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摘 要：本文概述了如皋长江大桥主梁的施工方法，详细介绍了主梁单索面牵索挂篮的设计、拼装及静载试验、悬臂浇筑施工及监控工作，重点叙述了主梁标准节段单索面牵索挂篮静载试验及悬臂浇筑施工工艺，为同类型桥梁施工提供参考。
关键词：单索面；牵索挂篮；斜拉索索力；施工监控
1 工程概况
如皋长江大桥位于如皋港G204连接线上，南起环岛东路，北接沿江公路交叉。主桥为（95﹢218﹢95）m仙鹤型双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，半漂浮结构体系。
主梁为单箱三室斜腹板箱梁，中心线处梁高2.8m，顶板宽26.5m，底板宽10.5m，顶板悬臂长度为4m。主梁采用C50混凝土，纵横竖三向预应力体系。
主塔为仙鹤造型，桥面以上塔高85m，主塔横桥向宽3.5m、壁厚1.4m，顺桥向宽12.5m～5.5m、壁厚0.7m，斜拉索锚固区设环向预应力。全桥共64对斜拉索，扇形单索面。
2 总体施工规划
主桥主梁按施工方法的不同分为4个部分：主梁0#节段、边跨现浇段、标准悬臂浇筑节段及合龙段。
主墩下部结构施工结束后，采用支架法现浇主梁0#块，然后对梁体进行锁定。安装挂篮并进行静载试验，主梁1#～8#节段对称悬浇施工，同时进行边跨现浇段施工。然后进行边跨合龙施工，并在边跨现浇段浇筑压重混凝土，再依次完成中跨9#～15#节段的施工，最后进行中跨合龙段施工。
3 单索面牵索挂篮设计
主梁标准节段悬浇施工是本工程的难点和重点，挂篮设计难度大。根据设计图纸并结合梁体截面特征及斜拉索位置，经研究决定采用复合式单索面牵索挂篮。
3.1 挂篮设计总体构思及特点
①本工程悬臂浇筑标准节段混凝土一次浇注成型，若设计成普通挂篮，一方面挂篮自重较大，另一方面对主梁整体受力不利，为此采用牵索挂篮，利用当前节段的斜拉索充当挂篮前支点，通过分次调索将已浇注的混凝土荷载传至主塔，节段施工完毕，经过体系转换，将临时连接拆除，即为永久斜拉索，从而易于控制结构的阶段应力与线形。
②单索面牵索挂篮牵索力居中作用于桥轴线附近，为确保主梁横断面线形及前端牵索两侧荷载平衡稳定，在梁体顶面两侧斜腹板上方加设辅助主梁并使其承受一定的重量。
③将横桥向分配梁与模板下方支撑桁架设为一体，同时为方便调节斜腹板、翼缘板下方的模板，桁架与次纵梁销接。
④临时牵索在提供前端垂直力的同时也提供了无效的水平力，为此挂篮设计时在主、次纵梁间的后横联结构上设置前端为斜面、后端为竖直面的钢制剪力键来平衡牵索水平分力。
⑤挂篮走行时在箱梁顶面设两组走行主梁，前部通过走行吊挂悬吊于两根次纵梁前端，后部通过固定在已浇梁段上的走行框实现“3点式”走行。
3.2 单索面牵索挂篮结构
本牵索挂篮总重量127.8t，主要由承重系统、悬吊系统、走行吊挂系统及模板系统组成。
承重平台主要由主纵梁、次纵梁、底模桁架、侧模桁架及梁顶辅助主梁组成。主、次纵梁均采用加劲钢箱梁。主纵梁是牵索的直接传力构件，长20.07m，宽度1.52m～ 2.5m渐变，高度1.4m～1.8m渐变。次纵梁是牵索的间接传力构件，长8.9m，宽0.82m，高1.8m，主纵梁分两个节段进行加工，次纵梁整体加工，二者通过φ27mm螺栓栓接。底、侧模桁架均由型钢焊接而成，桁架与纵梁通过销子连接。梁顶辅助主梁为加强型贝雷梁。
