松原市天河大桥北汊主桥上部结构施工关键技术

松原市天河大桥北汊主桥上部结构施工关键技术

黄小龙，王伟，宫立新

(中建六局桥梁有限公司，重庆402260)

摘要：松原市天河大桥北汊主桥为（40 + 100 + 266 + 100 + 40) m双塔空间索面自锚式悬索桥，桥塔采用钢筋混凝土人字形 结构，主梁分为混凝土加劲梁以及钢一混组合梁（由格构式钢梁上铺混凝土桥面板组成）两部分，主缆呈空间三维线形，全桥 共51对吊索。桥塔采用液压自爬模施工，通过设置主动支撑以及预偏量控制塔身倾斜度；格构式钢梁采用以直代曲制作，边 跨钢梁采用吊机原位吊装，中跨钢梁采用拼装平台上整节段拼装牵引滑移施工；主缆锚固系统位于加劲梁锚墩横梁上，采用 厂内预制现场整体吊装施工；主缆架设采用PPWS施工方法，猫道采用预制吊装施工；针对可转动索夹以及球铰底座的特点， 改变传统的体系转换临时吊索的使用顺序，达到吊索一次张拉成型。

关键词：组合梁桥；空间索面主缆；人字形桥塔；混凝土加劲梁；钢一混组合梁；缆索锚固系统；施工技术中图分类号：U448.216;U445.4

文献标志码：A

文章编号=1671 — 7767(2017)03 — 0020 — 05

1 工程概况

松原市天河大桥位于吉林省松原市中西部第二 松花江上，其北汊主桥为（40 + 100 + 266 + 100 + 40) (见图1)。主缆由37股索股组成，每根索股由

m双塔三跨空间索面自锚式钢一混组合梁悬索桥 m，重约12 t。2根主缆由桥塔主索鞍处逐渐过渡到

127邦.0 mm的平行钢丝组成，单根索股平均长542

边跨散索套处以及中跨跨中处，呈空间三维线形。 在北汊主桥体系转换施工中，主缆的最大横向移动 位移为25 m。全桥由51对吊索组成，边跨设有10 对吊索，中跨设有31对吊索，全桥分为左右幅，每根 吊索(见图2)采用双吊索，可转动索夹分为内索夹 以及外索夹（见图3)，内索夹提供抗主缆下滑力，外 索夹提供绕内索夹的转动，球铰底座由球铰拉杆、球 形垫板及底座组成，其中球铰拉杆在底座内可360° 方向旋转6°。

桥塔采用钢筋混凝土人字形结构，横向内外轮 廓均采用二次拋物线，顺桥向自塔座顶面至中横梁 顶面逐渐从1 050 cm变至650 cm，中横梁以上为等 宽度650 cm。横桥向自桥塔根部至上横梁交接处 60 m之间由5. 5 m渐变至3. 5 m。

主梁分为钢一混组合梁及混凝土加劲梁两部分 (见图4)。钢一混组合梁由格构式钢梁上铺混凝土 桥面板组成，格构式钢梁每节段由主纵梁、小纵梁、 横梁以及锚箱组成，全宽27.5 m，重12 t/m，各构件 间全部采用高强螺栓进行连接；混凝土加劲梁包括

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上部结构施工难点(1)

人字形桥塔斜率较大，桥塔施工过程中

图1 松原市天河大桥北汊主桥布置示意

预应力箱梁段、锚固区梁段、钢一混结合段三部分， 主缆锚固区位于锚固区梁段。锚固系统由后锚板以 及索导管组成，索导管呈三维空间角度。

桥塔自重、施工荷载、温度荷载等的影响，塔柱线形 控制难度较大[14]。

(2)

钢梁处在半径为12 000 m的竖曲线上

坡为±2. 2%，长度为444 m，控制钢梁的线形须从 制作和安装两方面考虑，增大了加工及施工的难度。

(3)

主缆锚固系统由锚固钢板以及索导管

成，且锚固系统为空间结构，每根索导管的空间角度 都不相同，导致其定位安装难度大。

(4) 索股在主索鞍槽口边缘处由于内外半径不

收稿日期=2016 — 10 — 24

作者简介：黄小龙（1989 —），男，2012年毕业于沈阳建筑大学土木工程专业，获学士学位（E-mail:876123521@qq. com)。

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33. 1

上部结构施工技术桥塔施工

该桥桥塔采用双面双曲线人字形塔，温度的变

化造成塔柱与横梁不均勻的膨胀与收缩是使桥塔产 生裂缝的主要原因之一。通过分析，桥塔下横梁所 受拉力最大，故下横梁分2层浇筑施工；考虑温度荷 载的影响，桥塔采用液压爬模施工并且设定合理的 预顶力以及预偏量（根据以往施工经验及节段施工 过程中不断测量归纳，每节段设定1 cm预偏量）。 图2

