独塔自锚式悬索桥缆索系统施工控制
山东东方路桥建设总公司
摘要：迎宾悬索桥位于临沂市柳清河上，是山东省第一座独塔自锚式钢筋混凝土悬索桥。2007年3月开工建设，2008年11月竣工通车。由于桥面较宽，按10车道进行设计，两跨又极端不对称，结构内部受力复杂，施工控制困难。自锚式悬索桥在国内尚不多见，本文仅对挂索施工及复杂的索力调整等关键工序进行了系统的介绍。
关键词：独塔自锚式悬索桥；缆索架设安装；受力体系转换
1工程概况
桥梁结构方案采用独塔双索面自锚式钢筋混凝土悬索桥形式，桥梁主跨为70m，边跨为25m，主缆中心距32m，顺桥向吊索间距4m。索塔采用欧式塔型，塔结构总高34米，桥面以上塔结构高24.5米,桥梁横断面宽43米，上部加劲梁采用双边肋纵梁与吊杆间横梁相交的框架体系，纵横梁高度采用2.3米，其间设置现浇钢筋混凝土桥面板，桥面铺装采用7cm厚沥青混凝土。下部结构主塔基础采用φ150cm的群桩，主跨桥台采用φ120cm钻孔灌注桩，边跨桥台采用半整体式重力桥台。纵横梁、主塔、桥面板均采用C55混凝土。
本桥图纸由临沂市公路局设计院设计，上海同济大学进行审核，大连理工大学进行施工监控，山东东方路桥建设总公司进行施工。
由于本桥土建部分为普通钢筋混凝土施工工艺，在此不再赘述，本文仅就上部缆索系统施工工艺作以介绍。 2 缆索系统施工
本桥主缆及采用φ5.25x127平行钢丝成品索(不带外护套)，标准强度σb=1770MPa，每根主缆37股；吊杆共34根（带PE护套），标准强度σb=1670MPa，规格为四种：φ7x73、φ7x121、φ7x163及φ7x223。另外边跨桥台内设置可更换的锚固张拉杆104根（带PE护套），连接纵梁及台身。
缆索体系施工方案主要包括：预埋件、主索鞍及散索套安装；主缆架设及线形调整；猫道架设；紧缆；索夹及吊杆索安装；悬索受力体系转换；主缆缠丝；体系防腐。
2.1 预埋件、主索鞍及散索套安装定位
全桥共有索股锚固钢箱四个，吊杆孔预埋钢管34套,索鞍两个，散索套四个，全部在专业生产厂家定做。其中索股锚固钢箱及34套吊杆孔预埋钢管在浇筑主梁混凝土时准确预埋在梁体中。 本工序施工控制重点：首先确保所有预埋件安装定位的精确
性。特别是两座塔顶预埋的索鞍底板及散索套位置定位，高程一旦相差过大，会影响主缆实际索力及主缆设计线形。其次在索鞍安装就位时应根据监控单位提供的预偏值，安装时向边跨一侧偏移，以便于后期调整力索过程中向主跨一侧顶推索鞍。（本桥索鞍预偏值为10厘米）
2.2 主缆架设
混凝土现浇桥面板完成后，在每个主塔外侧铺设索股牵引轨道，将主缆单元索股按照编号逐根展开，直接采用吊车起吊。
2.2.1 展索
水平转盘放索：展索时，在桥跨一端设置水平放索盘，利用吊车将索放在放索盘上，桥跨另一端设置卷扬机牵引,边转动边将索放出。为防止索股磨损，减小阻力，索体应放置在滚轴上。如图5、6所示。
●注意事项：
每一束索股截面为正六边形，出厂时用绑扎带分段绑扎，每股索中有一根着色钢丝。牵引过程中索股应保持一定的张力，保持索股行进的稳定。为防止索股牵引过程中的钢丝松动，必要时要用专用索夹给予紧固。
牵引过程中发现绑扎带连续两处被切断时应停机进行修补。监视索股中的着色丝，一旦发生扭转，必须采取措施加以纠正后方能进行横移、整形、入鞍等工作。
2.2.2 索股吊装
为避免起吊过程中索损伤，吊点应采用专用的索夹。索股入索鞍槽时,其标记线必须对准索鞍中的标记线。索股两端的锚头引入锚固系统前，须将索股理顺，对鼓丝段进行梳理，锚跨内索股钢丝必须平顺均匀。
