0 引言

　　运宝黄河大桥主桥为中央单索面混合腹板(波形钢腹板+混凝土腹板)矮塔斜拉桥，混合腹板结构具有可改善主梁截面剪力滞效应和使斜拉索水平分力分布更均的优点，但缺乏施工方面的深入研究，导致现场施工需考虑多种不确定性因素，给施工带来较大挑战。因此，研究混合腹板结构对运宝黄河大桥主桥主梁施工安全、质量和效率的影响，通过研发专用设备，并采用标准化施工工艺等实现主梁标准化、智能化施工。

　　1 工程概况

　　运宝黄河大桥主桥采用(110+2×200+110)m中央单索面混合腹板矮塔斜拉桥，为墩塔梁固结体系，主梁标准节段共21个(2～22号节段)，节段长度包括3.2,4.8m，分节示意如图1所示。主梁标准断面为单箱五室预应力混凝土箱梁结构(见图2)，中间为混凝土腹板结构，其余为波形钢腹板，梁底宽25m，梁顶宽34m，梁顶设2%双向横坡。大桥处于黄河库区，桥址处最大瞬时风速达28.2m/s。

　　图1 主梁分节示意  

　　图2 主梁标准断面  

　　2 施工难点

　　1)研发专用施工挂篮系统

　　以后支点挂篮作为主要工艺设备的混凝土梁悬臂浇筑施工方法多用于全混凝土主梁结构，对于本工程，该方法面临波形钢腹板安装难题及挂篮回退拆除时与斜拉索的干扰问题，需研发满足施工要求的专用施工挂篮系统。

　　2)采用标准化施工工艺

　　本工程主梁构造新颖，尚无针对该结构形式的成熟施工工艺可参考，增加了施工难度。标准节段箱梁施工工艺流程包括波形钢腹板吊装与匹配连接、钢筋安装、横隔板施工、顶(底)板混凝土浇筑、预应力钢绞线穿束与张拉、斜拉索挂索与张拉等，施工工序繁多，需采用标准化施工工艺，在保证施工质量的同时提高效率。

　　3 施工挂篮系统

　　针对工程特点研发多功能专用施工挂篮系统，如图3所示。挂篮采用少主桁架结构形式(4片主桁架)，与梁段质量比为0.35，自重小。在前、后横梁上设置开合装置，使挂篮回退时可避开斜拉索的干扰，解决挂篮回退问题。主桁架中部下方设有前支点装置，尾部设有锚固系统，利用已浇筑梁段支撑，由液压系统牵引挂篮行走。在挂篮底篮上设置保温支架，保证冬季施工时能形成保温系统。

　　图3 挂篮系统示意  

　　挂篮主桁架间设置纵移轨道，横移轨道可在纵移轨道上纵向移动，电动葫芦挂设于横移轨道上，实现波形钢腹板起吊、纵横移动、水平翻转、精确定位，解决其安装问题。同时，因波形钢腹板为水平运输，降低了大风速地区施工风险。

　　引入挂篮智能化监控系统，布设激光测距仪、内力传感器、姿态传感器等。搭建数据自动采集、反馈及调整系统，对挂篮行走同步性及工作状态进行实时监控并调整。开发控制平台，可实时查看挂篮行走距离、同步性、空间姿态及吊杆受力情况。

　　4 标准化施工工艺

　　主梁采用上述挂篮系统进行悬臂浇筑施工，主要包括0号块现浇段施工、无索区主梁及主塔施工、标准节段主梁施工、边跨及中跨合龙等。

　　4.1 0,1号节段施工及挂篮安装

　　0,1号节段采用墩旁托架施工，1号节段波形钢腹板采用塔式起重机吊装，精确定位后进行固定，并采用平联支撑。0,1号节段施工完成并拆除托架后采用人工配合塔式起重机的方式提升挂篮。主桁架整体拼装后吊装，底篮系统采用整体提升安装。挂篮提升完成后进行锚固就位，然后进行预压，监测并计算沉降量。

　　4.2 挂篮移动及锚固就位

　　挂篮脱模顺序为:底篮→翼缘模板→内箱室顶模板，脱模完成后进行挂篮行走。用手拉葫芦将轨道向前拖动至指定位置，调整定位后锚固，千斤顶卸载，主桁架前支点划船装置落在轨道上。由行走油缸向前推进，主桁架带动内外滑梁、底模平台共同行走到位，完成挂篮前移。手拉葫芦同步提升底篮至设计标高，吊杆螺母同步锁紧，底篮、翼缘模板等就位，完成挂篮锚固。

　　4.3 波形钢腹板定位安装

　　1)波形钢腹板吊装及初步定位波形钢腹板通过塔式起重机吊装至梁面，使用运梁小车运送，利用挂篮进行吊装。利用上节段波形钢腹板螺栓孔，采用高强度螺栓进行初步定位。

　　2)波形钢腹板定位调整根据定位测量数据，通过电动葫芦调整波形钢腹板标高，手拉葫芦配合钢丝绳调整偏距。定位调整时采用波形钢腹板速测定位器及对应的定位方法，该装置为双棱镜结构，定位器预先固定在波形钢腹板上，待钢腹板初步就位后，测量双棱镜的空间位置，根据所测数据计算钢腹板空间位置，并进行姿态调整。

