无背索斜拉桥吊装施工技术研究

摘 要：无背索斜拉桥吊装施工技术作为一种新型技术，在应用过程中具有施工效率高、成本低的优势，适合混凝土和钢箱混合桥梁结构施工。以海南省环岛旅游公路龙滚河大桥施工为例，在研究该桥梁施工情况后，制定无背索斜拉桥吊装施工技术方案，并针对技术的施工要点和注意事项进行总结，旨在总结和推广无背索斜拉桥吊装施工技术，提高施工质量。

关键词：无背索；斜拉桥；吊装施工技术；质量控制

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）09-0009-03

1 工程概况

海南省环岛旅游公路龙滚河大桥位于海南省万宁市，是海南省环岛旅游公路控制性工程之一，桥梁长度206.48 m。该桥采用（30+30+80+2×30） m无背索斜拉桥+预应力混凝土小箱梁，主桥为空间双索面无背索斜拉桥，主塔横向呈“拱形”结构，采用墩塔梁固结体系，向上至塔顶向小桩号侧倾斜30°，竖直投影高55.0 m，斜高约63.5 m。主梁为预应力混凝土π型梁；主塔采用钢箱+混凝土结构，下塔柱及桥面以上4.85 m 范围为混凝土，其余为钢箱，内填铁砂压重混凝土。本桥斜拉索共8对预制成品索，采用空间双索面竖琴形布置。

该桥梁为无背索形式，其具有吊装机械简单、空间大、施工工期等特点，所以本工程施工过程中，根据具体特点明确施工技术要点，对该工程中无背索斜拉桥吊装施工技术要点和质量控制措施进行全面分析，为后续的技术应用奠定基础。

2 无背索斜拉桥吊装施工技术

2.1 箱梁和塔柱吊装件选用

箱梁和塔柱是工程中应用非常重要的结构，其结构质量直接关系到工程质量，因此在无背索斜拉桥吊装施工技术应用过程中，应注重箱梁和吊装件的选用。两种结构的选用需要遵循安全、应用便利的原则。

安全性原则是指两种结构应用必须保证自身安全系数符合工程施工安全要求，防止施工应用后出现安全事故，造成不良的安全影响。例如，吊装件必须在起吊后保持始终保持平稳，防止出现脱落以及偏吊情况。

应用便利性原则具体是指在箱梁和塔柱吊装选型之时，必须选择应用比较方便的结构和设备，继而使整个施工环节更加简单与方便，提升施工技术管理效果。

在本工程中，选择箱梁和塔柱吊装件就按照以上两项原则完成结构和零件选用，钢梁和塔柱吊装选用统计表如表1所示。除了选用箱梁制造和安装选型表时，必须要按照施工要求准备相应的设备，其中主要包括汽车起重机、运输车型、CO2气保焊机、高压无气喷涂机、千斤顶、超声波探伤仪器等。在选型时，要求根据工程施工要求选择不同型号。按照施工要求，选择XCMG500型的汽车起重机。运输车型则选择为欧曼/奔驰。为确保整个工程施工良好，要求在施工过程中，采用NB500型号的CO2气保焊机。整个工程中，节点吊装、钢塔节段运输、桥位防腐以及焊缝检测等多个环节需要使用上述设备，按照具体工艺完成设备选型，确保设备选型符合实际需求，继而也可提升设备选型工作效率。

2.2 临时支墩承载力校核

2.2.1 主桥临时支墩基本情况和校核

临时支墩主要承受梁段的自重荷载，考虑临时支墩的稳定性，临时支墩为采用螺旋管为立柱，双拼工字钢为横梁，槽钢为横撑及斜撑的双排格构柱结构。立柱钢管采用螺旋焊接管，直径为 426 mm，壁厚为10 mm。结构每组12根，为4.2 m（横 桥向）×3 m（顺桥向），临时支墩高度为2 m。采用 14b槽钢作为钢管之间的横、纵向连接以及斜撑连接，采用焊接螺旋管的连接方式。

为展开对临时支墩承载力的校核，本次研究设计应用midas Civi软件进行有限元分析。在分析之前利用软件建立支墩的有限元模型，并在有限元模型下分析自重荷载和施工荷载，最后设计构件的应力。通过有限元分析发现，在主墩承载力的组成中，钢管立柱、工字横钢梁的应力分别为54 MPa和75 MPa，而刚才设计强度为145 MPa，所以代表应力符合要求。有限元分析发现，钢管立柱在承载后的变形最大值为0.8 mm、经过对比验算也符合标准化要求。

