第３７卷第２期 ２０１１年６月 湖南交通科技 Ｖ０１．３７ Ｎｏ．２ ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＩＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｎ．２０１ｌ 文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１ １）０２－００９７－０５ 荆岳长江公路大桥超长斜拉索全软牵引安装技术 万华 （湖南路桥建设集团公司，湖南长沙４１０００４） 摘要：斜拉索安装是大跨斜拉桥施工的关键环节，以荆岳长江公路大桥南塔超长斜拉 索安装施工为例，介绍荆岳大桥超长斜拉索全新的安装技术——超长斜拉索全软牵引安装技 术，利用该项技术有效地回避了常规施工方法易于坠索、受塔腔空间及对桥梁线形影响大 的难题。同时确保了斜拉索安全、高效、高质的安装。 关键词：斜拉桥；全软牵引；超长斜拉索；行星千斤顶；钢绞线 中图分类号：Ｕ ４４８．２７ 文献标识码：Ｂ ０ 前言 目前，国内大部分挂索施工一般采用塔端软牵 引＋硬牵引＋硬张拉和梁端软牵引＋硬牵引＋硬张 拉两种方法进行。采用第一种安装方法时，由于张 拉杆一般为脆硬材料制成，其断裂前无明显的塑性 变形，且处于高空或索导管内，无法观测，因而在实 际操作中张拉杆易断裂而导致斜拉索坠落（该事故 形、施工质量影响大，且施工监控难度大。 荆岳长江公路大桥跨江主桥采用主跨８１６ ｍ双 塔不对称混合梁斜拉桥方案，平行双索面，跨度组合 为（１００ ｍ＋２９８ ｍ）＋８１６ ｍ＋（８０ ｍ＋２×７５ ｍ）。 全桥共４×２６对平行钢丝斜拉索，其中最长索长度 为４３１．９８ ｍ，最大重量３５．９８ ｔ（见图１）。斜拉索塔 端锚固采用钢锚梁锚固型式，其最长斜拉索对应的 钢锚梁层高为２ ｍ。如此超长、重的斜拉索在如此 狭小的空间中进行安装，难度大、风险大。 荆岳长江公路大桥南主桥斜拉索施工中采用独 创的塔端全软牵引挂索施工技术，避免了以上两种 常规施工方法的缺点，安全、简捷、高效地完成了挂 丝 ７５ ． ７５ 在国内斜拉桥施工中层出不穷），同时，张拉杆的使 用受塔腔内空间的而难以操作；采用第二种安 装方法时，需在悬臂梁前端设置大型的可移动吊架， 由于该吊架一般比较重，可达４０—６０ ｔ，对桥梁线 钢箱粱段 监利（北） 混凝土箱粱段 岳阳（南）［ 引桥 ＠ 收稿日期：２０１１—０５－２３ 作者简介：万华（１９７８一），男，工程师，主要从事桥梁建设。 ＠ ＠ ＠ 图１ 荆岳长江公路大桥南主塔总体构造（单位：ｍ） ９８ 湖南交通科技 ３７卷 索任务。 式中：△ 为牵引力为 时斜拉索锚头距离锚垫板 端部中心距离； 为斜拉索长度； 为斜拉索锚板中 １ 工艺原理 仅采用柔性钢绞线作为牵引体，直接将斜拉索 锚头牵引至带帽位置后安装锚固螺帽，即先将斜拉 索牵引端工具锚牵引至塔内行星千斤顶内，用夹片 锁定钢绞线后再安装梁端锚头，然后利用塔端内的 心的几何间距；ｔｏ为斜拉索单位长度重量；￡ 为斜拉 索水平投影长度；Ｔ为挂索牵引力；Ａ为斜拉索横截 面面积；Ｅ为斜拉索弹性模量。 经计算，荆岳长江公路大桥最长索的最大牵引 力为４０６ ｔ。其单根索牵引钢绞线的数量为２５根， 长度为６４ ｍ。 大吨位穿心式行星千斤顶牵引直接连接于斜拉索塔 端锚头的钢绞线，将斜拉索锚头牵引至戴帽位置戴 帽，再拆除钢绞线牵引装置。最后安装张拉杆及张 拉千斤顶进行斜拉索的第一次、第二次张拉（见图 ２）。 复位板厂 斜拉索锚固螺母 顶升板＼＼ｆ上 下工具锚＼ Ｓ孩 ＼ 千斤顶撑脚 塔 柱 钢绞线 钢锚粱 钢牛腿 丽 压套 ＿锚 滑轮组 垫室堕 ／ 斜拉索 抱箍 图２斜拉索全软牵引安装原理示意图 ２ 施工工艺流程及操作要点 １）施工工艺流程见图３。 ２）超长斜拉索牵引钢绞线长度、数量的设置。 牵引钢绞线的长度以塔外卷扬机最大提升斜拉 索塔端锚头提升至最大高度后，塔端锚头其距锚固 位置的距离考虑一定富余量后进行确定；其斜拉索 牵引钢绞线的牵引数量按斜拉索梁端锚头已完全锚 固到位的情况下，其牵引塔端锚头至戴帽位置所需 最大牵引力确定。 斜拉索挂索索力按下式计算： ＡＬ＝Ｌ０一Ｌ＋（０９ ０）／（２４Ｔ ）一ＴＬ／ＡＥ 安装塔顶支架、布置塔顶及桥面卷扬机 １ 安装软牵引系统 ｌ 斜拉索软牵引连接 ｌ 斜拉索提升及连接塔端软牵引设备 ｌ 斜拉索展索及梁端锚固 ｌ 斜拉索软牵引（即收索） Ｉ Ｉ 斜拉索张拉 图３施工工艺流程图 ３）牵引千斤顶的配置。 牵引千斤顶的最大牵引顶推力应大于单根斜拉 索钢绞线的牵引力。 荆岳长江公路大桥斜拉索的安装过程中，选用 超大流量的油泵和大吨位穿心式行星千斤顶作为牵 引机具，此系统每１ ｈ收索达到１０—１５ ｍ左右，可 连续、高效、安全的进行斜拉索的安装。行星式千斤 顶结构见图４。 图４行星式千斤顶结构图 该行星式千斤顶由周边对称布置的４个小型千 斤顶环绕中间牵引、临时固定钢绞线的上、下工具锚 构成。斜拉索通过钢绞线利用行星式千斤顶牵引 时，周边对称布置的小千斤顶通过顶升板顶升上部 ２期 万华：荆岳长江公路大桥超长斜拉索全软牵引安装技术 ９９ 钢绞线工具锚，实现钢绞线牵引。当千斤顶油缸至 顶支架南、北侧各设置ｌ台８ ｔ卷扬机，根据实际施 最大行程位置时，千斤顶泄压，上部工具锚回缩；同 工情况走４—８道丝，作为斜拉索主要提升设备；在 时，利用下部工具锚临时锚固牵引钢绞线。直至千 桥面设置４台５ ｔ卷扬机配合斜拉索索盘在桥面上 斤顶回复至起顶位置。重复上述过程，直至斜拉索 放索及梁端牵引；上、下游塔顶各布置２台５ ｔ卷扬 锚头牵引至戴帽位置。 机用于塔内安装挂索、张拉设备和挂索过程中牵引 ４）安装塔顶支架、布置塔顶及桥面卷扬机。 钢绞线最前端工具锚；另外在桥面设置１台８ ｔ卷扬 在上、下游塔顶各安装塔顶支架。塔顶支架主 机用于移运放索架（卷扬机布置见图５）。 要由Ｉ ３６ｂ工字钢组成的三角桁架结构组成。在塔 ５）安装软牵引系统。 ］江侧 岸侧［二＝＞ 塔顶卷扬机（５ｔ） ①塔内安装软牵引设备。．在塔内锚垫板上安 板外并绑扎（该预留长度为行星千斤顶上下工具锚 装千斤顶撑脚、行星千斤顶、放置斜拉索螺母。安装 的间距，可稍微预留长点），见图７。然后在对应索 完成后，下放塔顶５ ｔ卷扬机钢丝绳作为软牵引端 的牵引丝，牵引丝通过塔柱内腔，穿过行星千斤顶、 千斤顶撑脚、拉索螺母及套筒中心延伸至塔外桥面。 塔内软牵引安装示意见图６。 图７软牵引连接示意图 道管长度多约１—１．５ ｍ的索体位置安装吊点抱箍。 吊点抱箍应有足够的长度及刚度，拧紧后抱箍与斜 拉索之间能产生足够的摩擦力，以防止抱箍受力滑 移。起吊斜拉索所需的力较大，因吊点处弯折角度 大，采取抱箍与斜拉索之间垫一层稍厚的橡胶片，且 橡胶片应稍伸出抱箍两头，同时抱箍处索体用大布 包扎，塔顶支架８ ｔ主提升卷扬机走４～８道丝与吊 图６塔内软牵引安装示意图 点抱箍连接。起吊时应２台卷扬机同时起吊，其中 ②斜拉索软牵引连接。用压套、钢绞线、工具 ８ ｔ卷扬机承受索体全部重力，５ ｔ卷扬机用于牵引 锚、夹片作为斜拉索张拉端软牵引。安装时钢绞线 端起导向作用。因此５ ｔ卷扬机一般采用单丝，若 应摊铺平整顺直，每隔ｌ一１．５ ｍ捆扎一道胶布或细 采用多丝则过大的受力会造成钢丝绳旋转而导致钢 铁丝，防止钢绞线扭转，并预留０．５～０．７ ｍ露出压 绞线扭转。软牵引连接安装示意见图８。 ｌ０Ｏ 湖南交通科技 ３７卷 图８软牵引连接及抱箍安装示意图 ６）斜拉索提升及连接塔端软牵引设备。 