悬吊系统包括牵索锚锭系统和前、中、后吊杆两部分。牵索锚锭系统是挂篮主纵梁前端弧形首处的锚固装置，主要由斜拉索、张拉杆、承压支撑座、工作螺母、千斤顶、锚固螺母组成。前、中、后吊杆采用φ32mm精轧螺纹钢筋。
走行吊挂系统由走行主梁、前走行吊挂、后走行框组成。走行主梁为加强型贝雷梁，并在梁顶面滑道处加焊4mm厚不锈钢板，后走行框采用轴承结构。走行吊杆由φ32mm精轧螺纹钢筋和吊带销接而成。
本挂篮外模均采用钢模，内模采用竹胶板、方木加钢管支架。
4 挂篮拼装及静载试验
4.1 牵索挂篮的拼装
挂篮在0#节段施工结束后进行拼装：梁上主要进行辅助主梁、走行主梁及其相应支腿、滑道的拼装；梁下主要进行挂篮承重平台、底侧模系统的桁架及模板的拼装。
①挂篮安装前，各构件应按设计图要求进行探伤检查和试拼组装。
②拆除0#块中影响挂篮拼装的部分支架，然后搭设支架拼装平台，在平台上准确放样主、次纵梁中心线。
③依次拼装挂篮主纵梁、次纵梁、底模和侧模桁架等挂篮承重平台构件，几何尺寸检测合格后拧满全部螺栓。
④承重平台全面调整、检查验收合格后，再安装底、侧模。
⑤在0#节段梁上拼装走行主梁、辅助主梁及提升系统。
⑥通過0#节段的内中吊挂及走行主梁上的前走行吊挂，利用连续千斤顶提升挂篮，提升过程中安装主纵梁上的后走行框。
⑦挂篮定位锁定。挂篮提升就位后，通过辅助主梁前、后吊挂及主纵梁中内吊挂调整立模标高；用横向水平千斤顶调整挂篮的纵向位置；调整到位后，将剪力键与梁体抄实，收紧各吊挂吊带使挂篮与梁体牢固连成一体。
⑧安装1#节段索导管，斜拉索挂设，通过接长杆将拉索固定在主纵梁前端的承压分配梁上，并张拉至设计牵索索力。
⑨牵索挂篮模拟荷载试验。
4.2 挂篮静载试验
为模拟主梁节段悬臂浇筑施工步骤，得出主梁各阶段下的索力、线型和主梁应力实测值，同时检验牵索挂篮结构安全并测量挂篮纵梁和横梁的弹性变形值，在1#节段实施静载试验。
①测量主梁线型、塔偏位、挂篮纵梁、横梁线型及温度；
②将挂篮吊带施加预紧力，斜拉索牵索张拉到设计牵索索力，测索力、温度、塔变形、挂篮变形及主梁线型； ③对称模拟加载到主梁1#节段混凝土灌注重量的1/4，测量挂篮纵横梁的弹性变形值，检查吊带、各连接处的焊缝和螺栓、牵索头处各受力部件的安全状况；
④分级对称加载到主梁1#节段混凝土重量的1/2、3/4及1.1倍，观测项目同上；
⑤继续对称加载到主梁最重节段（15#节段）混凝土灌注重量的1.1倍，要求在加载时观测挂篮纵梁、前横梁的变形，检查挂篮主要受力部件及拼装处的螺栓和焊缝的安全状况。要求满载12h；
⑥按加载步骤反向对称卸载，直至卸载后索力放至零，然后根据试验结果调整底模标高。
5 标准节段悬浇施工工艺
5.1 挂篮走行
在新浇主梁节段顶面铺设走行轨道枕木，铺设轨道并在轨道顶面涂一层黄油做润滑剂，利用导链牵引走行、辅助主梁走行到位，用千斤顶调整其相对位置，安装后锚固并预拉；
安装两侧前走行吊挂并拉紧吊带，利用主纵梁中内吊杆及前走行吊挂将挂篮缓慢平衡下放，下放过程中，次纵梁上的中外吊杆作为保险也同步下放直至挂篮下放到走行框上完成走行前准备工作。