2.2.3 主缆调整
主缆调整，就是通过调整主缆两端的锚具伸长量，测量主缆各控制点坐标，使主缆线形达到设计给定的空缆状态坐标。主缆索股排列及编号如图1所示，其中1#索为基准索股。 ●基准索线形调整
基准索调整是关键，一旦基准索调整完成后其他单元索就以此为基准进行调整。基准索线形依据设计给定的空缆线形坐标。
基准索调整前，首先测定跨长、塔顶标高及偏位、主索鞍预偏量、主缆标高、施工环境温度。基准索股控制点选在每跨的跨中、1/4跨、3/4跨处，在温度比较稳定的时间段内进行调整。
由于基准索股处在高空，无法直接采用水准仪测量，实际施工中采用全站仪配合水准仪进行监测，用千斤顶在钢锚箱后端锚固区张拉调整。首先调整主跨中基准索股的垂度标高。然后调整边跨。调整时应参照索股上的标记，以保证索股的调整范围。
根据本桥实际情况，基准索股标高连续三天在早晨5-7时进行测量，三次测出结果误差在容许范围内时取三次平均值为该基准索股的标高。
● 其它索股的调整
基准索股调整好后，根据编号，按照从低到高顺序，依次对剩余索股进行吊装，所有索股线形都依据基准索股进行调整。调整时测定与下部索股的相对位置，即让被调整的索股与下面的索股处于若即若离的状态。调整时注意两端索股锚具的每次送出量不能过大，否则被调整的索股就压在下面的索股上，导致无法测
定正确的相对垂度。
索股架设的垂度误差：基准索股≤ +10 mm,- 5 mm
其它索股≤ +12 mm,- 7 mm
2.3 猫道架设
猫道由钢管支架、竹架排、扶手、风缆绳、防护网等组成。紧缆及以后的主缆施工、防护的操作都在支架猫道上进行。
2.4 紧缆
紧缆是在索股架设完成后，采用专用液压式紧缆机将37束主缆索股整成圆型，达到规范要求的空隙率。实际施工中分为预紧览及正式紧览两个步骤。
预紧时把主缆全长分为若干区段分别进行，对排列不整齐或有交叉的部位进行调整，以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带边紧缆边拆除。预紧缆完成处用铁丝临时捆紧，铁丝的距离可为3～4m, 预紧缆的目标空隙率控制在26%左右。正式紧缆后，一般位置的空隙率为20%±2%，索夹位置空隙率18%±2%。空隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机处打上二道钢带，钢带间距10cm。每个紧缆点的间距1m。
22空隙率计算公式：k=1-nd/D
k--------主缆空隙率
n--------钢丝总根数
d--------1根钢丝直径
D--------紧缆后的主缆直径
2.5 索夹及吊杆索安装
2.5.1 索夹位置确定：
紧缆完成后，根据实际测量结果，在温度稳定时，测量并在主缆上放样，定出各索夹的具体位置。清除索夹位置处主缆表面的油污和灰尘，涂上防锈漆。索夹安装纵向误差不大于10 mm。
2.5.2 索夹螺栓紧固
索夹安装的关键是螺栓的紧固。一般按三个荷载阶段（即索夹安装时、吊杆索张拉过程中、桥面铺装后）对索夹螺栓进行紧固，补充轴力。
2.5.3吊杆安装
根据吊索编号，将吊杆运至起吊点位置处直接展开，进行起吊安装。安装时注意采取措施，防止吊杆索扭转及受损。
2.6 主缆体系转换
主缆体系转换就是采用千斤顶对吊杆进行张拉，直至达到成
桥设计吊杆力，并使主缆坐标满足设计的成桥线形，这时整个桥梁钢筋混凝土体系恰好脱离满堂支架，所有力全部转换到吊杆上。