　　3)钢横梁安装安装钢横梁并调整其高程及偏位。

　　4)波形钢腹板临时固定波形钢腹板标高和偏距调整完成后进行临时固定，防止施工过程中产生扰动。无索区安装波形钢腹板时，中、边波形钢腹板间采用2道槽钢进行临时加固，中波形钢腹板与钢横梁间安装斜向支撑进行临时加固。

　　5)波形钢腹板焊接节段间波形钢腹板采用搭接焊，波形钢腹板与钢横梁间采用贴角焊。

　　4.4 钢筋、模板、混凝土、预应力施工

　　由于边波形钢腹板为外包式连接形式，次边波形钢腹板为插入式连接形式，钢筋、预埋件和预应力管道安装时需与波形钢腹板安装顺序相协调，即首先安装边波形钢腹板，待底板钢筋绑扎完成后安装次边波形钢腹板，然后绑扎中波形钢腹板及顶板钢筋，最后进行模板安装和混凝土浇筑。

　　主梁现浇段模板主要分为底板模板、封头模板、压角模板、侧模、内箱顶模、翼缘板模板及内箱模板支架等，逐一安装验收完成后进行混凝土浇筑，浇筑时采用对称泵管泵送工艺，要求悬臂端允许的不平衡质量不得大于1个梁段底板自重。夏季施工时混凝土表面使用土工布覆盖，并洒水养护;冬季施工时混凝土顶面采用保温棉、保温支架、蒸汽发生器及供热管道进行养护，内腔采用暖风机和煤炉进行加热，翼缘板下方采用泡沫胶进行保温养护。

　　纵向预应力筋宜在混凝土养护、强度上升期间进行穿束，横向预应力筋应在横向波纹管安装前进行穿束，竖向预应力钢棒与主梁钢筋同时安装，合龙段底板预应力筋穿束在混凝土浇筑前进行。当混凝土强度、弹性模量均达到设计要求后，进行预应力筋张拉和预应力管道压浆施工。

　　4.5 主塔施工

　　主梁3号节段施工完成后进行主塔同步施工，首节段采用搭设脚手架施工，标准节段采用挂架法施工，装饰段采用钢模施工。

　　4.6 斜拉索安装

　　斜拉索为中央单索面，布置于主梁9～21号节段。为防止斜拉索施工时与挂篮产生空间干扰，斜拉索张拉需滞后于主梁节段施工，但滞后过多将影响宽幅主梁中央单索面结构整体受力，导致主梁混凝土面横向错台。经综合考虑和结构计算分析，取斜拉索张拉滞后于主梁2个节段施工可满足要求。

　　4.7 合龙段施工

　　合龙前对主梁梁段标高、偏位、温度、应力、索力、索塔应力等进行测量，开展48h跟踪观测，以选择合理的合龙时间。按挠度等效原则进行水箱配重，采用劲性骨架进行合龙口临时锁定。合龙段由中间向两侧对称浇筑缓凝早强微膨胀混凝土，边浇筑边卸载。

　　边跨现浇段采用落地支架施工，并采用挂篮辅助合龙，重点为合龙段波形钢腹板的安装与连接，需提前2个梁段调整钢腹板尺寸，由挂篮吊装入模，先单端连接，通过配重调整线形，待劲性骨架锁定后，栓焊合龙段波形钢腹板的另一端。

　　中跨采用挂篮辅助合龙，考虑合龙段空间需求，中间索塔墩挂篮后退，两侧索塔墩挂篮前移至待浇合龙段。

　　5 施工效果

　　运宝黄河大桥主桥于2018年6月20日顺利完成合龙，各项施工控制指标均符合精度要求。合龙前对合龙段两端进行联测，同时测量合龙口高差，除去施工临时荷载及温差的影响，各合龙口高差均控制为10mm左右。合龙后桥梁实测线形与理论线形相比，梁段标高最大误差为11mm，满足规范要求。成桥实测索力与理论索力最大误差为2.6%，满足精度要求。关键截面应力实测值与理论值吻合较好。

　　6 结语

　　根据运宝黄河大桥主桥主梁施工实际情况，研发多功能专用施工挂篮系统，结合标准化施工工艺，实现标准化、智能化施工，在保证施工安全与质量的前提下，提高施工效率。专用施工挂篮系统可实现波形钢腹板安装、梁段悬臂浇筑、挂篮智能化监控和冬季保温养护等功能，具有自重小、空间利用率高、施工协调性好、回退拆除方便等优点，对于提高挂篮操作效率、减少劳动力投入、降低高空施工风险具有显著效果。