当牵引系统最前端的工具锚提升至塔端索套筒 将塔顶５ ｔ卷扬机钢丝绳连接斜拉索张拉端软 口时，利用塔顶５ ｔ和８ ｔ卷扬机相互配合，调整牵 牵引钢绞线，用塔顶８ ｔ卷扬机钢丝绳连接抱箍吊 引前端的工具锚至合适的空间位置并让其进入索套 点，在提升过程中５ ｔ和８ ｔ两台卷扬机相互配合牵 筒内，穿过千斤顶撑脚、斜拉索螺母。当牵引端的工 引斜拉索至相应套筒附近。随着斜拉索提升的同 具锚到达行星千斤顶内撑脚位置时，安装下工具锚 时，桥面上的放索架配合放索。斜拉索起吊时牵引 承压半圆板、定位锁板、限位螺丝。此时牵引端工具 示意见图９。 锚成为千斤顶的下工具锚，然后拆除５ ｔ卷扬机钢 丝绳，安装千斤顶的上工具锚、夹片锁定钢绞线。最 后千斤顶进油，受点力，至此斜拉索软牵引准备工作 完成。张拉端与索软牵引连接示意见图ｌＯ。 ７）斜拉索展索及梁端锚固。 斜拉索塔端软牵引准备工作就绪后，利用桥面 布置的卷扬机将放索架拖至梁端索套筒口附近，直 至斜拉索锚头完全脱离放索架。展索过程中每隔３ ～５ ｍ设置一个支承展索小车，防止斜拉索在展开 图９斜拉索起吊时牵引示意图 过程中与梁面发生摩擦而损坏斜拉索的ＰＥ保护 千斤顶 图ｌＯ张拉端与索软牵引连接示意图 层，同时小车与索体之间垫上麻布以保护拉索。待 梁端索套简的角度基本吻合，卷扬机配合将梁端锚 斜拉索完全脱离放索架后，安装抱箍。以汽车吊的 头引入锚箱锚固，此时需要的牵引力不会很大，选用 吊点为抱箍位置，当锚头牵引至索套筒口时，利用汽 两个４门３２ ｔ滑轮组，绕２—６路丝。滑轮组仍通过 车吊适当调整索体高度，使锚头自然下垂的角度与 抱箍与索体连接，为防止抱箍滑移和锚头进入套筒 ２期 万华：荆岳长江公路大桥超长斜拉索全软牵引安装技术 １０１ 过程中更好的保护索体，可在抱箍前加一根衬管，将 力传至冷铸锚杯根部。斜拉索梁端锚固安装示意见 图１１。 图１１斜拉索梁端锚固安装示意图 ８）斜拉索软牵引（即收索）。 当梁端斜拉索锚头锚固后，塔端便可开始软牵 引。此步骤为：用千斤顶端顶工具锚、夹片锁定钢绞 线（行星千斤顶进油时，上工具锚受力；回油时转换 成下工具锚受力），千斤顶顶一个行程到位；用行星 千斤顶撑脚内腔的下工具锚锁定钢绞线；退顶，重复 操作直至斜拉索锚头出锚垫板，戴好拉索锚固螺帽。 见图ｌ２。 图ｌ２斜拉索收索照片 ９）斜拉索张拉。 张拉在索塔内进行，油压表采用０．４级精度表。 斜拉索锚头被牵引到位后，戴好拉索锚固螺母。行 星千斤顶退顶、拆除软牵引设备。安装张拉千斤顶、 变径套、张拉杆，戴好张拉千斤顶上端丝杆螺母。为 防止斜拉索张拉时千斤顶油缸转动，在张拉千斤顶 与张拉丝杆问安装防扭钢板。斜拉索张拉示意见图 ｌ３ 图ｌ３斜拉索张拉示意图 根据钢箱梁悬臂端的荷载状态，斜拉索正式张 拉分２次。张拉吨位由监控与设计提供。前后２次 都必须同号的４根斜拉索同时对称张拉，以防止索 塔承受过大的弯曲应力。在张拉设备安装好以及钢 箱梁焊接完成后，进行第一次张拉。为了减少温度、 日照对张拉和梁体标高的影响，斜拉索第二次张拉 一般定在日落后３ ｈ至第二天日出之前１ ｈ进行。 张拉过程中采取分级张拉，以每１０ ｔ为一级缓慢进 行，并作好张拉记录。在张拉过程中，要不断拧紧斜 拉索的锚固螺帽，防止千斤顶回油时，斜拉索产生冲 击，损坏千斤顶和油泵。 ３ 实施效果 荆岳长江公路大桥南主桥Ｏ６＃索一２６＃斜拉索 挂索施工自２０１０年２月７日开始至４月２９ Ｅｌ，仅 用８２ ｄ顺利完成。在整个施工安装期间，未发生任 何质量、安装事故。 参考文献： ［１］陈明宪．斜拉桥建造技术［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００３． ［２］刘志辉，姜剑峰，罗勇强．荆州长江公路大桥斜拉索挂索工艺 ［Ｊ］．湖南交通科技，２００６，３２（３）：１１８—１２０． ［３］邵旭东，张欣，李立峰．斜拉索索状态的精确计算［Ｊ］，中南公 路工程，２００５，３０（１）：３３—３５．
