橋梁工程中的懸索橋鋼桁架加勁梁施工技術探討

摘要：懸索橋是山區跨越峽谷一種常用的橋梁類型，具有造型美觀、跨越能力大等優點。在懸索橋鋼桁架施工中，加勁梁是一個非常重要的組成部分，對橋梁工程質量有比較大的影響。文章以澧水特大橋為例，制定了懸索橋鋼桁架加勁梁施工方案，然后對纜索吊機進行了合理的布置，最后對鋼桁加勁梁安裝施工技術進行了探討。

關鍵詞：懸索橋加勁梁；鋼桁架；纜索吊機；橋梁工程；工程質量 文獻標識碼：A

中圖分類號：U448 文章編號：1009-2374（2017）04-0102-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.052

當前懸索橋加勁梁主要采用鋼箱梁截面和鋼桁架梁截面兩種形式，這兩種加勁梁各有自己的優、缺點。例如：鋼箱梁在單層橋面應用可以直接在頂板上完成橋面鋪裝施工，過程中不需要設置縱橫梁，鋼材用量少，箱梁風阻力系數小。而鋼桁架梁適用于雙層橋施工，具有良好的透風性和抗扭性，但鋼桁加勁梁山區施工運輸條件和現場拼裝難度大。為了保證施工質量，山區懸索橋多使用鋼桁加勁梁進行。本文重點對懸索橋鋼桁架加勁梁施工技術進行探討。

1 工程概況

澧水特大橋主橋采用單跨簡支鋼桁架懸索橋，主纜跨徑布置為200+856+190m。主纜橫向間距為28m，花垣岸為滿足路線需要，主纜自塔頂至錨碇處間距由28m漸變為38m，在平面上呈八字形。全橋采用69對鋼絲繩吊索，吊索標準間距為12.0m，端吊索至索塔的距離為20m。鋼桁梁全長為854m，桁高6.5m，桁寬28.0m，節間長度6.0m，在橋塔下橫梁處設豎向支座及橫向抗風支座，跨中設柔性中央扣。索塔采用門式框架結構（兩塔高度分別為137.488m、123.192m），兩岸錨碇均采用重力式錨碇，兩岸引橋均為30mT梁。澧水特大橋總橋型布置為9×30mT梁+856m單跨鋼桁架懸索橋+2×30mT梁，橋梁全長1194.20m。太平村橋上部結構為5×30mT梁。主橋鋼桁加勁梁跨徑為856m，橋面系寬24.5m，鋼桁加勁梁全寬28m。主索中心距為28m，吊索標準間距為12m。鋼桁加勁梁索塔處設豎向支座、橫向抗風支座。鋼桁加勁梁包括鋼桁架和橋面系。鋼桁架由主桁架、主橫桁架、上下平聯及抗風穩定板組成；主桁為帶豎腹桿的華倫式結構，由上弦桿、下弦桿、豎腹桿和斜腹桿組成。桁高6.5m，桁寬28m，節間長度6m，一個標準節段長度12m由2個節間組成，在每個節間處設置一道主橫桁架。

2 施工場地特點和現場施工條件

本區以侵蝕型構造地貌為主，主要表現為丘陵、低山形態，路線走廊帶受巖性、構造控制顯著，地形起伏較大。可溶性巖石地區地表多具喀斯特地貌特征，分布有大型巖溶漏斗、落水洞、大型溶洞等巖溶形態。山間及山前臺地、谷地等低洼處地面高程一般為160～300m，丘陵、低山等山體地面高程為300～800m，地面橫坡一般為5°～50°，局部地段坡體近直立分布。勘探設計文件顯示，張家界岸邊坡穩定性良好，花垣岸邊坡穩定性較好；張家界岸主塔位巖溶輕微發育，兩岸錨錠及塔位僅發現小的豎直溶蝕裂縫及小溶洞，未見大的溶蝕空洞及巖溶通道發育；基坑開挖后，可視其巖溶發育的具體情況進行適當的加固處理（砼澆筑、灌漿等）；本橋位區地處河流峽谷臺地，地下水埋深大，對本橋影響小，但雨季基礎施工巖溶地下水滲流至基礎有一定的不利影響，基礎施工盡量避開。根據現場實際開挖情況，張家界岸巖溶裂隙較發育，巖體較破碎，錨碇、索塔處均存在溶洞，在開挖過程中及時和監理、設計單位溝通，進行了必要的補充勘探，確定不良地質的處理方案。

