自锚式悬索桥主缆架设与调索施工

刘春华

【摘 要】介绍苏州索山大桥3跨自锚式悬索桥主缆的架设与线形调整,包括猫道架设、索鞍安装、主缆架设、主缆股索的线形调整. 【期刊名称】《铁道标准设计》 【年(卷),期】2004(000)005 【总页数】3页(P21-23)

【关键词】悬索桥;自锚体系;主缆架设;线形调整 【作 者】刘春华

【作者单位】中铁十八局集团第二工程有限公司,河北唐山,063030 【正文语种】中 文

【中图分类】U448.25;U445.4

1 工程概况

苏州索山大桥位于苏州市区，横跨京杭大运河，是连接中心城区与新区的重要桥梁。全长378 m，主桥设计为(33+90+33)m的3跨自锚式悬索桥，下部结构采用钻孔灌注桩基础、柱式墩、重力式桥台。主桥采用钢-混叠合、塔梁分离的全漂浮体系。主塔采用线形流畅，造型新颖别致的半弓形式。索山大桥立面见图1。 图1 索山大桥立面(单位：m)

大桥主缆共有2根，横向间距为29.5 m，矢跨比为1/8，总索力为30 000 kN/根，

设计采用每根主缆由19股平行钢丝索股编制而成，每股索由61丝φ7钢丝组成，每股索的破断荷载为3 920 kN，标准强度σb=1 670 MPa，安全系数K=2.5。主缆采用冷铸锚锚固体系，冷铸锚头现场铸造，在主缆散索鞍后呈辐射形散开，分别锚固在钢筋混凝土端横梁上。 2 施工特点及难点

自锚式悬索桥因其具有不受场地限制、无需大体积锚碇、结构合理、外形美观等优点，近几年在中小跨度桥梁中发展迅速。索山大桥采用的90 m主跨为目前所建同类桥梁之最，主桥采用无支架施工也为设计和施工的第一次。该桥施工具有以下难点：

(1)主桥横跨京杭大运河，水上交通运输繁忙，猫道安装、主缆架设均需跨越运河，钢箱梁安装需要驳船、浮吊进行水上作业；两岸施工场地狭窄，施工干扰大； (2)主缆架设，索夹、吊杆的安装均为高空施工；索道、猫道、河道“三道”立体交叉作业，安全影响因素多；

(3)主缆索股采用19-61-φ7平行钢丝束，φ7钢丝比传统φ5钢丝的刚度大、伸直性好，更加难以调整；

(4)主缆截面为正六边形，比传统的圆形主缆，在整形、索夹安装、主缆防腐方面更加难以操作；

(5)中跨采用无支架吊装施工，不同于传统自锚式悬索桥的“先梁后索”，需要大型悬索桥的施工工艺和机械设备；

(6)大型悬索桥采用“预抛高”法施工，即恒载安装完成后，梁体也达到成桥线形；索山大桥是在钢梁安装完成、第一批恒载、第二批恒载、全桥成型后都要对钢梁线形进行反复调整，工序十分繁琐、复杂；

(7)在主跨钢梁合龙后，还存在全桥体系转换(索力由外锚转换为自锚)等技术难题。 3 关键施工技术

主缆架设关键施工技术包括猫道架设、主索鞍安装、主缆架设、主缆股索的线形调整等。主缆架设主要施工顺序包括：主索鞍吊装→安装塔顶门架→循环索架设→猫道架设→股索牵引→股索调整→主缆成型→索夹、吊杆安装。 3.1 猫道架设

(1)猫道设计原则和安装要求

猫道面的线形应平行于主缆钢丝束在自由悬挂状态下的线形，应尽量减轻自重，减少挡风面积，能满足机械作业所需的工作面和操作净空要求，同时要求安装和拆除方便。架设时应严格对称于桥轴线，对塔顶要测量监控、严格控制索塔偏移量，考虑猫道承重索受载后非弹性伸长值，根据主缆设计的空缆线形进行承重索垂度调整。 (2)猫道的主要构造

猫道由支架、索鞍、承重索、猫道面、栏杆和扶手、风缆等组成。猫道面低于主缆中心1.4～1.5 m，面宽2.4 m。 (3)猫道的架设

①循环索的安装 先将比承重索细的先导索(φ12.5)渡河，形成牵引循环索，利用循环索将猫道承重索牵引过河。先导索过河后达到设计位置，在锚碇处先导索和导向索前端相连，在另一锚碇处用卷扬机卷取先导索，导向索随之到达对岸，同时后端反拉力使其维持通航高程。

②架设承重索 利用已架设好的循环索，牵引猫道承重索过河。在主塔附近设置放索盘，前端由夹索器夹持引向索塔，与塔顶的调节装置相连。根据计算值架设一根调整一根垂度，待承重索全部架设完成后，根据计算值，利用两侧锚固端的调节装置对各承重索再进行调整，使每条猫道的承重索达到设计垂度。

③猫道面层的架设与调整 猫道的面层低于主缆中心1.3 m，宽度为2.4 m，以满足机械的操作空间。用吊车将面层提升至塔顶，安装在施工平台上，前端与拖拉槽钢相连，利用循环索将钢丝网向跨中铺设。待两端的钢丝网拽拉至跨中合龙后，从

