斜拉桥长短平台牵索桂篮构造探析

斜拉桥长短平台牵索桂篮构造探析
杨大伟
摘要：自斜拉桥牵索挂蓝构造施工技术出现后，国内外采用此构造形式建设的桥梁越来越广泛，牵索桂篮是在建造现代斜拉桥时进行主粱悬浇施工的一项技术，可分为长与短平台复合型牵索桂篮。本文分析了两者构造形式及工艺区别，施工单位可根据实际工程选择应用。
关键词：斜拉桥；牵索桂篮；挂篮平台；工艺区别
引言
自1956年瑞典的Stromsund桥开创了现代斜拉桥的先例后，1975年，四川省云阳县建造了跨径为76m的云阳桥，开创了中国建造斜拉桥的历史。目前，国内施工的牵索挂篮大多根据工程需要，由施工单位自己开发设计、制造，形式很多，但归纳起来大致可按平台的长短分为两类，一类是短平台复合型牵索挂篮，另一类是长平台牵索挂篮。下面分别介绍两种不通形式牵索挂篮构造。
1 短平台复合型牵索挂篮构造
短平台复合型牵索挂篮，其结构一般由三部分组成：三角架、施工平台和悬吊伺服机构(悬吊系统、牵索系统、抗水平力系统、升降系统、走行系统、调位系统等)，如图1。

图1
1．1 三角架
三角架是梁加劲桁。梁为箱形截面．下部设有平台挂篮行走的平车轨道，上部设有吊杆横梁。设置三角架，一是可以缩短平台的长度，减轻平台挂篮的自重，减小平台挂钩处的反力：二是使平台可以在简支状态下平稳行走。
1．2 挂篮平台
挂篮平台主要由前后横梁、牵索纵梁、吊杆纵梁、普通纵梁、水平桁架和安全尾梁共六部分组成。前后横梁是平台的主要结构，它承受着节段砼、模板、支架、临时施工荷载和平台自重，要求有足够的强度和刚度。牵索纵梁是直接固定牵索和承受牵索力的结构。吊杆纵梁一是可以方便平台的升降，二是可以承受部分施工的荷载。水平桁架可将牵索纵梁传来的牵索水平力传递给抗剪销，同时也可以提高平台的刚度。
1．3 悬吊和伺服机构
1．3．1 悬吊系统：主要由前后吊杆、行走吊杆及挑梁组成
（1）前吊杆：施工阶段，承受砼的部分荷载，平台下降上升过程中，承担平台部分荷载，并在平台下降和上升过程中完成力的转换。在下降过程中，其将承受的平台荷载转换到挑梁上，在上升过程中，又将挑梁承受的荷载转换到自身上。
（2）后吊杆：施工阶段，承受砼的部分荷载，平台下降上升过程中，承担平台部分荷载，并在平台下降和上升过程中完成力的转换。在下降过程中，其将承受的平台荷载转换到挂钩上，在上升过程中，又将挂钩承受的荷载转换到自身上。挑梁：在下降过程中，将前吊杆所承受的荷载转换到自身上，使三角架得以空载平稳行走。
（3）行走吊杆：在行走过程中承受平台的部分荷载，使平台在简支状态下平稳行走。
1．3．2 牵索系统：主要由牵索接长部分和锚固部分组成。接长部分是为了适应不同角度的斜拉索便于锚固，锚固部分是为了将施工中的荷载传递给索塔锚固，微调部分是为了能精确地控制斜拉索的位置。
1．3．3 抗水平力系统：主要由剪力销组成，用于平衡由牵索产生的水平分力。
1．3．4 升降系统：主要由扁担梁、千斤顶组成。其作用一是为拆模；二是使平台系统在行走过程中不受横隔梁的影响。
1．3．5 走行系统：走行系统可以是千斤顶和拉杆．也可以使用卷扬机做动力。其作用是为了使平台挂篮系统由已成梁节段向前移动。
2 长平台牵索式挂篮构造
长平台牵索式挂篮由桁架承重系、模板系、牵索系、锚固系、走行系及调高系等六大部分组成。
2．1 桁架承重系
桁架承重系主要由纵横桁架组成格构式结构，组成承重系的纵横桁架通常采用万能杆件及部分加工件组拼而成。在砼浇注期间，所有施工荷载都通过与承重系相连接的锚固系统及牵索系统传递给主梁和索塔。
2．2 模板系统
模板系统主要由底模、侧模、开箱内模、闭箱内模组成。底模通过纵、横分配梁直接连接在主桁上，施工及转移时始终随桁架系统一起工作，模板采用型钢及钢板焊接而成；外侧模除了由于各索锚头处因锚头的三向坐标随索的交角不同而变化必须采用部分木模外，其余均采用型钢和钢板焊成：内模由于有横梁相隔，模板均由横梁上人孔拆出，故一般采用轻巧易拆的专用模板。
2.3 牵索系统
牵索系统由异形接头、牵引杆、吊耳、水平调整螺杆、扁担梁、元宝梁及千斤顶组成。吊耳位于主桁锚固滑槽内，元宝梁与吊耳之间采用转轴联接，异形接头一端与缆索铸锚联接，另一端与牵引杆联接．在元宝梁与扁担梁之间安置千斤顶。牵索系统的主要作用是将挂篮前端的荷载直接传至斜拉桥主塔上．以减少挂篮作用在主梁上的荷载。在安装时通过千斤顶调整缆索到正确位置，并完成体系转换，即施工时缆索锚固于挂篮上，施工后缆索锚固于斜拉桥主梁上。
2．4 锚固系统
锚固系统由侧锚、中锚和后锚三部分组成。两侧锚固系统主要由垫梁、垂直联杆、斜向联杆、锚梁、分配梁、扁担梁及千斤顶组成。垫梁放在已成主梁顶板上，垫梁与主梁间垫橡胶垫，以增加摩擦力；垂直联杆与斜向联杆一端锚固在主桁处的锚梁上，另一端锚固在垫梁上，并与扁担梁联接；在垫梁与扁担梁间设有千斤顶，用来安装和拆除锚固系统。该系统的作用主要是将挂篮的尾部与斜拉桥梁进行锚固联接，以增加挂篮与主梁之间的连接刚度。
2．5 走行系统
走行系统由滑块、滑槽及走行轮组成。滑块安装在桁梁的走行牛腿上，滑槽铺在斜拉桥主梁顶面，走行轮安装在尾端的调高楔块上。该系统的主要作用是当挂篮施工完工一段后．将其转移到另一段。
2．6 调高系统
调高系统由两种类型楔块组成，一种位于挂篮主桁尾端横梁上．另一种位于挂篮的中间横梁上，它们主要由楔块、楔座、对拉螺栓组成。上楔座与斜拉桥主梁底面接触，下楔座与桁梁联接．在上下楔座间安装楔块和对拉螺栓．其作用是调整挂篮标高到设计位置，而且尾部调高楔块在走行时又可用作走行轮的安装架，采用这种调高系统，锚杆下可以不用砂箱。
3 短平台复合型牵索挂篮施工工艺
3．1 挂篮安装
将挂篮三角架及后锚构件吊上桥面，并安装三角架，在主梁1号、2号的适当位置预设四个吊孔，用倒链或千斤顶将组拼成整体的主桁承重系统和模板系统整体提升到安装位置，先安装牛腿挂钩等伺服系统部分，再安装走行部分，使其行走到位，之后提升挂篮并锚固，经检查无误后，浇筑砼。
3．2 挂篮前移
等梁段砼强度符合张拉条件后，张拉各向预应力束，张拉斜拉索，完成体系转换(如图3，将临时锚固在挂篮上的斜拉索锚固到主梁上)；利用前后吊杆，将平台下降一定高度(使挂篮平台平移时不受横隔梁影响)，并完成力系转换；将吊杆所受的荷载转移到后挂钩和挑梁上(如图4)；移动三角架到下一梁段，使用千斤顶使挑梁所受的力转移到走行吊杆上；利用千斤顶及拉杆移动平台到下一梁段，安装前后吊杆，并利用前后吊杆提升挂篮；安装剪力键，并将挂篮斜拉索临时锚固在挂篮上，安装钢筋、预应力束和模板，经检查无误后，浇注砼。