在走行主梁的前端焊接走行牵引千斤顶反力座，牵引采用精轧螺纹钢筋，前端穿过千斤顶，后端固定在前走行吊挂上的分配梁上，利用千斤顶使挂篮走行到位。
5.2 挂篮就位
安装中内吊挂精轧螺纹钢筋及分配梁、千斤顶，利用中内吊挂及走行主梁前吊挂上方布置的液压千斤顶将挂篮提升至设计位置，尾部利用螺旋千斤顶支顶走行框以调整挂篮底平台平面轴线位置，前端利用固定在已浇筑节段的导链调整挂篮底平台平面轴线位置；
安装中外吊挂、吊挂梁后吊挂及主纵梁后锚固系统并超垫，按设计要求进行预拉。
5.3 模板标高调整
监控单位提供的监控指令中的标高即为挂篮底模立模标高，利用辅助主梁的前吊挂及主纵梁后锚固处竖向微调，对模板标高进行调整。
挂篮立模标高应在挂篮所有锚固点锚固到位后再复测，浇筑混凝土前不得再调整锚固力，以免立模标高出现较大误差；立模标高复测时应减小温度对挂篮立模标高的影响。
5.4 斜拉索初张拉
根据主梁结构设计图紙及监控指令提供的立模标高算出索导管的坐标，现场精确放样，索导管定位后采取加固措施，防止索导管在斜拉索张拉过程中移位。
通过塔吊展索，通过卷扬机牵引索端牵引头，进行梁端拉索安装，安装锚杯螺母，使拉索临时锚固于梁端。拆除挂索时使用的牵引头，将变径套旋入锚头内。安装接长杆、张拉分配梁及撑脚、千斤顶及工作螺母，按监控指令提供的张拉力分级同步对称张拉。
5.5 混凝土浇筑及斜拉索二次张拉
斜拉索初次张拉后，进行钢筋、模板、预应力及混凝土工程施工，当混凝土浇筑至节段总量的50%时，进行斜拉索中间索力调整，索力值由监控单位提供。索力调整前、后，分别按挂篮静载试验的程序监测挂篮各控制点高程、斜拉索索力。索力调整完毕后继续进行剩余混凝土的浇筑。
5.6 索力转移及斜拉索三次张拉
节段梁体预应力张拉及压浆后进行斜拉索索力转移，将梁端斜拉索锚杯螺母拧紧，拆除工作螺母及接长杆、撑脚，索力转移至主梁上。测量主梁线形、斜拉索索力及塔偏位，以确定斜拉索第三次张拉吨位。斜拉索第三次张拉在梁端进行。
6 施工监控
监控的目的：①保证主梁纵面线形平顺，使合龙后的主梁纵面线形符合设计和规范要求；②分析各种偏差的原因及其后果，使施工过程中的每一阶段及其成桥后结构的荷载效应（即主梁、桥塔、斜拉索的内力和应力）符合规范和设计要求。
监控的要求：通过适时监控，及时修正施工参数，确保施工过程及成桥安全。施工过程中的索力调整以线型控制为准，合龙后的索力调整以满足成桥后结构内力为准。
监控的主要内容：①对主桥结构进行精细的结构分析，通过施工过程模拟分析得到施工监控理论控制数据；通过成桥阶段的使用荷载分析校验结构的安全性；②按主梁实际施工顺序得到各个施工阶段的参数，为施工过程控制提供依据；③伴随施工过程对桥梁上部结构进行实时监控，对比实测数据与理论数据，通过最优控制理论，提供下阶段施工的控制数据。
监控的主要工作包括：塔、梁应力监测；斜拉索索力监测；塔的偏位监测；主梁线形监测；结构温度场监测。
7 结语