由于主缆属于柔性结构，因此施工控制是一个复杂的过程。根据施工经验及监控的要求，本桥采用多轮对称张拉、逐级加载到位的方法，逐步完成受力体系转换。
本桥吊杆张拉施工共采用千斤顶8套，主跨及边跨各安装4套。两架主梁上的吊杆编号按照从主跨至边跨排序，依次为：1～17﹟，其中1～13﹟位于主跨，14～17﹟位于边跨。张拉过程中需对索夹中心点标高、吊杆张拉力、塔顶水平位移、边跨桥台104根反力拉杆增加的拉力时刻进行监测，同时根据监控指令,在两个主塔上用二组液压千斤顶,分步骤适时进行主索鞍顶推。 主要施工顺序：
2.6.1第一轮吊杆张拉：
以索夹中心点标高控制，以千斤顶张拉力校核，索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表1
2.6.2第二轮吊杆张拉：
张拉前对全部索夹螺栓进行紧固。索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表2
2.6.3第三轮吊杆张拉：
张拉前对全部索夹螺栓再次进行紧固。索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表3
2.6.4受力体系转换完毕，拆除梁底满堂支架。
2.6.5 桥面二期荷载（沥青混凝土铺装及护栏等附属工程）施工完成后，对所有吊杆索力进行测定，并对误差较大者进行微调。
2.7 主缆缠丝：
缠丝之前，注意对索夹螺栓进行最后一次紧固。
2.8 结构防腐
2.9 拆除猫道支架
3 总结
经济在发展，时代在进步，城市日趋繁华。出于景观方面的因素，斜拉桥、悬索桥也逐渐成为靓丽城市的一道风景线，数量逐渐增多。尽管自锚式悬索桥在我国为数不多，但有建桥者们在设计、施工中的相互交流、相互借鉴，一定会形成更为成熟的技术经验来指导后期的施工。
独塔自锚式悬索桥缆索系统施工控制
山东东方路桥建设总公司
摘要：迎宾悬索桥位于临沂市柳清河上，是山东省第一座独塔自锚式钢筋混凝土悬索桥。2007年3月开工建设，2008年11月竣工通车。由于桥面较宽，按10车道进行设计，两跨又极端不对称，结构内部受力复杂，施工控制困难。自锚式悬索桥在国内尚不多见，本文仅对挂索施工及复杂的索力调整等关键工序进行了系统的介绍。
关键词：独塔自锚式悬索桥；缆索架设安装；受力体系转换
1工程概况
桥梁结构方案采用独塔双索面自锚式钢筋混凝土悬索桥形式，桥梁主跨为70m，边跨为25m，主缆中心距32m，顺桥向吊索间距4m。索塔采用欧式塔型，塔结构总高34米，桥面以上塔结构高24.5米,桥梁横断面宽43米，上部加劲梁采用双边肋纵梁与吊杆间横梁相交的框架体系，纵横梁高度采用2.3米，其间设置现浇钢筋混凝土桥面板，桥面铺装采用7cm厚沥青混凝土。下部结构主塔基础采用φ150cm的群桩，主跨桥台采用φ120cm钻孔灌注桩，边跨桥台采用半整体式重力桥台。纵横梁、主塔、桥面板均采用C55混凝土。
本桥图纸由临沂市公路局设计院设计，上海同济大学进行审核，大连理工大学进行施工监控，山东东方路桥建设总公司进行施工。
由于本桥土建部分为普通钢筋混凝土施工工艺，在此不再赘述，本文仅就上部缆索系统施工工艺作以介绍。 2 缆索系统施工
本桥主缆及采用φ5.25x127平行钢丝成品索(不带外护套)，标准强度σb=1770MPa，每根主缆37股；吊杆共34根（带PE护套），标准强度σb=1670MPa，规格为四种：φ7x73、φ7x121、φ7x163及φ7x223。另外边跨桥台内设置可更换的锚固张拉杆104根（带PE护套），连接纵梁及台身。