图 2

图 3
4 长平台牵索挂篮施工工艺
4．1 挂篮安装
挂篮安装如短平台复合型牵索挂篮。
4．2 挂篮前移
在张拉、压浆、体系转换完成后．解除斜向联杆的连接，装上中支点及反顶轮处的千斤顶，中支点处利用垂直联杆、扁担梁、千斤顶等部件，使挂篮下降，中支点处每下降20cm，反顶轮处便顶起20cm，安装楔块，如此反复循环，使挂篮挂钩降落到滑槽内，拆除垂直联杆，安装并利用千斤顶和拉杆使挂篮前移，挂篮到位后，拆除反顶轮，中支点处安装垂直联杆和千斤顶，利用千斤顶使挂篮上升，挂篮每上升20cm．反顶处随即使用丝顶下卸20cm，直至挂篮提升到位。将斜拉索临时锚固在挂篮上使挂篮成为简支，安装钢筋、预应力束和模板，检查无误后，浇注砼。
5 结语
三角架结构本身增加了挂篮结构的质量，使桥面施工空间减小；三角架在走行过程中使用平衡重，增加了挂篮结构的荷载，没有充分利用主梁本身的强度，故不可取，应改为压轮。长平台牵索式挂篮一般由万能杆件组拼而成．由于杆件易得，其摊销成本一般较低：长平台牵索挂篮外形尺寸较大．与主梁连接的刚度大．桥面施工的空间也较大。长平台牵索挂篮在下降和提升平台过程中．为使挂篮保持水平，需不停地调整反顶轮处的楔块；在行走过程中，挂篮荷载全部由挂钩承受，反力大，对主梁结构本身要求高；除垂直联杆外．根据平衡斜拉索的水平分力而设计的斜向联杆，在施工中也需预留孔洞，且精度要求较高。
参考文献
【1】王武勤．第十四届全国桥梁学术会议论文集【M】．上海：同济大学出版社．2000．
【2】沈成章．武汉长江二桥技术总结【M】．北京：科学出版社．1998．
【3】林元培．斜拉桥[M]．北京：人民交通出版社，1994．