山区大跨度悬索桥加劲梁施工工艺分析

郑国荣

(湖南省吉茶高速公路建设开发有限公司，湖南吉首416000)

0 前言

悬索桥又名吊桥，是指以受拉主缆为主要承重构件的桥梁结构。其结构构造一般包括基础、塔墩、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及桥面结构等。和其他桥型相比，悬索桥作为主要承重构件的主缆承受拉力，具有较为合理的受力形式，随着跨度的增加，悬索桥的材料用量和截面增量比其他桥型要小得多。悬索桥的大跨度、优美的外形和造价的经济性使得其在桥梁工程界中越来越受到重视。

1 山区大跨度悬索桥的特点分析

山区地形复杂且多伴有高深的峡谷，在其间修建桥梁通常采用大跨悬索桥一跨跨过。目前，国外修建的山区大跨悬索桥还比较少，而随着我国“五纵七横”国道主干线的山区路段和大通道的建设，山区大跨度悬索桥建设已经开始起步，这就使得研究分析山区悬索桥的特点，积累山区大跨悬索桥的研究经验非常有意义，山区悬索桥主要有以下几个特点［1］:

1)常采用隧道式锚碇。与重力式锚碇相比，隧道式锚碇成本低，且可以减少开挖量和混凝土用量，能更好保护自然环境和节约投资。

2)山区风场独特。山区修建的大跨悬索桥一般都会跨越较大峡谷，对属于风敏感性的大跨悬索桥来说，山区地形的复杂性造就其风场的独特性。

3)加劲梁采用钢桁梁。这是由于在山区交通不便，且一般山区都地形陡峭，大型钢箱节段无法通过山区现有等级不高的公路运输，只能采用单件运输、现场组拼的桁架式结构，可以降低运输难度，避免大件运输。

4)加劲梁施工独特。目前国内外山区特大跨悬索桥加劲梁施工中，桁架式结构施工和架设缺乏足够经验，加劲梁的施工也是山区特大跨径悬索桥施工中的难点。

本文重点研究山区钢桁加劲梁的架设施工技术。

2 山区大跨度悬索桥加劲梁架设工艺分析

由于山区峡谷或河流水面窄，水浅，甚至无水，运梁船只不能达到梁段待安装位置的正下方，因而山区大跨度悬索桥加劲梁架设无法采用以往跨越大江大河上的悬索桥加劲梁架设的跨缆吊机施工方法［2］。目前山区大跨度地锚式悬索桥加劲梁架设主要有缆索吊装法［3］、桥面吊机法［4］、索轨滑梁法等。

2.1 缆索吊装架设加劲梁

缆索吊装法采用增设的缆吊系统实现加劲梁的水平和垂直运输，架设次序通常由跨中向两桥塔方向进行，国内900 m以下的山区悬索桥加劲梁架设常采用该工艺，如湖北沪蓉西四渡河大桥(主跨900 m)，贵州北盘江大桥(主跨636 m)等。

由于大跨度地锚式悬索桥一般均有高索塔，大锚碇，只要配备了缆索系统就构成了缆索吊机施工的条件，不需要另外单独建立索塔和锚碇，可节省大量施工成本，且缆索吊机架设法对环境的适用性较强，起吊能力较大，可进行加劲梁梁段的整体吊装，加劲梁施工过程中的杆件应力较小，质量容易控制，且空中作业时间少，施工安全得到保证。但随着悬索桥跨径的增大，加劲梁节段自重加大，缆吊系统的起吊能力需增大，缆跨跨径增大后，承重索直径显著增大，各种索数增多，施工过程中容易绞索，垂度增大后索塔仍需要增高，增大了施工成本，随着桥梁跨径的进一步增大，跨缆吊机的起吊重量将会受到一定的限制，施工安全风险增大，经济性降低。

2.2 桥面吊机法架设加劲梁

桥面吊机法用桥面运梁小车将梁片运至已安装的加劲梁的前端，利用桥面吊机吊装就位进行安装，架设次序通常由两桥塔向跨中进行。采用桥面吊机施工时，常采用大段刚接，分段设铰工艺，桁架杆件实现空中拼装，日本修建的部分悬索桥采用了该方法，国内贵州坝陵河大桥(主跨1 088 m)成功使用该方法架设了加劲梁。

该法虽然节省了支承在主缆上的跨缆吊机，但桥面吊机造价较高，需要增设临时吊索，更换不同的吊具，且只能进行杆件或桁片拼装，不能进行节段拼装，且加劲梁由于支承桥面吊机而增大截面，施工过程中的荷载控制了永久结构的设计，增加了永久结构的造价。由于钢桁梁杆件或桁片在空中悬拼，空中作业时间增长，增加了施工风险，施工工期相应增长。

2.3 轨索滑梁法架设加劲梁

采用节段拼装，整体吊装的方式安装;以主缆及永久吊索作为支撑，在吊杆下方设置水平运梁索道，锚固于两岸岩体;分别在两岸组拼钢桁梁标准节段;通过运梁小车将单个节段在运梁索道上纵向运输就位至永久吊索下方，用跨缆吊机或其他起吊设备提升钢桁梁，退出运梁小车，节段对接并销接吊索，逐节段由跨中向两岸对称施工，直至全桥贯通。悬索桥加劲梁采用该工艺，可实现主梁节段的整段运输，可大幅度减少主梁的空中作业工作，大大节省施工工期，降低施工成本，更易于控制质量，提高施工安全，为山区特大跨度悬索桥主梁施工提供了一套更先进、经济、高效且成熟的施工工艺，解决了山区特大跨度悬索桥主梁施工困难的难题，是山区特大跨度悬索桥施工领域的一重大新方法，且施工的机具为常规设备，易于操作和控制，具有重要推广应用价值。轨索移梁方法只应用于矮寨悬索桥，目前工艺仍是初次使用阶段，要大量推广还需要全面、系统的总结成功经验，不断改进和创新，将会大大的推动我国山区悬索桥的发展。

另外，国外也曾想用顶推施工方法进行加劲梁的架设，但后来经过论证由于顶推架设法的施工设备、材料大幅度增加，施工工序复杂，加劲梁的架设工期缩短不多等原因而未被真正采纳使用。

3 结论和展望

1)缆索吊机施工加劲梁为国内外成熟施工技术，从经济性和实用性分析，900 m以下的山区大跨度悬索桥采用该工艺施工加劲梁总体比较经济。

2)桥面吊机施工山区大跨度钢桁加劲梁不受地形限制，为成熟施工技术，但施工荷载控制了钢桁加劲梁永久结构用钢量，其施工工期相对较长，施工成本较高。

3)轨索滑梁施工钢桁加劲梁为矮寨悬索桥独特的施工工艺，是山区特大跨度悬索桥加劲梁施工领域的一重大新方法，具有重要的推广应用价值，将会大大的推动我国山区悬索桥的发展。

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