麗香鐵路金沙江大橋：輕盈“猛虎”躍大江

馬永紅

云南省麗江市與迪慶州（州府為香格里拉市）之間，有一道由湍急的金沙江水沖滌出來的、極窄的陡峭峽谷，因傳說有猛虎躍過，故人稱“虎跳峽”。千百年間，虎跳峽以奇景吸引著數(shù)不盡的游人，但跳過虎跳峽的虎，何曾有人遇見？現(xiàn)在，躍峽的“虎”真的來了——麗香鐵路金沙江大橋。該大橋于2015年10月開工，2020年10月合龍。讓我們一起來看看這只“虎”吧！

火車要過江

虎跳峽麗江岸有玉龍雪山，香格里拉岸有哈巴雪山，兩岸山崖平均坡度大于40度。高山之間的深切峽谷幾乎沒有平地。而山風(fēng)作為這里的“原住民”，常年在峽谷中肆意游蕩。

峽谷底部的兩側(cè)有路，是兩車道的景區(qū)公路。若有滾石，砸人、砸車的命中率會極高。

這樣的山谷，想跳過去的老虎——首先它得是矯健的，如此才能在陡坡上站穩(wěn);其次它應(yīng)是輕盈的，這樣才不會踩落山石;第三它須是體壯的，不然會被風(fēng)吹歪了身形;第四它還該是“透風(fēng)”的，否則產(chǎn)生的風(fēng)阻將產(chǎn)生可怕的破壞力——真難。

但是，我們現(xiàn)在需要有一只“老虎”跳過峽谷去，不論多難。

因?yàn)榛疖囈獊砹恕?/p>

2014年10月，麗（江）香（格里拉）鐵路宣布動工開建。這條全長不足140千米的高原鐵路是典型的山區(qū)鐵路，需要在穿山越澗中推進(jìn)，橋隧比高達(dá)72.9%，施工難度非常規(guī)鐵路工程可比。過金沙江時(shí)，列車剛于右岸穿出隧道，即刻又要鉆入左岸的隧道。兩岸隧道口相距924米，與江面垂直距離約250米。這里，就是虎跳峽，顯然，虎跳峽需要一座橋。這座橋應(yīng)該像傳說中矯健的老虎一樣一步跨過峽谷，還必須具有以下特點(diǎn)：輕盈、體壯、透風(fēng)。

誰能當(dāng)“猛虎”

最輕盈的橋型莫過于懸索橋。

懸索橋又叫吊橋，由源自中國的古老索橋發(fā)展而來?，F(xiàn)代懸索橋主要由主纜索、主塔、錨碇（dìng）和主梁4個(gè)部分組成。

主纜索，就是又長又結(jié)實(shí)的繩子，抗拉經(jīng)拽，是懸索橋的標(biāo)志性構(gòu)件。理論上，繩子有多長，橋就可以建多長。主纜索一般來說有兩根。

主塔，其實(shí)是支架。主纜索從一頭牽至另一頭，中間會自然下垂，為保證最低下垂點(diǎn)與水面之間有足夠的距離，就需要用主塔（支架）把主纜索頂起來。理論上，主纜索越長，主塔就會越高。主塔可能有一座、兩座或更多座。

錨碇，是蹲著的大力士，它們在兩頭緊緊拽住主纜索。

在主纜索上安裝吊桿（攝影/ 謝明）

安裝首片主跨梁段（攝影/ 姚思超）

安裝最后一片主跨梁段（攝影/ 姚思超）

主梁，是鋪設(shè)橋面的功能構(gòu)件。它需要直接承受來自橋面的一切荷載，然后傳導(dǎo)給主纜索——因?yàn)橹髁菏峭ㄟ^一根根吊桿懸掛在主纜索上的——再由主纜索傳導(dǎo)給主塔和錨碇，最后由大地吸收化解。

懸索橋可以沒有水中墩，不必考慮溝澗的深切程度和水流的湍急程度。而且，它極簡的造型與超強(qiáng)跨越能力，非常適合運(yùn)輸不便、自然條件苛刻的高原山區(qū)。

因此，在虎跳峽這個(gè)長924米、深250米的尺寸框定的空間里，懸索橋是“猛虎”的最優(yōu)選擇。

但是，相對于其他橋型來說，懸索橋柔性有余，剛性不足，雖已在公路橋梁領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但在鐵路橋梁上尚缺乏經(jīng)驗(yàn)。