挂篮是悬浇施工中的主要设备，是承受梁体重量和各种施工荷载的承重结构，是钢筋绑扎、混凝土浇筑施工的重要平台，其强度、刚度和稳定性从根本上决定了施工的质量和安全。主梁悬浇施工必须从挂篮设计、加工、拼装、静载试验及施工过程中的检查验收等各个方面进行监控，同时还需结合现场监控的情况进行调整，才能确保悬浇施工的质量和安全。
关键词：单索面；牵索挂篮；斜拉索索力；施工监控
1 工程概况
如皋长江大桥位于如皋港G204连接线上，南起环岛东路，北接沿江公路交叉。主桥为（95﹢218﹢95）m仙鹤型双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，半漂浮结构体系。
主梁为单箱三室斜腹板箱梁，中心线处梁高2.8m，顶板宽26.5m，底板宽10.5m，顶板悬臂长度为4m。主梁采用C50混凝土，纵横竖三向预应力体系。
主塔为仙鹤造型，桥面以上塔高85m，主塔横桥向宽3.5m、壁厚1.4m，顺桥向宽12.5m～5.5m、壁厚0.7m，斜拉索锚固区设环向预应力。全桥共64对斜拉索，扇形单索面。
2 总体施工规划
主桥主梁按施工方法的不同分为4个部分：主梁0#节段、边跨现浇段、标准悬臂浇筑节段及合龙段。
主墩下部结构施工结束后，采用支架法现浇主梁0#块，然后对梁体进行锁定。安装挂篮并进行静载试验，主梁1#～8#节段对称悬浇施工，同时进行边跨现浇段施工。然后进行边跨合龙施工，并在边跨现浇段浇筑压重混凝土，再依次完成中跨9#～15#节段的施工，最后进行中跨合龙段施工。
3 单索面牵索挂篮设计
主梁标准节段悬浇施工是本工程的难点和重点，挂篮设计难度大。根据设计图纸并结合梁体截面特征及斜拉索位置，经研究决定采用复合式单索面牵索挂篮。
3.1 挂篮设计总体构思及特点
①本工程悬臂浇筑标准节段混凝土一次浇注成型，若设计成普通挂篮，一方面挂篮自重较大，另一方面对主梁整体受力不利，为此采用牵索挂篮，利用当前节段的斜拉索充当挂篮前支点，通过分次调索将已浇注的混凝土荷载传至主塔，节段施工完毕，经过体系转换，将临时连接拆除，即为永久斜拉索，从而易于控制结构的阶段应力与线形。
②单索面牵索挂篮牵索力居中作用于桥轴线附近，为确保主梁横断面线形及前端牵索两侧荷载平衡稳定，在梁体顶面两侧斜腹板上方加设辅助主梁并使其承受一定的重量。
③将横桥向分配梁与模板下方支撑桁架设为一体，同时为方便调节斜腹板、翼缘板下方的模板，桁架与次纵梁销接。
④临时牵索在提供前端垂直力的同时也提供了无效的水平力，为此挂篮设计时在主、次纵梁间的后横联结构上设置前端为斜面、后端为竖直面的钢制剪力键来平衡牵索水平分力。
⑤挂篮走行时在箱梁顶面设两组走行主梁，前部通过走行吊挂悬吊于两根次纵梁前端，后部通过固定在已浇梁段上的走行框实现“3点式”走行。
3.2 单索面牵索挂篮结构
本牵索挂篮总重量127.8t，主要由承重系统、悬吊系统、走行吊挂系统及模板系统组成。
承重平台主要由主纵梁、次纵梁、底模桁架、侧模桁架及梁顶辅助主梁组成。主、次纵梁均采用加劲钢箱梁。主纵梁是牵索的直接传力构件，长20.07m，宽度1.52m～ 2.5m渐变，高度1.4m～1.8m渐变。次纵梁是牵索的间接传力构件，长8.9m，宽0.82m，高1.8m，主纵梁分两个节段进行加工，次纵梁整体加工，二者通过φ27mm螺栓栓接。底、侧模桁架均由型钢焊接而成，桁架与纵梁通过销子连接。梁顶辅助主梁为加强型贝雷梁。