吊索及底座结构示意

单位：

图4 1/2主梁平面布置示意

同，导致不同位置的平行钢丝在其内部的长度都不 相同，在其出口两侧容易出现鼓丝现象，影响主缆的 受力性能。

(5)

主跨266 m

为目前国内空间索面自锚式悬 索桥最大跨径，且中跨及边跨主缆均为空间线形，因 此控制其吊索张拉为其施工难点。

(6)

可转动索夹以及球铰底座首次在双塔空间

索面自锚式悬索桥上应用，利用其特点简化体系转 换施工为其施工重点、难点。

桥塔共设4道主动横撑（见图5)，中塔柱2道，上塔 柱2道，每道主动横撑由2根支撑钢管组成，第一至 第四道主动横撑的预顶力分别为3 000,2 400, 2 000,2 000 kN。施加预顶力时，采用横梁支架作 为操作平台，在两塔中间位置使用千斤顶进行顶推， 到达设定预顶力后使用工字钢撑架替换千斤顶。

图5

桥塔主动横撑位置示意

3.2格构式钢梁安装

钢梁节段采用以直代曲制作，通过控制不同位 置连接钢板的高强螺栓孔距进行钢梁线形的调 节[5]。边跨钢梁采用吊机原位吊装，中跨钢梁采用 牵引滑移施工。中跨钢梁施工时，首先在拼装平台

上整节段拼装，然后采用牵引滑移运至设计位置，通

过牵引拖拉小车上的横纵向千斤顶调整钢梁节段的

轴线、里程、高程（见图6)。

钢梁架设施工分3个阶段：

(1)第一^阶段：在南岸边跨51号域北边和52 号墩下游各设置1个存梁和钢梁预拼场地，在52号 墩北侧的陆地上设置钢梁1 +1总拼平台，中跨设置

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板做投影孔位标记，并且对孔位处临时各焊接1根 垂直的索导管，再安装前锚板并进行精确定位。在 前锚板安装完成后，逐根安装并焊接索导管，割除投 影点处导管并安装1号、34号索导管，完成锚固系 统的制作加工。现场定位支架施工完成后，采用50

t汽车吊进行吊装，并进行实时测量调整，最后进行

拖拉临时支架，支架上铺设贝雷梁及台车走行钢轨， 北边跨设置散拼临时支架。

锚固。锚固系统安装如图8所示。

(2)第二阶段：中跨节段的钢梁均在南岸拼装 平台上用履带吊机提升至平台上总拼成1 + 1的梁 格节段，将第一段用台车向北拖拉至设计位置连接 定位，留取第二段作为下轮次1十1节段匹配的母 梁。每次匹配总拼1 + 1节段后将前一段向北拖拉 至设计位置，拖拉节段经调整后将螺栓拧紧。按此 步骤反复操作，完成中跨钢梁架设(见图7)。

图7

中跨钢梁架设

(3)第三阶段:南、北岸边跨钢梁在中跨钢梁安 装完成后用履带吊机原位吊装[4]。

3.3主缆架设

3.3.1主缆铺固系统安装

主缆锚固系统由后锚板以及索导管组成，后锚 板尺寸为6 400 mmX4 600 mmX40 mm，索导管共 计37根，为似40 mmX12 mm的钢管，索导管编号 与主缆索股编号一致，锚固系统重约22 t，吊装最大 高度11m。为了方便施工定位以及安装，对锚固系 统进行优化设计，增加前锚垫板，并采用工厂化加工 制作，现场整体吊装施工，既节省工期又减少了施工 测量工作量[6]。

根据优化设计图纸进行前锚板、后锚板以及索 导管的车间加工，并对索导管进行编号。将加工好 的构件运至拼装场地，在场内做好的锚具上将后锚 板摆放平整，利用汽车吊吊起17号索导管垂直后锚 板进行焊接，然后在前锚板1号、34号孔位对后锚

图8锚固系统安装

3.3.2猫道预制安装施工

主桥猫道由猫道承重索、横梁、扶手索、面网、横 向抗风稳定索、锚固调整系统等组成，采用3跨分离 式设计，边跨猫道长110 m，中跨猫道长288 m，调 节长度为4 m。

猫道预制施工前须进行猫道承重索的预张拉施 工，用来消除钢丝绳的部分弹性变形。在桥面上设 置2个张拉台座，进行预张拉施工，预张拉力为钢丝

绳破断力的1/2。在预张拉钢丝绳上施工横梁、面 网、扶手索等。猫道预制完成后，利用塔顶门架进行 整体吊装并进行锚固，并利用猫道长度调节装置进 行猫道的垂度调整[7]。猫道预制安装施工如图9 所示。

3. 3. 3

主缆索股架设施工

主缆架设采用PPWS施工方法，左右幅各布置 1套牵引系统，分别由轨道索锚固系统、主副牵引式 卷扬机、轨道索限位系统、猫道上的主缆滚筒、散索 鞍部的转向导轮，塔顶的手拉葫芦、滑轮、卸扣、导轮 组、轨道索(2根）和牵引索(2根）等构成。主牵引式 卷扬机设置在大桩号锚固区，副牵引式卷扬机设置 在小桩号锚固区，放索装置在设置小桩号混凝土加 劲梁锚固区上。