2014年的時(shí)候，中國還沒有一座鐵路懸索橋，全世界也屈指可數(shù)。

要過江的火車，能接受一位“溫柔”的“猛虎”嗎？

如何讓“猛虎”虎虎生威

恒定的荷載是絕對的存在，承載能力卻是可以改變的相對值。不論“猛虎”多么“溫柔”，它都是“虎”，我們只要提高它的剛性，讓它足夠威猛就可以了。

麗香鐵路金沙江大橋鋼桁梁（攝影/ 謝明）

火車和火車行駛帶來的荷載不能改變，我們就來改變橋好了。

924米的區(qū)間，根據(jù)計(jì)算，懸索橋兩塔之間的跨度為660米。這將是世界上最大跨度的鐵路專用懸索橋。

橋型確定、跨度確定，主塔高度自然也確定了，我們還能改變什么？主梁。

主梁是“猛虎”的脊梁骨和軀體。

對于這副脊梁骨來說，行駛的火車不能是可壓塌它的雪山，而應(yīng)該是輕松奔跑的貓咪。只有這樣，“猛虎”才能虎虎生威。那么，設(shè)定火車是奔跑的貓咪，就能計(jì)算出大橋主梁該有的數(shù)值。

最后，大橋的主梁決定采用鋼桁（héng）梁。全橋由71個(gè)節(jié)間鋼桁梁拼裝組成，每節(jié)間重量都在320噸左右，鋼桁梁總重超過2.2萬噸——這是世界上單位重量最大的鋼桁梁之一。在有這樣脊梁骨的肩背上奔跑，火車真的僅是一只貓咪。

那么，鋼桁梁又是什么梁？

桁，又叫“檁（lǐn）”，是又直又硬的棍子;桁架，就是用棍子搭成的用于架空的受力結(jié)構(gòu)。由此可知，“鋼桁（架）梁”就是由一根根鐵棍子（桿件）組拼成的梁體，組拼的原則是以三角形區(qū)格為基本框架，因?yàn)槿切螌儆凇皫缀尾蛔凅w系”。

這座大橋的鋼桁梁為何特別重？因?yàn)樵阼旒艿拿總€(gè)約等于等邊三角形的框架中都增加了一根豎桿，桿件密度增大，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

桿件密度增大，梁體依然鏤空——最透風(fēng)的梁莫過于鋼桁梁——我們不要忘了，還有風(fēng)。

如此，有著鏤空“虎紋”的“猛虎”在圖紙上呈現(xiàn)出來。

看“猛虎”如何躍過峽谷

圖紙上的“猛虎”如何在現(xiàn)實(shí)中躍過峽谷？我們單來看看主梁的架設(shè)。

頂推

大橋是雙塔三跨懸索橋，兩主塔之間為主跨，兩主塔外側(cè)為兩個(gè)邊跨。邊跨的下方是陡峭的山坡，材料運(yùn)輸艱難，在此施工對坡下的景區(qū)公路安全也是極大的威脅。于是，邊跨鋼桁梁采用頂推法施工。

具體怎么操作？

先在兩岸橋臺處搭設(shè)施工平臺，平臺上設(shè)置由千斤頂和滑板等組成的頂推裝置。

然后，鋼桿件一根根運(yùn)送到平臺上，現(xiàn)場組拼成鋼桁梁節(jié)間后，由頂推裝置向主塔方向頂推。頂推完成一個(gè)節(jié)間，后方再接著組拼下一個(gè)節(jié)間，組拼完成繼續(xù)頂推。如此循環(huán)往復(fù)，直至邊跨鋼桁梁架設(shè)完成。最后的最大頂推重量超過3000噸。

頂推施工的好處之一是，將對梁下區(qū)域的影響降到了最低。

纜載吊裝

主跨鋼桁梁是通過吊桿懸掛在主纜索上的，所以需要自中間往兩邊對稱地一點(diǎn)一點(diǎn)掛到吊桿的下端。怎么掛呢？這座橋采用的辦法是用纜載起重機(jī)吊裝。

纜載吊裝不能一根根吊裝桿件，而需要在預(yù)拼場將桿件拼成一個(gè)個(gè)鋼桁梁節(jié)段。為提高功效，大部分梁段以兩個(gè)節(jié)間一組拼裝，它們長24.4米、高12米、重640噸。

這時(shí)，一臺了不起的橋梁裝備登場了——纜載起重機(jī)。顧名思義，這臺起重機(jī)是由纜繩承載的。

因場地受限，麗香鐵路金沙江大橋纜載起重機(jī)的扣塔（支架）只能立在建成的主塔上，纜繩兩端也只能錨固在山體上。這相當(dāng)于在未建成的懸索橋上方先建起一座臨時(shí)的“懸索橋”。這座“懸索橋”的塔頂距山腳下的鋼桁梁預(yù)拼場垂直距離330米，最大吊重可達(dá)800噸。2020年時(shí)，這是世界上起吊高度最大、吊重最重的纜載起重機(jī)。

麗香鐵路是滇藏鐵路的重要組成部分，對區(qū)域資源深度開發(fā)意義重大。它的控制性工程——麗香鐵路金沙江大橋，跨越了“茶馬古道”最難以逾越的金沙江天塹，是世界首座大跨度鐵路專用懸索橋。大橋的建成拓寬了山區(qū)鐵路選線的彈性，為跨越高山險(xiǎn)谷提供了寶貴的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

協(xié)助組稿：《施工技術(shù)（中英文）》編輯部