悬吊系统包括牵索锚锭系统和前、中、后吊杆两部分。牵索锚锭系统是挂篮主纵梁前端弧形首处的锚固装置，主要由斜拉索、张拉杆、承压支撑座、工作螺母、千斤顶、锚固螺母组成。前、中、后吊杆采用φ32mm精轧螺纹钢筋。
走行吊挂系统由走行主梁、前走行吊挂、后走行框组成。走行主梁为加强型贝雷梁，并在梁顶面滑道处加焊4mm厚不锈钢板，后走行框采用轴承结构。走行吊杆由φ32mm精轧螺纹钢筋和吊带销接而成。
本挂篮外模均采用钢模，内模采用竹胶板、方木加钢管支架。
4 挂篮拼装及静载试验
4.1 牵索挂篮的拼装
挂篮在0#节段施工结束后进行拼装：梁上主要进行辅助主梁、走行主梁及其相应支腿、滑道的拼装；梁下主要进行挂篮承重平台、底侧模系统的桁架及模板的拼装。
①挂篮安装前，各构件应按设计图要求进行探伤检查和试拼组装。
②拆除0#块中影响挂篮拼装的部分支架，然后搭设支架拼装平台，在平台上准确放样主、次纵梁中心线。
③依次拼装挂篮主纵梁、次纵梁、底模和侧模桁架等挂篮承重平台构件，几何尺寸检测合格后拧满全部螺栓。
④承重平台全面调整、检查验收合格后，再安装底、侧模。
⑤在0#节段梁上拼装走行主梁、辅助主梁及提升系统。
⑥通過0#节段的内中吊挂及走行主梁上的前走行吊挂，利用连续千斤顶提升挂篮，提升过程中安装主纵梁上的后走行框。
⑦挂篮定位锁定。挂篮提升就位后，通过辅助主梁前、后吊挂及主纵梁中内吊挂调整立模标高；用横向水平千斤顶调整挂篮的纵向位置；调整到位后，将剪力键与梁体抄实，收紧各吊挂吊带使挂篮与梁体牢固连成一体。
⑧安装1#节段索导管，斜拉索挂设，通过接长杆将拉索固定在主纵梁前端的承压分配梁上，并张拉至设计牵索索力。
⑨牵索挂篮模拟荷载试验。
4.2 挂篮静载试验
为模拟主梁节段悬臂浇筑施工步骤，得出主梁各阶段下的索力、线型和主梁应力实测值，同时检验牵索挂篮结构安全并测量挂篮纵梁和横梁的弹性变形值，在1#节段实施静载试验。
①测量主梁线型、塔偏位、挂篮纵梁、横梁线型及温度；
②将挂篮吊带施加预紧力，斜拉索牵索张拉到设计牵索索力，测索力、温度、塔变形、挂篮变形及主梁线型； ③对称模拟加载到主梁1#节段混凝土灌注重量的1/4，测量挂篮纵横梁的弹性变形值，检查吊带、各连接处的焊缝和螺栓、牵索头处各受力部件的安全状况；
④分级对称加载到主梁1#节段混凝土重量的1/2、3/4及1.1倍，观测项目同上；
⑤继续对称加载到主梁最重节段（15#节段）混凝土灌注重量的1.1倍，要求在加载时观测挂篮纵梁、前横梁的变形，检查挂篮主要受力部件及拼装处的螺栓和焊缝的安全状况。要求满载12h；
⑥按加载步骤反向对称卸载，直至卸载后索力放至零，然后根据试验结果调整底模标高。
5 标准节段悬浇施工工艺
5.1 挂篮走行
在新浇主梁节段顶面铺设走行轨道枕木，铺设轨道并在轨道顶面涂一层黄油做润滑剂，利用导链牵引走行、辅助主梁走行到位，用千斤顶调整其相对位置，安装后锚固并预拉；
安装两侧前走行吊挂并拉紧吊带，利用主纵梁中内吊杆及前走行吊挂将挂篮缓慢平衡下放，下放过程中，次纵梁上的中外吊杆作为保险也同步下放直至挂篮下放到走行框上完成走行前准备工作。
在走行主梁的前端焊接走行牵引千斤顶反力座，牵引采用精轧螺纹钢筋，前端穿过千斤顶，后端固定在前走行吊挂上的分配梁上，利用千斤顶使挂篮走行到位。
