懸索便橋施工技術

孫峰梅

(中鐵十九局集團有限公司，北京 100176)

1 工程概況

黃山廣宇大橋位于黃山市屯溪區新安江中游，主橋橫跨新安江，為5跨連續梁，跨徑為52 m+70×3 m+52 m;主橋橋面與新安江河床高度約20 m。主橋連續梁施工采用懸灌施工。

當地水文、氣象情況:本地區屬于亞熱帶氣候，汛期集中在7月～9月份，經常出現暴雨伴隨大風天氣發生，春秋季有時也會突降暴雨。新安江水位受地表水直接影響，汛期經常突發洪水，洪水暴漲10多米，經當地水利部門統計，五年一遇洪水就淹沒駁岸濱江路，洪水暴漲超過15 m。特別是新安江上游地區為森林區，洪水中飄浮較多較大樹木。

新安江洪水對河中建筑物沖毀危害極大，據當地有關部門記錄，以前已發生多次河中施工中建筑物被洪水沖毀，造成重大損失。

廣宇大橋工期要求，必須跨越一個汛期。如何保證汛期河中臨時結構物不被洪水沖毀成為本橋施工中的重點之一。

2 施工便橋建造

根據施工要求，下部構造安排在汛期前完成，懸灌施工設備—掛籃安裝也必須在汛期前完成。但梁部懸灌施工所需材料等必須依靠便橋提供，工程對施工便橋的要求:必須能夠抵抗洪水沖擊，滿足施工材料運輸需要以及懸灌施工時滿足泵送管道鋪設需要。同時從經濟上要降到最低。

便橋比選:1)考慮采用軍用便橋，但從抗洪水沖擊及經濟上成本太高舍棄此方案;2)考慮采用鋼管樁便橋，同樣抗洪水沖擊無法保證，跨徑小，墩柱高而多，成本亦很高;3)采用懸索便橋，可滿足大跨徑布設，同時解決了材料垂直運輸問題。

經從經濟上特別是從抗洪水沖擊上取舍方案，最終選定懸索便橋施工方案。

懸索便橋施工結構布置便橋施工布置見圖1。

圖1 黃山大橋懸索施工便橋總體布置示意圖（單位：m）

便橋平面布置:便橋軸線與主橋軸線平行，便橋與主橋間凈距3 m，以避免便橋影響主橋懸灌施工，便橋位于主橋的下游，以利于抗洪。便橋橋面寬2．5 m。

便橋地錨設置:便橋兩端地錨采用鋼筋混凝土制作。

便橋墩布置:便橋墩位于主橋墩下游橫軸線上。便橋墩采用碗扣式腳手架搭設，橋墩橫向寬5 m，縱向3 m。便橋墩基礎采用50 cm厚混凝土，嵌巖。主橋基礎布設圍堰時，將便橋墩基礎包圍在內，避免便橋墩基礎施工時重新作圍堰。便橋墩基礎混凝土內預留與便橋墩立桿連接鋼管。

便橋橋面布置(見圖2):橋面承重主索采用7根φ21．5光面鋼絲繩平行分布，鋼絲繩間間距40 cm;上面布設鋼管骨架，鋼管采用腳手架材料，縱向2根布置在兩側，橫向鋼管間距3 m，橫向鋼管分別與每根主索連接固定;在鋼管骨架上縱向間距40 cm鋪設半圓竹片，半圓竹片與鋼管骨架綁扎牢固;在半圓竹片上鋪設竹片筏作為橋面;橋面副索布置在橋面兩側上方，每側采用1根φ21．5光面鋼絲繩，副索每間距3 m采用豎向拉桿與橋面外側主索及鋼管骨架連接。橋面兩側采用鐵絲網做成防護網。

圖2 便橋斷面結構示意圖

施工便橋建成后，承擔著施工人員通道，及作為材料運輸通道，以及作為懸灌施工泵送混凝土鋪設通道;經受了在泵送混凝土施工的同時多人運輸5根近百米鋼絞線的檢驗，以及在橋面上拆卸清理堵塞的泵送混凝土管，以及經受了近10 m深洪水沖擊，由于上游主橋墩阻擊洪水及漂流物，造成便橋墩處洪水形成漩渦回流，便橋墩未見任何變形。

3 本工程采用懸索便橋體現的優點

1)避免了洪水沖擊造成財產損失，確保了工程正常施工。2)極大的降低工程成本，不僅便橋結構簡單投入少，而且便橋主要材料均為周轉性材料。3)解決了材料水平、垂直運輸及泵送管道鋪設平臺等問題，經濟實用。4)鋼絲繩具有良好的伸展、收縮性，當荷載過大時伸長加大撓度，提高承載能力。

4 采用懸索便橋施工注意事項

1)便橋首先應根據施工特點確定最大施工荷載，并根據荷載確定地錨、橋墩、拉索根數。2)便橋主要荷載應位于橋軸線布置，防止偏心受壓傾覆。3)便橋橋面鋪設材料應采用吸水性較小的材料，降低荷載;便橋兩側防護網應采用透風性好的材料如鐵絲編織等。4)便橋兩端應設置警示牌，顯示允許最大通行、施工荷載;禁止在橋上吸煙、明火作業防止火災發生;不良天氣狀況嚴禁通行。5)橋面主索、副索與便橋墩連接處應固定，防止滑動磨損鋼絲繩。6)設專人負責對懸索便橋進行檢查，重點檢查地錨穩固性、鋼絲繩連接處、鋼絲繩受力變形情況等。7)為降低便橋擺動，可采用拉繩等將便橋與結構物拉結。

5 懸索便橋檢算

以檢算主索為例:T≤［σ］·n/K。其中，T為鋼索實際拉力;［σ］為鋼絲繩允許拉力;n為采用鋼絲繩根數;K為安全系數。

便橋計算荷載分為自身結構荷載(鋼索自重、橋面結構荷載)和施工荷載(計劃使用時施工人員、材料運輸、設備鋪設等最大荷載組合)，折算成線性荷載ω。

5．1 計算中跨懸索的拉力T

計算中跨懸索的拉力T(見圖3)。

圖3 中跨平衡圖式

中跨懸索的兩端支點近似等高的狀態，在均勻分布荷載ω的作用下，主纜呈曲線狀態。由于纜的截面抗彎剛度甚小，可以忽略不計，此時其平衡條件為:

豎向反力V=1/2·L·ω。

跨間彎矩:

此彎矩由纜在支點處的水平拉力H與彎矩點纜的中心至支點的縱矩y所組成的力偶所平衡。即:

在荷載只是豎向的條件下，纜在任何一點的水平分力都是一個常數，總是相等的。它的求得，可取在跨中的彎矩平衡條件:x=L/2，y=f代入式(1)，式(2)。

5．2 計算邊跨懸索的拉力

計算邊跨懸索的拉力見圖4。

圖4 邊跨平衡圖式

參照計算中跨懸索的拉力可得:

其中，L1為斜纜在跨中點至兩端支點連接的弦線的豎向距離。

6 懸索便橋的推廣應用

懸索便橋可用于大跨度跨河、跨山谷地形，要求運輸荷載不大的運輸通道，便橋墩可借助正式結構墩柱上，降低施工成本。