缆索体系施工方案主要包括：预埋件、主索鞍及散索套安装；主缆架设及线形调整；猫道架设；紧缆；索夹及吊杆索安装；悬索受力体系转换；主缆缠丝；体系防腐。
2.1 预埋件、主索鞍及散索套安装定位
全桥共有索股锚固钢箱四个，吊杆孔预埋钢管34套,索鞍两个，散索套四个，全部在专业生产厂家定做。其中索股锚固钢箱及34套吊杆孔预埋钢管在浇筑主梁混凝土时准确预埋在梁体中。 本工序施工控制重点：首先确保所有预埋件安装定位的精确
性。特别是两座塔顶预埋的索鞍底板及散索套位置定位，高程一旦相差过大，会影响主缆实际索力及主缆设计线形。其次在索鞍安装就位时应根据监控单位提供的预偏值，安装时向边跨一侧偏移，以便于后期调整力索过程中向主跨一侧顶推索鞍。（本桥索鞍预偏值为10厘米）
2.2 主缆架设
混凝土现浇桥面板完成后，在每个主塔外侧铺设索股牵引轨道，将主缆单元索股按照编号逐根展开，直接采用吊车起吊。
2.2.1 展索
水平转盘放索：展索时，在桥跨一端设置水平放索盘，利用吊车将索放在放索盘上，桥跨另一端设置卷扬机牵引,边转动边将索放出。为防止索股磨损，减小阻力，索体应放置在滚轴上。如图5、6所示。
●注意事项：
每一束索股截面为正六边形，出厂时用绑扎带分段绑扎，每股索中有一根着色钢丝。牵引过程中索股应保持一定的张力，保持索股行进的稳定。为防止索股牵引过程中的钢丝松动，必要时要用专用索夹给予紧固。
牵引过程中发现绑扎带连续两处被切断时应停机进行修补。监视索股中的着色丝，一旦发生扭转，必须采取措施加以纠正后方能进行横移、整形、入鞍等工作。
2.2.2 索股吊装
为避免起吊过程中索损伤，吊点应采用专用的索夹。索股入索鞍槽时,其标记线必须对准索鞍中的标记线。索股两端的锚头引入锚固系统前，须将索股理顺，对鼓丝段进行梳理，锚跨内索股钢丝必须平顺均匀。
2.2.3 主缆调整
主缆调整，就是通过调整主缆两端的锚具伸长量，测量主缆各控制点坐标，使主缆线形达到设计给定的空缆状态坐标。主缆索股排列及编号如图1所示，其中1#索为基准索股。 ●基准索线形调整
基准索调整是关键，一旦基准索调整完成后其他单元索就以此为基准进行调整。基准索线形依据设计给定的空缆线形坐标。
基准索调整前，首先测定跨长、塔顶标高及偏位、主索鞍预偏量、主缆标高、施工环境温度。基准索股控制点选在每跨的跨中、1/4跨、3/4跨处，在温度比较稳定的时间段内进行调整。
由于基准索股处在高空，无法直接采用水准仪测量，实际施工中采用全站仪配合水准仪进行监测，用千斤顶在钢锚箱后端锚固区张拉调整。首先调整主跨中基准索股的垂度标高。然后调整边跨。调整时应参照索股上的标记，以保证索股的调整范围。
根据本桥实际情况，基准索股标高连续三天在早晨5-7时进行测量，三次测出结果误差在容许范围内时取三次平均值为该基准索股的标高。
● 其它索股的调整
基准索股调整好后，根据编号，按照从低到高顺序，依次对剩余索股进行吊装，所有索股线形都依据基准索股进行调整。调整时测定与下部索股的相对位置，即让被调整的索股与下面的索股处于若即若离的状态。调整时注意两端索股锚具的每次送出量不能过大，否则被调整的索股就压在下面的索股上，导致无法测
定正确的相对垂度。
索股架设的垂度误差：基准索股≤ +10 mm,- 5 mm
其它索股≤ +12 mm,- 7 mm
2.3 猫道架设
猫道由钢管支架、竹架排、扶手、风缆绳、防护网等组成。紧缆及以后的主缆施工、防护的操作都在支架猫道上进行。
2.4 紧缆