经有限元分析计算，工字钢横梁的变形最大值为1.96 mm，用工字钢横梁最大变形值减去支点钢柱的最大变形值0.8 mm，最终得到梁结构组合最大变形为1.16 mm，该数值经对比在要求范围之内。

2.2.2 索塔临时支墩校核

索塔临时支墩校核也是校核的重要组成部分。临时支墩主要承受主塔自重产生的竖向及横向荷载，其采用双排格构柱结构（考虑临时支墩的稳定 性）。立柱钢管采用螺旋焊接管，直径为 426 mm，壁厚为10 mm，结构为3.85 m（横桥向）×3 m。（顺桥向）每组共计26根钢管立柱及4根钢管斜 撑，临时支墩最高2.94 m。主要采用14b槽钢作为钢管之间的横、纵向连接以及斜撑连接，焊接螺 旋管的连接方式[1]。

在临时支墩进行校核时，也可以尝试应用midas Civi软件构建临时支墩的模型，并利用有限元分析方法对支墩的荷载情况进行分析，在软件应用下，支墩荷载为2 kN/㎡。在之后的计算研究中主要完成支墩钢管立柱、工字钢横梁最大应力、最大变形进行分析。利用midas Civi软件进行分析发现，两个构件的31.1 MPa、70.0 MPa，而实际设计强度为145 MPa，所以其应力符合标准。最大误差统计发现，变形值分别为1.61 mm和0.5 mm，而最后利用钢管柱最大变形减去工字钢最大变形，得到结果为1.88 mm、最后通过验证1.88 mm符合相应标准。

2.3 箱梁的吊装

2.3.1 箱梁吊装施工顺序

利用500 t汽车起重机装钢梁。在具体实施吊装的过程中，要求按照施工技术流程控制吊装顺序，保证吊装高效开展。

箱梁吊装顺序如下：①完成G1～G5钢梁段的吊装施工，整个段质量为34 t，在吊装时作业半径在20 m以内，按照吊装工艺顺序完成吊装，为后续吊装打好基础。②完成G2-G4吊装，吊装段质量为79 t，实时控制吊装作业半径在18 m以下。③G3吊装为单体吊装，吊装质量为76.3 t，半径控制在16 m以下[2]。④吊装间歇。在完成几组吊装之后，在具体实施吊装的过程中，可休息一段时间，对500 t吊装汽车性能进行检查，确认汽车无性能问题后继续实施吊装工作，保证吊装高效开展。

吊装过程中，需要在停止后完成上一部分的吊装施工，整个吊装的过程中，继续采用500 t吊装汽车起重机进行吊装施工。完成G6～G20梁段的吊装施工，整个吊装段的质量为49 t，吊装作业半径在16 m以下。检查500 t汽车起重机装性能表，确认吊装是否已经满足标准化吊装需求，如发现吊装存在异常问题要求立刻重新吊装，对吊装进行处理。

2.3.2 吊装安全保障措施

箱梁吊装之时，除了按照上述吊装流程及要点实施吊装，更需要在吊装中把控关键技术要点。箱梁吊装要点如下：

第一，吊装施工前必须制定安全施工方案，并对吊装工作人员开展安全教育。箱梁吊装是相对危险的施工操作步骤，因此在吊装作业前，管理部门应根据实际情况和安全管理经验制定详细的安全吊装施工方案，为后续安全吊装施工提供指导。吊装施工前针对相关施工人员开展必要的安全教育工作，保证各项吊装施工良好实施。

第二，吊装前开展关键机械设备检查。在每次箱梁吊装施工之前，需要针对所有机械设备开展吊装机械设备的状况检查，通过检查确认吊装机械设备运行是否正常。吊装机械设备检查过程中，需要确认设备的安全性，如发现设备不符合安全规律，不可使用设备。

第三，吊装作业应注重做好现场安全警戒管理。吊装现场进行施工之时，应安排安全警戒人员对现场进行维护，负责指挥吊装车辆和人员开展一系列吊装施工操作，保证起重机械动臂活动范围内无人和其他机械运行。继而做好安全管理。

第四，必须实施试吊。箱梁吊机安装就位后应对箱梁进行试吊，通过试吊确认施工方案是否可以起吊成功，是否存在安全隐患，试吊确认施工方案已经正常之后，才可以对箱梁吊装作业进行施工吊装管理，保证箱梁吊装高效执行。

第五，必须采用合适的吊装施工方法和专业化机具设备。根据箱梁的长度、质量设置吊装方法和机具设备，防止吊装中出现超负荷吊装。

第六，吊装作业前，一定要确认吊装是否固定牢靠。在实施吊装的过程中，应确认吊具是否已经固定，并确认吊具是否紧固，在实施试吊的过程中，通过确认吊装的总体情况，保证吊装高效开展。在吊装作业时，也必须实施吊装监督检查，发现问题随时进行吊装整改[3]。