主缆架设时，先进行牵引系统的试运行施工，即 进行3号索股的牵引施工，确定其正常运行后，架设 基准索股，避免其损坏影响主缆架设施工进度。基 准索股牵引施工完成后，进行索股的整形人鞍施工

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(1)

步骤一：依次对称张拉M1、M2、S1〜S

吊索至吊索无应力长度。此时M8吊索的张拉所需 角度为32°，不满足球铰底座的要求，进行M8临时 吊索的张拉。

(2)

吊索无应力长度。此时M16吊索的张拉所需角度 为24°，不满足球铰底座的要求，进行M16临时吊索 的第一次张拉，并将M8吊索的临时底座换成球铰底座。

(3) 步骤第二次张拉

步骤二：依次对称张拉M3〜M12吊索

M16临时吊索，依

(b)猫道整体吊装

图9猫道预制安装施工

以及基准索股的垂度调整施工。基准索股的绝对控 制点标高的控制调整通过三角高程测量方法，在午 夜温度稳定(温度稳定的控制条件为长度方向索股 的温差不大于2 °C，断面索股的温差不大于1 °C)后 测量，基准索股调整符合设计要求后，在后锚板进行 锚固，并通过连续3 d的测量，在基准索股测量点的 里程、偏位以及高程偏差均满足要求后，再进行其余 索股的施工架设^0 3.3.4主缆鼓丝控制措施

主缆采用从主索鞍的最高点开始向两边架设人 鞍，即中、边跨方向人鞍整形的工艺，利用跨中和边 跨的长度，将由于主索鞍所产生的竖向弯曲和横向 弯曲导致的主缆鼓丝进行梳理，有利于主缆充分地 消除鼓丝产生的索股内力，通过合理的主缆鼓丝梳 理工作，生缆鼓丝现象得到了消除，提高缆索系统的 安全系数。

3.4体系转换施工技术

体系转换施工时[

，利用可转动索夹以及球

铰底座的特点，改变临时吊索的使用顺序，达到吊索 一次张拉成型。施工流程如下。

对称张拉M13〜M16吊索至吊索无应力长度，并且

将

M16吊索的临时底座更换成球铰底座。体系转

换施工如图10所示。

(b)成桥

图10体系转换施工

4

结语

松原市天河大桥北汊主桥为（40 + 10(3 + 266+ 100 + 40 + 40) m自锚式空间索面悬索桥，于2016 年10月30日建成通车。通过曲线桥塔施工技术、 钢梁牵引滑移技术、猫道及锚固系统整体预制吊装 技术、空间主缆的架设技术以及双塔空间索面自锚 式悬索桥体系转换施工技术的应用，成功地解决了 双塔自锚式空间索面悬索桥施工过程中的难题，取 得了巨大的经济效益以及社会效益。

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世界桥梁 2017,45(3)

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Key Construction Techniques for Superstructure of

North Main Bridge of Songyuan Tianhe Bridge

HUANG Xiao-long , WANG Wei, GONGLi-xin

(China Construction Sixth Engineering Division Bridge Co., Ltd., Chongqing 402260, China)

Abstract： The north main bridge of Songyuan Tianhe Bridge is a two-tower self-anchored sus­

pension bridge with span arrangement of (40 + 100 + 266 + 100 + 40) m and with spatial cable planes. The towers are reinforced concrete inverted Y-shaped structures (like the Chinese charac­ter ^ren?, or people. ). The main girder comprises of the two parts of concrete stiffening girder and the steel-concrete composite girder (formed of the lattice steel beams with concrete deck slabs). The main cables and the 51 pairs of hanger cables are arranged to form spatial three-dimensional planes. The bridge towers were constructed by the hydraulic self-climbing formwork, to which the active supports and pre-offsetting were set to control the inclination of the tower columns. The sections of lattice steel beams were fabricated with straight line rather than the curve line, the side- span steel beams were hoisted and installed at the designed locations. The central span steel beams were integrally assembled on the assembly platform, and then, dragged and slid into position. The anchoring system of the main cable, which is located on the anchor-pier cross beam of the stiffe­ning girder, was prefabricated in the factory, transported to the bridge site and integrally lifted and installed. The main cables were erected by the PPWS method and the catwalk was prefabricated and installed at the bridge site. In light of the characteristics of movable cable clamps and the plinths with spherical hinges, some changes were made to the conventional systematic transforma­tion system and the working sequence of the temporary hangers was adjusted, to make sure that the hanger cables could be tensioned to the required condition via one-off tensioning.Key words： composite beam bridge； spatial main cable； inverted Y-shaped tower； concrete stiffening girder； steel-concrete composite girder； cable anchoring system； construction technique

(编辑：陈雷)