山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁施工工藝分析

鄭國(guó)榮

(湖南省吉茶高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，湖南吉首416000)

0 前言

懸索橋又名吊橋，是指以受拉主纜為主要承重構(gòu)件的橋梁結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)構(gòu)造一般包括基礎(chǔ)、塔墩、錨碇、主纜、吊索、加勁梁及橋面結(jié)構(gòu)等。和其他橋型相比，懸索橋作為主要承重構(gòu)件的主纜承受拉力，具有較為合理的受力形式，隨著跨度的增加，懸索橋的材料用量和截面增量比其他橋型要小得多。懸索橋的大跨度、優(yōu)美的外形和造價(jià)的經(jīng)濟(jì)性使得其在橋梁工程界中越來(lái)越受到重視。

1 山區(qū)大跨度懸索橋的特點(diǎn)分析

山區(qū)地形復(fù)雜且多伴有高深的峽谷，在其間修建橋梁通常采用大跨懸索橋一跨跨過(guò)。目前，國(guó)外修建的山區(qū)大跨懸索橋還比較少，而隨著我國(guó)“五縱七橫”國(guó)道主干線的山區(qū)路段和大通道的建設(shè)，山區(qū)大跨度懸索橋建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始起步，這就使得研究分析山區(qū)懸索橋的特點(diǎn)，積累山區(qū)大跨懸索橋的研究經(jīng)驗(yàn)非常有意義，山區(qū)懸索橋主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)［1］:

1)常采用隧道式錨碇。與重力式錨碇相比，隧道式錨碇成本低，且可以減少開(kāi)挖量和混凝土用量，能更好保護(hù)自然環(huán)境和節(jié)約投資。

2)山區(qū)風(fēng)場(chǎng)獨(dú)特。山區(qū)修建的大跨懸索橋一般都會(huì)跨越較大峽谷，對(duì)屬于風(fēng)敏感性的大跨懸索橋來(lái)說(shuō)，山區(qū)地形的復(fù)雜性造就其風(fēng)場(chǎng)的獨(dú)特性。

3)加勁梁采用鋼桁梁。這是由于在山區(qū)交通不便，且一般山區(qū)都地形陡峭，大型鋼箱節(jié)段無(wú)法通過(guò)山區(qū)現(xiàn)有等級(jí)不高的公路運(yùn)輸，只能采用單件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組拼的桁架式結(jié)構(gòu)，可以降低運(yùn)輸難度，避免大件運(yùn)輸。

4)加勁梁施工獨(dú)特。目前國(guó)內(nèi)外山區(qū)特大跨懸索橋加勁梁施工中，桁架式結(jié)構(gòu)施工和架設(shè)缺乏足夠經(jīng)驗(yàn)，加勁梁的施工也是山區(qū)特大跨徑懸索橋施工中的難點(diǎn)。

本文重點(diǎn)研究山區(qū)鋼桁加勁梁的架設(shè)施工技術(shù)。

2 山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁架設(shè)工藝分析

由于山區(qū)峽谷或河流水面窄，水淺，甚至無(wú)水，運(yùn)梁船只不能達(dá)到梁段待安裝位置的正下方，因而山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁架設(shè)無(wú)法采用以往跨越大江大河上的懸索橋加勁梁架設(shè)的跨纜吊機(jī)施工方法［2］。目前山區(qū)大跨度地錨式懸索橋加勁梁架設(shè)主要有纜索吊裝法［3］、橋面吊機(jī)法［4］、索軌滑梁法等。

2.1 纜索吊裝架設(shè)加勁梁

纜索吊裝法采用增設(shè)的纜吊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加勁梁的水平和垂直運(yùn)輸，架設(shè)次序通常由跨中向兩橋塔方向進(jìn)行，國(guó)內(nèi)900 m以下的山區(qū)懸索橋加勁梁架設(shè)常采用該工藝，如湖北滬蓉西四渡河大橋(主跨900 m)，貴州北盤(pán)江大橋(主跨636 m)等。

由于大跨度地錨式懸索橋一般均有高索塔，大錨碇，只要配備了纜索系統(tǒng)就構(gòu)成了纜索吊機(jī)施工的條件，不需要另外單獨(dú)建立索塔和錨碇，可節(jié)省大量施工成本，且纜索吊機(jī)架設(shè)法對(duì)環(huán)境的適用性較強(qiáng)，起吊能力較大，可進(jìn)行加勁梁梁段的整體吊裝，加勁梁施工過(guò)程中的桿件應(yīng)力較小，質(zhì)量容易控制，且空中作業(yè)時(shí)間少，施工安全得到保證。但隨著懸索橋跨徑的增大，加勁梁節(jié)段自重加大，纜吊系統(tǒng)的起吊能力需增大，纜跨跨徑增大后，承重索直徑顯著增大，各種索數(shù)增多，施工過(guò)程中容易絞索，垂度增大后索塔仍需要增高，增大了施工成本，隨著橋梁跨徑的進(jìn)一步增大，跨纜吊機(jī)的起吊重量將會(huì)受到一定的限制，施工安全風(fēng)險(xiǎn)增大，經(jīng)濟(jì)性降低。