3 懸索橋鋼桁架加勁梁施工

3.1 鋼桁加勁梁安裝方案的確定

一般懸索橋的鋼梁安裝主要有3種方法，分別為采用纜載吊機、采用橋面吊機、纜索吊機進行安裝，這3種安裝方法均有自身的優點及缺點，現就3種方法在本橋鋼梁安裝的適用性進行分析。

3.1.1 采用纜載吊機安裝鋼桁加勁梁。纜載吊機具有良好的起重能力，在主纜上行走靠自身完成，整個過程操作簡便，可以有效降低勞動人員的工作強度，使用效率高，安裝工期短。但是由于纜載吊機的重量較大，纜載吊機必須在塔頂附近裝卸；跨中首段梁安裝必須在纜上行走至跨中，這就要求索夾需完成安裝工作，最重要的是在使用纜載吊機對鋼梁節段整體吊裝時，本橋施工區地形陡峭，地勢落差較大，橋面設計標高與谷底地面高差達300m左右，施工場地無法滿足鋼梁整體運輸及垂直起吊的要求，因而本橋不宜采用纜載吊機進行鋼桁加勁梁安裝。

3.1.2 采用橋面吊機安裝鋼桁加勁梁。在使用架設單元桁片法安裝鋼桁架加勁梁時，要比纜索吊機整體安裝更加的靈活、快捷，且使用單元桁片架設法進行施工時對運輸場地要求不高。但是由于橋面吊機安裝鋼桁片時，單個節段的梁體安裝時間較長，花垣岸索塔附近地形無法滿足橋面吊機安吊要求；吊機施工難度較大。由于本橋采用由中跨向兩個邊跨對稱吊裝鋼桁架加勁梁，故不宜采用橋面吊機安裝，因此該方案不能使用。

3.1.3 采用纜索吊機進行鋼桁加勁梁安裝。采用纜索吊機進行鋼桁加勁梁是當前山區一種比較成熟的施工技術，相較于前兩種施工方案，使用纜索吊機安裝鋼桁加勁梁時可以在地面上將鋼桁加勁梁拼裝成整體節段后進行吊裝，可以顯著提高施工進度和施工質量，大大降低施工安全風險。同時，鋼桁加勁梁可由纜索吊機起吊后水平運輸安裝，從而避免了橋位施工場地的限制因素。綜合進行分析對比后本工程確定采用纜索吊機進行本橋鋼桁加勁梁安裝。

3.2 纜索吊機布置

3.2.1 跨徑布置：結合本橋兩岸地形，考慮貓道影響及塔頂寬度限制，兩岸錨碇處設置地錨吊帶錨固承重繩。纜索吊機主跨856m，張家界邊跨233m，花垣岸邊跨226m。

3.2.2 塔架、地錨：在主塔塔頂位置設置纜索吊機塔架，塔架采用型鋼拼裝，塔架總高為12m（含索鞍），塔架與塔頂門架連接，以增加塔架整體的穩定性；纜索吊錨碇利用兩岸主橋錨塊C30混凝土，設置地錨吊帶錨固承重繩。

