大跨徑橋梁施工便橋暨貓道的施工關鍵技術

左 卿，葉 靜

(貴州路橋集團有限公司)

1 前 言

改革開放以來，我國社會主義現代化建設和各項事業取得了世人矚目的成就，公路交通的大發展和西部地區的大開發為公路橋梁建設帶來了良好的機遇，我國大跨徑橋梁的建設進入了一個最輝煌的時期，在中華大地上建設了一大批結構新穎、技術復雜、設計和施工難度大、現代化品位和科技含量高的大跨徑斜拉橋、懸索橋、拱橋、連續剛構橋，積累了豐富的橋梁設計和施工經驗。特別是2012年國務院下發了《關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》(國發〔2012〕2 號文)以來，貴州經濟社會發展迎來了嶄新的明天。隨著貴州省“6 橫7 縱8 聯”高速公路網、“縣縣通高速”及“高速公路建設三年大會戰”的實施，貴州高速公路建設步伐如火如荼，大跨徑橋梁猶如雨后春筍，相繼建成了鎮勝高速北盤江大橋、壩凌河大橋、汕昆高速馬嶺河大橋，甕安縣江界河大橋、貴遵公路烏江特大橋等，橋梁工程往往成為高速公路的控制性工程，為解決大跨徑橋梁工程施工中人、機、料的運輸，架設施工便橋顯得尤其重要。對于跨越江河及深谷的橋梁，修建盤山公路作為施工便道難度較大，且成本較高，此時，施工便橋暨貓道應運而生，貓道適用于高山峽谷之間，能夠合理利用地形，架設科學合理、安全便捷的施工便橋，縮短材料的運輸時間，提供人行通道和施工作業平臺，為大跨徑橋梁施工創造有利條件。

2 貓道的基本構造

貓道一般由承重索、扶手索、貓道纜風索、扶手網、面層鋼絲網、錨固體系即錨碇等組成。貓道一般采用單跨結構，也可以采用多跨連續跨越，寬度一般為3 ～5 m，設計跨徑視橋梁跨徑而定，兩端需錨固在橋墩承臺、墩身或其他錨碇上，需計算確定承重索的直徑、根數以及錨碇結構等。

貓道面層一般采用一層粗面網和一層細面網構成，粗面網一般采用直徑φ5.0 cm 的焊接鋼板網，以增加面層剛度，其上第二層細面網一般采用直徑φ1.0 cm 的鋼絲網，以防小工件墜落。面上每0.5 m 設置橫向防滑木條，與承重索、粗面網之間采用鐵絲捆扎，每2 m 設置橫向槽鋼;扶手索與邊承重索間豎向設置扶手角鋼以及扶手鋼板網。橫向槽鋼與豎向扶手角鋼之間采用U 型螺栓連接。

為增強貓道抗風能力，應設置橫向纜風索將主索與地面錨固體固定，增強貓道的穩定性，纜風索采用的索徑及強度等需計算確定。

3 等高支點的索力分析

3.1 等高支點的貓道布置

等高支點要求貓道兩端錨碇處于同一高程，對于大跨徑橋梁結構，常常采用連續剛構、懸索橋、斜拉橋或鋼管混凝土拱橋等橋型，橋梁結構一般設計有大體積混凝土橋臺、橋墩承臺等，可借助橋梁墩臺結構或懸索橋及斜拉橋的錨碇結構作為貓道的錨碇。貓道結構如圖1 所示。

圖1 貓道結構示意圖

3.2 擬采用索的技術參數

貓道主索分為承重索和扶手索，根據橋面設計寬度，一般承重索宜為6 ～10 根，扶手索宜為2 ～4 根。根據貓道上擬承擔的荷載情況初步選定索的直徑、鋼絲繩的股數等，查表計算出鋼絲繩的總破斷拉力等參數。技術參數主要有:直徑φ、主索根數n，單根索面積A，延米重量q，標準抗拉強度設計值σ，彈性模量E，單根鋼絲繩總破斷拉力T。若選用的承重索與扶手索直徑不一，相關參數應分別選取計算。

3.3 承重索主要設計荷載分析

根據貓道的主要功能為布置輸送管進行混凝土泵送，其荷載按線性分布，即恒載、活載均沿著承重索的跨徑分布，大小根據有關參數計算確定。

(1)恒載

貓道上的恒載主要為承重索及扶手索自重與橋面結構之和。設承重索單位重q1，扶手索單位重q2，其單位為N/m。鋼板網及鋼絲網(底層與面層)單位重q3，扶手鋼絲網單位重q4，橫向槽鋼單位重q5，扶手角鋼單位重q6，防滑木條單位重q7，輸送管及管內混凝土或其他荷載單位重q8。