紧缆是在索股架设完成后，采用专用液压式紧缆机将37束主缆索股整成圆型，达到规范要求的空隙率。实际施工中分为预紧览及正式紧览两个步骤。
预紧时把主缆全长分为若干区段分别进行，对排列不整齐或有交叉的部位进行调整，以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带边紧缆边拆除。预紧缆完成处用铁丝临时捆紧，铁丝的距离可为3～4m, 预紧缆的目标空隙率控制在26%左右。正式紧缆后，一般位置的空隙率为20%±2%，索夹位置空隙率18%±2%。空隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机处打上二道钢带，钢带间距10cm。每个紧缆点的间距1m。
22空隙率计算公式：k=1-nd/D
k--------主缆空隙率
n--------钢丝总根数
d--------1根钢丝直径
D--------紧缆后的主缆直径
2.5 索夹及吊杆索安装
2.5.1 索夹位置确定：
紧缆完成后，根据实际测量结果，在温度稳定时，测量并在主缆上放样，定出各索夹的具体位置。清除索夹位置处主缆表面的油污和灰尘，涂上防锈漆。索夹安装纵向误差不大于10 mm。
2.5.2 索夹螺栓紧固
索夹安装的关键是螺栓的紧固。一般按三个荷载阶段（即索夹安装时、吊杆索张拉过程中、桥面铺装后）对索夹螺栓进行紧固，补充轴力。
2.5.3吊杆安装
根据吊索编号，将吊杆运至起吊点位置处直接展开，进行起吊安装。安装时注意采取措施，防止吊杆索扭转及受损。
2.6 主缆体系转换
主缆体系转换就是采用千斤顶对吊杆进行张拉，直至达到成
桥设计吊杆力，并使主缆坐标满足设计的成桥线形，这时整个桥梁钢筋混凝土体系恰好脱离满堂支架，所有力全部转换到吊杆上。
由于主缆属于柔性结构，因此施工控制是一个复杂的过程。根据施工经验及监控的要求，本桥采用多轮对称张拉、逐级加载到位的方法，逐步完成受力体系转换。
本桥吊杆张拉施工共采用千斤顶8套，主跨及边跨各安装4套。两架主梁上的吊杆编号按照从主跨至边跨排序，依次为：1～17﹟，其中1～13﹟位于主跨，14～17﹟位于边跨。张拉过程中需对索夹中心点标高、吊杆张拉力、塔顶水平位移、边跨桥台104根反力拉杆增加的拉力时刻进行监测，同时根据监控指令,在两个主塔上用二组液压千斤顶,分步骤适时进行主索鞍顶推。 主要施工顺序：
2.6.1第一轮吊杆张拉：
以索夹中心点标高控制，以千斤顶张拉力校核，索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表1
2.6.2第二轮吊杆张拉：
张拉前对全部索夹螺栓进行紧固。索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表2
2.6.3第三轮吊杆张拉：
张拉前对全部索夹螺栓再次进行紧固。索夹中心点标高及千斤顶参考张拉力见表3
2.6.4受力体系转换完毕，拆除梁底满堂支架。
2.6.5 桥面二期荷载（沥青混凝土铺装及护栏等附属工程）施工完成后，对所有吊杆索力进行测定，并对误差较大者进行微调。
2.7 主缆缠丝：
缠丝之前，注意对索夹螺栓进行最后一次紧固。
2.8 结构防腐
2.9 拆除猫道支架
3 总结
经济在发展，时代在进步，城市日趋繁华。出于景观方面的因素，斜拉桥、悬索桥也逐渐成为靓丽城市的一道风景线，数量逐渐增多。尽管自锚式悬索桥在我国为数不多，但有建桥者们在设计、施工中的相互交流、相互借鉴，一定会形成更为成熟的技术经验来指导后期的施工。