淺談復雜地形超高拱橋梁板纜索安裝方法

張善剛

安徽省路港工程有限責任公司

1 引言

纜索吊最初被稱為無支架吊裝，是我國20世紀70年代在大江大河上安裝拱橋節段獨創的一種架設方法。由于在江河中不需搭設支架，后來得以廣泛應用。90年代末及21世紀初，隨著大跨徑橋梁在我國大量興起，纜索吊廣泛應用到橋梁施工的吊裝中。纜索吊起吊重物后可以沿大跨徑橋梁全跨范圍內進行移動，起吊點位置不受限制，其架設速度極快、成本低，成了山區復雜地形超高大跨徑拱橋梁板安裝施工工藝。

2 工法特點

（1）前期設計中采用中墩無支架纜索吊裝施工方法施工時，塔架以橋梁全寬布置，起重小車可以在全跨徑范圍內無障礙快速移動，既可以垂直起吊又可以縱向移動。吊裝梁板時在前期對施工過程進行準確合理的數值模擬分析，在ANSYS軟件和MIDAS軟件中建立相應的模型，對π梁吊裝施工過程進行仿真分析，得出安裝時拱肋橫截面應力以及拱肋的變形，從而為梁板吊裝提供相關參數。確保了橋梁主體線型滿足設計要求，提高了吊裝的效率。

（2）本工法采用固定塔架纜索吊系統作為安裝鋼管拱橋梁板的起重設備，從鋼管拱橋中跨梁板對稱向兩邊施工，大大減少了監控量測的工作量。

（3）本工法克服了采用傳統起重設備安裝費工費時等難題。纜載吊機不能帶載在主纜上行走，只能定點進行垂直起吊，因此不適合山區粱段從兩塔側起吊后再縱向移動的需要；橋面架橋機需采用兩臺從兩端位置對稱向跨中的順序進行架設，使得線形不易控制，對主體線形影響較大，且因架橋機吊重限制，施工難度極大且效率極低，施工成本較高，同樣不能滿足工程建設需要。

（4）采用本工法安裝，有效克服了山區施工現場場地狹窄，材料及構配件運輸吊裝難度大等難題。纜索吊起吊重物后可以沿大跨徑橋梁全跨范圍內進行移動，起吊點位置不受限制，其架設速度極快、成本低。

（5）采用纜索吊系統安裝梁板，設備投入少，操作方便，工作效率高、經濟效益、安全效益、社會效益顯著。

（6）為了節約成本，提高粗徑鋼絲繩的重復使用率，減少一次性投入，采用開閉銷接式熱鑄錨進行接長，使得舊鋼絲繩的重復使用更加可行。

3 適用范圍

（1）本工法適用于山區復雜地形大跨度拱橋梁板吊裝施工，尤其是跨越“V”型深山峽谷的拱形橋梁，兩岸坡度在70°～90°之間，谷底至橋面標高處的高差達幾百米。

（2）本工法還適用于跨越江河湖泊等橋梁建筑物的安裝和施工。

4 工藝原理

纜索吊結構主要由纜索系統（承重索、牽引索、起重索）、起重小車、錨碇、塔架（含索鞍、承馬）及風纜、動力系統（牽引卷揚機、起重卷揚機）等五部分組成。起吊重物通過承重索把巨大拉力傳遞地錨結構，地錨結構作為最主要的承載結構，為纜索吊系統成敗的關鍵。預應力錨索＋錨墻結構地錨充分利用錨索與其周圍巖體的共同作用，錨固承重索。本工法梁板主要由纜索吊系統完成起吊、運輸、架梁。纜索吊安裝梁板施工程序：MIDAS軟件建模分析——纜索吊設計與施工——纜索吊機驗收與試吊——測量放樣定位——安裝永久支座——用平板掛車運梁板至安裝位置——纜索吊系統吊裝π梁就位——監控量測及驗收——橫向鋼筋焊接。

圖1

圖2 纜索安裝示意圖

5 工藝流程與施工要點

5.1 工藝流程（見圖3）

圖3

5.2 施工方案

基于現場作業條件，采用主橋的纜索吊裝系統進行π梁吊裝，考慮構件最大重量1.2倍安全系數，采用上下游纜索系統抬吊安裝。π梁通過跑車運至施工現場，按順序進行安裝。

圖4 纜索安裝布置圖

5.3 安裝順序（共14孔）

（1）順橋向先跨中后邊跨進行吊裝。

（2）橫橋向先中板后邊板。

為盡量較少π梁安裝對主拱圈線形的影響，堅持對稱平衡原則，具體吊裝順序如下。

第一步：首先吊裝拱上第7孔中板，第8孔中板，然后依次吊裝第6孔和第9孔中板。

第二步：然后吊裝第5孔和第10孔中板。

第三步：按照第二步吊裝順序依次完成后續幾孔中板的安裝。

第四步：按照第1步～第3步的吊裝順序橫橋向左右對稱依次完成每孔邊板的安裝。

圖5 橋孔編號

5.4 纜索系統施工要點

大跨度纜索吊吊裝梁板是一項高難度、高風險的施工，纜索吊的施工質量牽涉到梁板的吊裝施工安全。要嚴格控制每一道工序的施工質量，包括：

（1）地錨混凝土澆筑質量，地錨巖錨張拉質量，地錨拉帶的加工質量，地錨轉向輪加工質量。（2）塔架預埋件埋設質量，塔架拼裝質量，塔架焊接質量，索鞍質量，索鞍鞍座安裝質量，索鞍安裝質量，索鞍加固質量。（3）承重繩質量，承重繩連接質量，承重繩調整質量。（4）起重小車質量，起重小車安裝質量，上、下掛架施工質量。（5）牽引和起重系統卷揚機安裝質量，卷揚機鋼繩質量。（6）梁板吊具加工質量，梁板吊具安裝質量。（7）承重繩的熱鑄錨頭現場澆筑質量。錨頭澆筑完畢后全部按國標進行頂壓試驗，頂壓荷載為1.25倍設計荷載，頂壓后索體最大外移量必須符合國標中要求小于5mm的指標。（8）吊裝鋼管拱橋及π梁前期對全橋安裝施工過程進行準確合理的數值模擬分析，在ANSYS軟件和MIDAS軟件中建立相應的安裝過程模型，對鋼管拱橋及π梁吊裝施工過程進行仿真分析，鋼絲索采用索單元模擬。得出安裝時拱肋橫截面應力以及拱肋的變形和主橋線型，從而為鋼管拱橋π梁吊裝及監控量測提供相關參數,以指導其鋼管拱橋π梁安裝和監控量測。

主吊裝系統主跨徑313.7m，北岸后錨端跨徑為45.5m,與水平線夾角9.85°。南岸后錨端跨徑:45m、與水平線夾角19.5°，纜載吊機最大使用荷載50T，全橋設置兩套主索吊裝系統。

6 結語

（1）本方法采用固定塔架纜索吊系統作為安裝梁板的起重設備，設備投入少，操作方便，克服了采用傳統起重設備安裝費工費時等難題。減少了現場的吊裝作業量和高空作業，減少了高空作業安全風險，加快了施工進度，工作效率高、經濟效益、安全效益、社會效益顯著。

（2）采用本方法安裝，有效克服了山區施工現場場地狹窄，材料及構配件運輸吊裝難度大等難題。采用的纜索吊系統不僅僅用于梁板的安裝，還能用于鋼管拱橋其他分部、分項工程的施工，極大地節約了項目施工成本。