恒載總計q恒= q1+ q2+ q3+ q4+ q5+ q6+ q7+ q8，單位為N/m。實際情況還有其他活載的應根據實際情況全部計入。

(2)活載

活載主要為人群荷載，按照每2 m 1 人，每人70 ～80 kg計算，動載系數為1.3，計算q活，單位為N/m。

則貓道承重索設計荷載q=q恒+q活，單位N/m。

3.4 承重索受力特點分析

式中:H 為索的水平分力;q 為索沿弧長方向的荷載集度(含恒載、活載)，為已知常數;f 為矢高;l 為計算跨徑。

由此可見，在荷載作用下，索的變形曲線為雙曲線，某點的位移與該點的水平位置x、計算跨徑l、矢跨比f 有關，與荷載大小無關。

3.5 承重索強度驗算

設O 點處的水平傾角為α0，則，承重索最大張力為Fmax，將上式代入即可求出承重索最大張力。取承重索安全系數為K，則其中T為單根鋼絲繩的最大破斷拉力(單位為N)，n 為鋼絲繩的根數，Fmax為索的最大張力，求出安全系數K，根據規范要求K應大于3.5。當K≥3.5，則承重索抗拉強度滿足設計要求;當K ﹤3.5，安全系數不能滿足要求時，需調整主索的根數n或主索的鋼絲繩斷面面積即重新選擇鋼絲繩，重復上述方法，驗算索的強度，直到安全系數滿足要求。

3.6 索長的計算

則即無應力時索長計算:s0=s－Δs。

一般地，主索工作長度取為sw=10 m，則承重索下料長度(即索長)為s下料=s0+sw=s－Δs+sw。

4 錨碇的抗拔抗滑分析

一般地，貓道承重索所受拉力往往需要通過錨碇與地基的摩擦力進行平衡，實際工作中，由于錨碇體積大，施工成本高，因此，貓道錨碇常常采用墩臺結構或懸索橋主纜的永久性錨碇。對于設計有錨碇的橋梁結構而言，貓道的荷載作用下承重索產生的拉力與橋梁結構主纜的拉力相比是微小的，此時錨碇的抗拔抗滑可以不用計算。但是對于其他橋梁結構，需要計算錨碇的受力情況，必要是需驗算錨碇體內的應力對橋梁結構的影響。錨碇計算圖示如下:

圖2 錨碇結構示意圖

(1)抗滑分析

根據錨碇與主索之間的夾角情況，主索與水平分力之間的夾角為α，則各向分力為:

FX=F×cosα，Fy=F×sinα;

設錨碇與巖體間的摩擦系數為μ，錨碇自重為G，則錨碇與巖體之間的水平摩擦力F摩擦=G ×μ，則錨碇的抗滑系數根據規范取抗滑安全系數為(K0)，當K滑=，則抗滑能力滿足要求;反之，則不滿足要求。

(2)抗拔分析

當貓道主索張力的豎向分力與錨碇自重的方向相反時，需要驗算錨碇抗拔能力;當豎向分力與錨碇自重方向相同時，錨碇抗拔能力滿足要求，勿需驗算。錨碇的抗拔系數K拔，根據規范取抗滑安全系數為(K0)，當(K0)，則抗滑能力滿足要求;反之，則不滿足要求。

此外，當選定錨碇填充材料，取合理的抗滑安全系數后，可采用反算形式計算出錨碇體所需最小體積，根據計算的錨碇最小體積合理設計錨碇結構尺寸，或根據計算錨碇體積情況確定選擇橋墩結構作為錨碇的安全儲備情況及安全風險評估。

5 結 論

大跨徑橋梁橋址區地形地貌往往較為復雜，橋梁跨越情況千變萬化，施工難度之大是普通橋梁難以相比擬的。貓道因自身的跨越能力、施工難度小等優勢，逐漸成為大跨徑橋梁施工的生命通道，因此如何科學合理、安全可靠地設計出這一通道是橋梁施工的關鍵。此外，貓道施工快捷，只需在錨碇(或墩臺結構)適當位置預埋構件后即可采用人工進行主索安裝，能快速成橋，為大跨徑橋梁施工提供操作平臺及運輸通道，是大跨徑、高難度橋梁施工的生命線。

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