两岸跨中拧紧螺帽，补齐U型扣件，而后拴好扶手绳，安装栏杆立柱、钢丝网、护栏等。

3.2 主索鞍的安装 (1)索鞍的构造

索鞍由鞍槽、索鞍底座下平板、索鞍底座上平板及索鞍盖板等组成。全桥共有4个索鞍。每个索鞍总重为10.1 t，最大吊重(鞍槽)为6.3 t。 (2)索鞍的安装

利用50 t吊车直接安装到位。 (3)主索鞍的调节

为尽量减少在钢梁架设过程中主缆的水平力对主塔产生弯矩，将主索鞍向外侧预偏安装16 cm。在中跨钢梁吊装过程中，按施工监控提供的数据，将索鞍分级顶推到位。

3.3 主缆的架设 (1)股索牵引过河

将股索锚头引出，通过较细的钢丝绳分别与对岸的卷扬机相连，驱动另一侧的卷扬机，带动股索向河西侧移动，股索的其他部分在猫道支架的橡胶轮上运行。股索过河后，同样利用对岸塔顶导向起重设备，将股索拽拉到位；并将股索前端引入端横梁并锚固，进行冷铸锚头的制作。 (2)股索的整形

整形顺序为先边跨后中跨。主要机具为夹模、夹具(内部形状为六边形)、握索器、木锤等。其中夹模、夹具、握索器为小型机具内部形状和股索的六边形基本相同，内部橡胶片通过502胶水与钢体粘连，以防止破坏钢丝表面的镀锌层。

具体操作：首先用钢筋(圆钢φ8或φ10)将钢丝束梳理平行、顺畅。后用夹具在前端基本定型，后端用夹具进行拧紧。同时用木锤敲打夹模、夹具之间的钢丝使成为

规则的六边形，夹模同时边向上滑动，达到整形的目的，间隔1.5～2.0 m用缠包带。

施工重点部位：在边跨的钢索处于自重状态下，比较容易整形，在岸顶由于自重支点的作用，钢丝的水平张力比较大，以及φ7钢丝本身刚度较大，造成了整形困难。 (3)股索的提升、横移

牵引完成后股索位于猫道的滚轮上，距主缆设计中心位置约0.8 m。在塔顶支架处将牵引握索器安装在股索上，并将握索器与挂在支架上的倒链相连，收紧倒链把股索从猫道滚轮上提起，确认全跨径的股索已离开猫道滚轮后，收放葫芦，让股索慢慢摆到主缆的中心位置。 (4)股索的入鞍

股索牵引完成后，先按牵引状态进行自然悬挂。确认股索是否有扭转现象并给予纠正，在索鞍部位的两侧安装六边形夹具，将股索及时放入索鞍内。 3.4 主缆股索的线形调整 (1)标准股索的调整

标准索为主缆架设的基准索，标准索的架设采用绝对垂度法和各标记点对应位置控制。绝对垂度指主缆测点的绝对高程，各标记点对应位置控制指长度控制。 为了尽量减少施测过程中温度的影响，测量宜在温度相对稳定的时段进行。因受温差的影响索塔顶部会发生位移，所以标准索在每次测定调整之前，应对主索塔的位移进行测量，同时基准索调整之后还需要几天观察量测。 (2)一般股索的垂度调整

基准索以外的各索称为一般索。一般索的垂度调整，采用相对垂度法和各标记点对应位置法。相对垂度测量前应将待调整束的垂度抬高200～300 mm，使其处于自由悬挂状态。调整顺序及放松方法与基准索相同。调整好的钢丝束在鞍座内必须及时固定。

一般股索的线形调整环境温度应与基准索的环境温度相一致；即使在外界温度稳定的时候，各股索的温度也不完全相同。当架设股索到一定数量而形成股索群后，股索群的平均温度与待调整束的温度也存在一定的差别。因此，在架缆过程中，应分阶段对主缆线形进行观测。 3.5 索夹和吊杆的安装

作用于桥上的荷载通过吊杆传递到主缆，吊杆与主缆通过索夹柱销连结。全桥共有索夹、吊杆各27对，索夹每件最重为594 kg。中跨吊杆间距为5 m，边跨间距为4.5 m，吊杆采用φ7-73丝成品索，最大杆力为3 000 kN。 (1)索夹的安装

主缆线形调整完成后进行索夹的安装。

利用索道运输。中跨索夹安装以猫道为施工平台，边跨索夹安装在钢梁上搭设移动脚手架为施工平台。

①检测 主缆架设完成后，解除主缆与其他附属设施的联接，使主缆处于不受约束的状态，在温度均衡、主缆摆动最小时复测主缆的中心线位置、索塔和索鞍偏移量，并作好记录，以此确定空缆状态下索夹的中心位置。

②定位 根据计算结果，利用全站仪在地面拨角观测，利用工作猫道在主缆上精确标记出索夹中心点位置。标识完成后，标记位置再用全站仪复测，进行确认。 ③安装 中跨的安装顺序为从两岸向跨中对称跳跃式安装，边跨为从锚固端向塔顶跳跃式安装。 (2)吊杆的安装

索夹安装完成后，按设计要求的程序，在猫道上完成吊杆上端的安装。

中跨吊杆的安装先将其装在工作船上并运至需安装位置，利用索道将吊杆上端提至索夹安装位置并用柱栓与索夹连接。吊杆下端的安装待钢梁提升到位后安装下端锚头螺母。

边跨吊杆的安装先将其放在已安装好的钢箱梁上，利用汽车吊或卷扬系统将吊杆上端提至索夹安装位置并用柱栓与索夹连接。吊杆下端的安装利用倒链牵引出钢梁预埋管后安装下端锚头螺母。 4 结语

在索山大桥主桥工程施工中，针对主缆架设的关键环节开展技术研究，克服了猫道架设、主缆架设、主缆股索线形调整等技术难题，圆满完成了大桥建设任务。该桥的建成为我国自锚式悬索桥施工提供了经验，增添了亮点。