3.2.3 鋼桁梁最大重量：主梁為鋼桁架梁，單片加勁梁最大重為117t。

3.2.4 吊速及吊重。起吊速度：V牽引=8m/min，

V起吊=2m/min；設計吊重：160t。

3.2.5 承重索。承重索設兩組，每組由8Φ56（6×37S+IWR）鋼繩組成，空纜垂度58.6m（未上跑車），重載垂度75m，空索矢跨比1/15，重載矢跨比1/12。主索最低點距跨中梁段頂27m，上、下游兩組天線對稱于橋軸布置，間距34m，處于貓道外側。

3.2.6 起吊系統。采用Φ36鋼絲繩在上、下掛架間繞8線后，鋼繩的一端經過花垣岸索塔塔架上索鞍進入重力錨后的20t起重卷揚機，另一端固定于張家界岸地錨，共設獨立起吊系兩套。

3.2.7 牽引系統。利用主纜架設時設置的主副卷揚機，Φ36牽引繩一端經跑馬滑車牽引轉向輪導向固定于塔頂，另一端通過塔頂塔架上轉向輪進入20t牽引卷揚機；共設置四套牽引系。

3.3 鋼桁加勁梁安裝施工流程

3.3.1 在張家界岸設置鋼梁單元桿件存放區及拼裝場地，利用龍門吊機結合汽車吊進行鋼梁卸車、試拼裝及轉運。場地內設2條拼裝線，每條拼裝線布置3個拼裝臺座，160t和30t龍門吊各一臺。考慮到鋼桁架梁在工廠制作時已經進行過預拼裝和精度檢驗，因此鋼桁梁現場二次拼裝按照“1+1”的方式來進行，并在施工過程對拼裝精度進行了控制，確保可以恢復到工廠預拼裝期間的線性和拼裝精度。

3.3.2 采用纜索吊機按照從跨中向兩側的吊裝順序依次對稱吊裝B3～B70梁段。

3.3.3 采用蕩移法安裝索塔根部B1、B72梁段。

3.3.4 利用纜索吊機安裝兩岸B2、B71合龍段，全橋合龍。

3.3.5 由于主纜不斷變形，全橋桁梁節段間采用螺栓臨時連接。

3.3.6 鋪設橋面板，首先從兩岸索塔處向跨中鋪設中間的4排橋面板，形成一條吊車和汽車通道，再利用中間通道鋪設邊板。

3.3.7 進行橋面系恒載等代荷載的壓重施工。

3.3.8 等代荷載壓重施工完畢后，按照從跨中向兩側順序依次拆除主桁架上弦臨時鉸，對高強螺栓摩擦面進行重新涂裝，將桁梁單元進行剛接。

3.3.9 待所有接口都剛接完畢后即可撤去等代荷載，施工橋面系及附屬工程。

3.3.10 按照設計圖紙要求，在鋼桁架安裝完畢后各拼裝梁段之間采用臨時連接，然后進行橋面系等代恒載的壓重施工，完成拼裝節段之間的剛接，撤去等代荷載再進行橋面系施工。本項目要求工期為30個月，按照上述工序要求，很難在要求工期內完工。此外，在鋪設橋面板之前在鋼桁架上壓重，壓重工作量大，操作困難，作業安全風險高，易污染鋼結構表面，對現場第二道面漆的粘接力、面漆的耐久性有影響。因此要在完成鋼桁架梁安裝后直接先鋪設橋面板，然后在橋面板上進行剩余恒載（濕接縫、欄桿、橋面鋪裝）的等代荷載壓重，完成鋼梁的剛接，撤去等代荷載，澆筑橋面板濕接縫，進行其他橋面系施工，該工序調整后可以節約40天工期。

4 結語

綜上所述，本工程在使用上述方法進行加勁梁的架設施工后取得了良好的施工效果，施工過程中系統穩定、架梁速度快，施工質量符合設計規范要求，具有一定的借鑒參考價值。

參考文獻

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作者簡介：曾德江（1972-），男，四川瀘縣人，中交路橋華東工程有限公司中級工程師，研究方向：路橋施工技術。

（責任編輯：王 波）