葫芦作为钢锚梁及钢牛腿下放导向，钢锚梁吊装前根据连接卸扣大小安装临时耳板，耳板焊接在预埋板侧下方，定位完成后切除;钢锚梁与吊索已连接完成。

2.2 首节钢锚梁及钢牛腿吊装和初定位

吊装工作宜选择在无风、不降雨和没有雾霾的天气，并且在温差小的时候进行。将钢锚梁和钢牛腿移至相对应的塔肢上方，然后降落到劲性骨架顶口。用4个手拉葫芦作为导向一端与预埋板连接，另外一端锚固于塔柱混凝土顶面。手拉葫芦连接完成后，在降下塔吊的吊钩。在降下吊钩的过程中通过手拉葫芦配合使钢锚梁与钢牛腿安全的降落到对应的支架上。

2.3 首节钢锚梁和钢牛腿精准调位

钢锚梁和钢牛腿的精准调位分为标高精准调位、顺桥向和横桥向精准定位。精准调位施工顺序为第一步进行标高精确调位第二步在进行横桥向和顺桥向精准调位。调位需要准备4台手拉葫芦、首节钢锚梁和钢牛腿精确调位劲性骨架、精确调位支架等。

（1）标高精确调位

完成初步的钢锚梁和钢牛腿定位之后，测量斜拉索锚的锚固点和钢锚梁顶的标高，用来确定差值。调位过程中利用手拉葫芦进行微调，平稳后从新测量到钢锚梁和混凝土牛腿各个标高的控制点，如果不能够满足要求就继续调整，必须调整到标高符合施工组织设计要求后再在现场进行精准螺栓的限位安装。

（2）纵桥向和横桥向精确调位

在进行钢锚梁和钢牛腿纵桥向、横桥向的精确调位之前完成斜拉索锚的固点和钢锚梁顶的标高调整，在钢锚梁和钢牛腿纵桥向和横桥向的精准调位的基础上用手拉葫芦进行手动微调，达到精度满足施工组织设计的要求。精确调位结束后，为了对纵桥向进行有效的限位，将横向限位装置嵌入钢牛腿和调位装置间同时利用焊接技术对定位钢板和钢牛腿进行有效连接。

3其他各节钢锚梁施工

其他各节段拼装总体工艺流程如下图所示。

其他各节钢锚梁吊装前准备工作流程如下：

（1）塔吊例行检查。

（2）提前掌握施工地点的气象情况。

（3）检查扳手、冲钉、连接高强螺栓等准备情况。

（4）检查和清洁节段间接触端面和高强螺栓连接面。

（5）在工作面準备好手拉葫芦、照明装置、电源线和牵引绳。

（6）在工作面搭设简易工作平台。

（7）测量前一节段高程及平面偏差数据，作为本节段接高施工控制的指导数。

4钢锚梁安装精度控制及纠偏

4.1钢锚梁安装精度控制

钢锚梁的轴线偏位容许偏差为±5mm，而且锚固点的位置在横桥向和顺桥向上的容许偏差仅为±5mm，因此必须采取一系列的措施来确保安装精度。安装钢锚梁和钢牛腿时除了需要控制温度和风力修正以及精确定位首节外，还需要采用以下精度控制措施：

（1）准确计算首节钢锚梁及钢牛腿安装位置

计算钢锚梁的理论几何线形。钢锚梁和上塔柱混凝土的两条中心线处于重叠状态：

1）补偿钢锚梁到成桥后的超长值。

2）基础沉降量。

3）施工阶段的钢锚梁压缩量。

（2）采用适当的测量手段，精确钢锚梁安装时的测量值

1）定位方式

钢锚梁的平面位置的定位按坐标法放样的方式进行，鉴于此，拟采用精密全站仪做精密三角高程的方式测设高程。

2）仪器的选用

由于钢锚梁的定位精度要求极高，一般的全站仪已经满足不了要求，采用天宝全站仪，全站仪的测角精确值为0.5，测距精确值达到了0.6+1ppm。

3）测设点选择

测站点和后视点直接使用索塔控制网中的控制点，该控制网为大桥首级控制网，以静态GPS方式，按GPS测量规范中的B等精度进行测设。

4）调控过程

首先测量高程，标示出支撑骨架的高程，使支撑骨架的顶面高程基本达到设计高度，支撑骨架搭设好后，复核其顶面标高并标示出钢锚梁的轴线位置，设置好横向限位装置。然后吊装牛腿及钢锚梁。吊装到位后，复核钢锚梁各角点的坐标及高程，如有偏差，通过微调装置进行微调，使坐标及高程的偏差值在规范容许偏差范围内。

4.2钢锚梁及钢牛腿纠偏措施

由于钢锚梁和钢腿在制造和安装中的偏差，随着锚梁的连续连接，预偏差逐渐累积并增加，因此有必要控制分段安装中的累积偏差。当节段安装到一定高度时，应纠正偏差。当使用钢垫来校正偏差并制造钢锚定梁时，应相应减小每个垫圈上侧的钢锚定梁的高度，以使垫圈的厚度和高度之和减少后的钢锚梁的高度应等于原始设计钢锚梁的高度。钢板的材料与钢锚梁的材料相同。

5 结语

从项目设计阶段到施工阶段，嘉鱼长江公路大桥紧紧围绕“安全、应用、高效、经济”的原则，确保桥梁施工安全、可靠、优质。大跨度斜拉桥钢锚梁施工关键技术从施工控制网的布置、主塔钢锚梁的安装定位、钢锚梁的实测施工等方面入手。施工过程严格控制，满足设计和规范要求。分别对钢锚梁和钢牛腿相结合的锚固形式、上塔柱钢锚梁施工、其他各节段钢锚梁施工和钢锚梁安装精度控制及纠偏进行了详细的介绍。基于合理的施工组织设计，结构在施工过程中的受力和变形始终处于可控范畴，并且在成桥后结构的内力和线形满足设计要求，符合理论预期。

参考文献

[1]余永亮，李元福，郑留帮.澜沧江大桥主桥关键施工技术研究及应用[J].公路，2018，63（05）：146-148.

[2]陈永华.斜拉桥集中式钢锚箱施工关键技术研究与应用[J].城市道桥与防洪，2018（08）：211-214+23-24.

[3]袁杨.研究大跨斜拉桥钢锚梁施工关键技术[J].低碳世界，2017（28）：238-239.

[4]王政松，苏骏，陈龙.大型斜拉桥索塔钢锚梁施工关键技术应用[J].城市住宅，2017，24（09）：104-107.

[5]杨辉.大跨斜拉桥钢锚梁施工关键技术[J].公路，2016，61（05）：64-67.

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