5.2 挂篮就位
安装中内吊挂精轧螺纹钢筋及分配梁、千斤顶，利用中内吊挂及走行主梁前吊挂上方布置的液压千斤顶将挂篮提升至设计位置，尾部利用螺旋千斤顶支顶走行框以调整挂篮底平台平面轴线位置，前端利用固定在已浇筑节段的导链调整挂篮底平台平面轴线位置；
安装中外吊挂、吊挂梁后吊挂及主纵梁后锚固系统并超垫，按设计要求进行预拉。
5.3 模板标高调整
监控单位提供的监控指令中的标高即为挂篮底模立模标高，利用辅助主梁的前吊挂及主纵梁后锚固处竖向微调，对模板标高进行调整。
挂篮立模标高应在挂篮所有锚固点锚固到位后再复测，浇筑混凝土前不得再调整锚固力，以免立模标高出现较大误差；立模标高复测时应减小温度对挂篮立模标高的影响。
5.4 斜拉索初张拉
根据主梁结构设计图紙及监控指令提供的立模标高算出索导管的坐标，现场精确放样，索导管定位后采取加固措施，防止索导管在斜拉索张拉过程中移位。
通过塔吊展索，通过卷扬机牵引索端牵引头，进行梁端拉索安装，安装锚杯螺母，使拉索临时锚固于梁端。拆除挂索时使用的牵引头，将变径套旋入锚头内。安装接长杆、张拉分配梁及撑脚、千斤顶及工作螺母，按监控指令提供的张拉力分级同步对称张拉。
5.5 混凝土浇筑及斜拉索二次张拉
斜拉索初次张拉后，进行钢筋、模板、预应力及混凝土工程施工，当混凝土浇筑至节段总量的50%时，进行斜拉索中间索力调整，索力值由监控单位提供。索力调整前、后，分别按挂篮静载试验的程序监测挂篮各控制点高程、斜拉索索力。索力调整完毕后继续进行剩余混凝土的浇筑。
5.6 索力转移及斜拉索三次张拉
节段梁体预应力张拉及压浆后进行斜拉索索力转移，将梁端斜拉索锚杯螺母拧紧，拆除工作螺母及接长杆、撑脚，索力转移至主梁上。测量主梁线形、斜拉索索力及塔偏位，以确定斜拉索第三次张拉吨位。斜拉索第三次张拉在梁端进行。
6 施工监控
监控的目的：①保证主梁纵面线形平顺，使合龙后的主梁纵面线形符合设计和规范要求；②分析各种偏差的原因及其后果，使施工过程中的每一阶段及其成桥后结构的荷载效应（即主梁、桥塔、斜拉索的内力和应力）符合规范和设计要求。
监控的要求：通过适时监控，及时修正施工参数，确保施工过程及成桥安全。施工过程中的索力调整以线型控制为准，合龙后的索力调整以满足成桥后结构内力为准。
监控的主要内容：①对主桥结构进行精细的结构分析，通过施工过程模拟分析得到施工监控理论控制数据；通过成桥阶段的使用荷载分析校验结构的安全性；②按主梁实际施工顺序得到各个施工阶段的参数，为施工过程控制提供依据；③伴随施工过程对桥梁上部结构进行实时监控，对比实测数据与理论数据，通过最优控制理论，提供下阶段施工的控制数据。
监控的主要工作包括：塔、梁应力监测；斜拉索索力监测；塔的偏位监测；主梁线形监测；结构温度场监测。
7 结语
挂篮是悬浇施工中的主要设备，是承受梁体重量和各种施工荷载的承重结构，是钢筋绑扎、混凝土浇筑施工的重要平台，其强度、刚度和稳定性从根本上决定了施工的质量和安全。主梁悬浇施工必须从挂篮设计、加工、拼装、静载试验及施工过程中的检查验收等各个方面进行监控，同时还需结合现场监控的情况进行调整，才能确保悬浇施工的质量和安全。