第七，箱梁吊装过程中，必须保证吊装平稳起落。尤其是在安装箱梁之时，必须保证箱梁稳定，箱梁已经就位准确，并与支座形成密切贴合，继而保证高效开展箱梁吊装，提升箱梁吊装效果。

2.4 塔柱的吊装

塔柱吊装也是整个桥梁施工的关键，因此在其实施吊装的过程中，必须做好桥梁吊装管理，以便对塔柱吊装工艺顺序以及具体吊装要点进行全面性分析。通过对上述工程研究发现，塔柱结构为左右两个箱形结构塔柱，塔柱结构2为上侧圆弧形结构，塔柱结构1安装完成后进行塔柱结构2的圆弧段安装，塔柱结构2的圆弧段安装完成后再进行横 梁的安装，最后进行塔柱结构装饰的安装。

在具体实施吊装过程中，主要完成塔柱临时支撑安装、塔柱构件吊装两大环节。在具体实施吊装过程中，根据现场情况合理布置吊装技术方案，为吊装技术管理奠定基础，保证吊装施工高效开展，提升吊装质量。

2.4.1 塔柱临时支撑安装

临时支撑在主塔大里程安装时施工，根据本工程主塔结构基本情况，要求设置2.94 m支墩，结构总体分为26根钢管立柱、4根钢管斜撑以及横桥顺桥等，其中横桥3.85 m、顺桥则为3 m。临时支墩结构的安装对于后续施工意义重大，主要为塔柱吊装焊接提供支撑力，为后续的吊装管理奠定基础。

2.4.2 塔柱构件吊装施工

塔柱吊装分别采用500 t和300 t的汽车起重机吊装。在实施吊装时需由专人指挥吊装系统，完成吊装工艺的统一安装，协调吊装施工的各平台，确保吊装工作高效开展。

先完成最重的塔柱结构吊装，该结构质量为123.3 t，在吊装中选择500 t汽车起重机进行吊装，在进行吊装过程中，要求控制吊装半径在13 m范围内。吊装施工之前对吊装场地进行必要的整理，确保吊装车辆运行线路符合要求，保证吊装工作高效开展，提升吊装速度，保证吊装高效开展。

3 质控措施与注意事项

在无背索斜拉桥吊装施工的过程中，应注重吊装工艺的全面管控，如发现整个吊装工作存在问题，则需要制定专业化的质量控制措施，保证各项工艺应用合理，提升吊装工作效率，保证施工质量[4]。

3.1 质量保证措施

无支架状态下拼装相对于常规支架原位拼装，最重要的就是控制合龙前的钢塔变形，施工过程中必须加强观测监控，确保偏差在容许范围之内才能进行焊接。

节段吊装时，选择温度相对恒定时间段进行，并根据锁定温度匹配接口拼接板，减少温度变形影响。

测量工作准确性是保证钢塔线形的基础，测量仪器精度需达到控制要求，需采用两套标定合格的仪器双人双机相互校核。

3.2 吊装安全措施

焊接作业平台，竖向爬梯平台严格按设计要求进行安装，对焊缝质量进行确定，保证连接可靠。吊机站位按设计布设，作业时由专人指挥，信号明确，吊装前进行试吊，确保吊装设备安全可靠，万无一失。安装就位或调整到位后，经调整千斤顶顶推马板后立即进行锁定。满足摘钩条件后方可落钩。现场用电要有专人负责安装、维护和管理用电线路和设备，严禁非电工人员随意拆改[5]。

4 结束语

本总结无背索斜拉桥吊装施工技术要点，在具体实施吊装的过程中，应注重把控关键结构选型，吊装施工工艺，并在最后提出吊装质量控制措施。希望本文研究能够对无背索斜拉桥吊装施工技术应用有所帮助。

参考文献

[1] 黄安民.曲线形独塔无背索斜拉桥施工控制关键技术研究[J].交通科技与管理，2023（11）：122-124.

[2] 俞伯林.曲线无背索独塔斜拉桥拉索张拉施工方案分析[J].福建交通科技，2022（7）：42-46.

[3] 李江刚，石建华，张巨生.鳊鱼洲长江大桥南汊航道桥施工控制关键技术[J].桥梁建设，2022（4）：8-15.

[4] 胡成明.无背索斜拉桥吊装施工技术研究[J].黑龙江交通科技，2022（4）：118-120+123.

[5] 薛士威.无背索异形斜拉桥施工优化与监控研究[J].河南建材，2023（1）：23-25.