2.2 橋面吊機(jī)法架設(shè)加勁梁

橋面吊機(jī)法用橋面運(yùn)梁小車(chē)將梁片運(yùn)至已安裝的加勁梁的前端，利用橋面吊機(jī)吊裝就位進(jìn)行安裝，架設(shè)次序通常由兩橋塔向跨中進(jìn)行。采用橋面吊機(jī)施工時(shí)，常采用大段剛接，分段設(shè)鉸工藝，桁架桿件實(shí)現(xiàn)空中拼裝，日本修建的部分懸索橋采用了該方法，國(guó)內(nèi)貴州壩陵河大橋(主跨1 088 m)成功使用該方法架設(shè)了加勁梁。

該法雖然節(jié)省了支承在主纜上的跨纜吊機(jī)，但橋面吊機(jī)造價(jià)較高，需要增設(shè)臨時(shí)吊索，更換不同的吊具，且只能進(jìn)行桿件或桁片拼裝，不能進(jìn)行節(jié)段拼裝，且加勁梁由于支承橋面吊機(jī)而增大截面，施工過(guò)程中的荷載控制了永久結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，增加了永久結(jié)構(gòu)的造價(jià)。由于鋼桁梁桿件或桁片在空中懸拼，空中作業(yè)時(shí)間增長(zhǎng)，增加了施工風(fēng)險(xiǎn)，施工工期相應(yīng)增長(zhǎng)。

2.3 軌索滑梁法架設(shè)加勁梁

采用節(jié)段拼裝，整體吊裝的方式安裝;以主纜及永久吊索作為支撐，在吊桿下方設(shè)置水平運(yùn)梁索道，錨固于兩岸巖體;分別在兩岸組拼鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段;通過(guò)運(yùn)梁小車(chē)將單個(gè)節(jié)段在運(yùn)梁索道上縱向運(yùn)輸就位至永久吊索下方，用跨纜吊機(jī)或其他起吊設(shè)備提升鋼桁梁，退出運(yùn)梁小車(chē)，節(jié)段對(duì)接并銷(xiāo)接吊索，逐節(jié)段由跨中向兩岸對(duì)稱(chēng)施工，直至全橋貫通。懸索橋加勁梁采用該工藝，可實(shí)現(xiàn)主梁節(jié)段的整段運(yùn)輸，可大幅度減少主梁的空中作業(yè)工作，大大節(jié)省施工工期，降低施工成本，更易于控制質(zhì)量，提高施工安全，為山區(qū)特大跨度懸索橋主梁施工提供了一套更先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、高效且成熟的施工工藝，解決了山區(qū)特大跨度懸索橋主梁施工困難的難題，是山區(qū)特大跨度懸索橋施工領(lǐng)域的一重大新方法，且施工的機(jī)具為常規(guī)設(shè)備，易于操作和控制，具有重要推廣應(yīng)用價(jià)值。軌索移梁方法只應(yīng)用于矮寨懸索橋，目前工藝仍是初次使用階段，要大量推廣還需要全面、系統(tǒng)的總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，將會(huì)大大的推動(dòng)我國(guó)山區(qū)懸索橋的發(fā)展。

另外，國(guó)外也曾想用頂推施工方法進(jìn)行加勁梁的架設(shè)，但后來(lái)經(jīng)過(guò)論證由于頂推架設(shè)法的施工設(shè)備、材料大幅度增加，施工工序復(fù)雜，加勁梁的架設(shè)工期縮短不多等原因而未被真正采納使用。

3 結(jié)論和展望

1)纜索吊機(jī)施工加勁梁為國(guó)內(nèi)外成熟施工技術(shù)，從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性分析，900 m以下的山區(qū)大跨度懸索橋采用該工藝施工加勁梁總體比較經(jīng)濟(jì)。

2)橋面吊機(jī)施工山區(qū)大跨度鋼桁加勁梁不受地形限制，為成熟施工技術(shù)，但施工荷載控制了鋼桁加勁梁永久結(jié)構(gòu)用鋼量，其施工工期相對(duì)較長(zhǎng)，施工成本較高。

3)軌索滑梁施工鋼桁加勁梁為矮寨懸索橋獨(dú)特的施工工藝，是山區(qū)特大跨度懸索橋加勁梁施工領(lǐng)域的一重大新方法，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值，將會(huì)大大的推動(dòng)我國(guó)山區(qū)懸索橋的發(fā)展。

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