单塔单侧悬挂曲线悬索桥项目控制要点探析

朱德强

（厦门市市政建设开发有限公司， 福建 厦门 361000）

1 节点二桥梁工程概况

厦门山海健康步道景观提升工程是为民办实事的重要项目，连接原有的地面步道系统形成完整的慢行步道系统，其空间利用率高、安全舒适的步行环境、灵活多样空间形态等特征优势。山海健康步道的“创新之道”主要体现在步道沿线设置的七座节点桥梁，桥梁设计感十足，造型新颖，从设计到建造工艺都属国内首创仍至世界之最，形成一桥一景。节点桥梁的建造对参建各方既是机遇，也是挑战。节点二桥梁通过国际方案征集中标、由丹麦 DW 方案团队设计的这座节点桥梁桥型新颖，采用的是“单塔（大倾角铰结支承型 V 塔）+单侧悬挂（空间单索面）+曲线悬索桥体系（柔性桥面体系）”，其跨径达到 216.7 m，建成后属同类型人行桥跨径世界之最，桥塔与主梁通过 2 根主缆和 4 根背索以及 34 根悬挂索形成自平衡漂浮体系（图1）。

图1 节点二桥梁结构示意图

2 完备缜密的前期设计

2.1 分项试验研究是项目有序开展的保障

因桥梁跨径大、体系复杂且为空间异形索承人行桥结构，在厦门多台风且高抗震设防的桥位环境下，项目前期组织及协调设计单位、结构咨询团队、分项试验（包括抗风、抗震、减振）研究各高校团队、施工监控团队、特殊产品设备厂家等国内外一流的设计咨询团队（专家），攻艰克难、大胆创新，逐一攻破如Φ140mm 密闭高钒索及索具制作与安装、Φ600mm 球铰支座制作与转动性能、超大跨单侧索承结构体系抗风减振等技术难题，完成了从桥型方案效果图到实际桥梁的完美变身，实现了继德国盖深凯尔人行桥（153m 跨径）、上海迪士尼星愿桥（120m 跨径）之后的该类型人行桥世界级跨径的挑战。前期过程中调用国内外的技术专家团队提供强有力的技术支撑，充分实验、论证、复核优化，怀揣着对技术质量严谨审慎的心态是工程建设者的初心。如梭形桥塔下的Φ600mm 球铰支座在市政桥梁上国内外应用罕见，关于球铰支座的转动形态及受力状态没有成熟数据及经验可查，为了更好的指导桥梁施工及成桥阶段的安全运营，委托第三方检测单位通过球铰支座足尺 1:1 模型的荷载加载模拟试验，结合试验取得的参数分析结论作为施工具体方案及工况监控指令细化的重要指导依据。

2.2 密闭高钒索（含索具）比选（新材料把控）

主缆是悬索桥体系的重要受力、传力构件，索承结构的重要生命线，为了满足节点桥梁造型轻巧美观、重要构件防腐耐久及后期管养等要求，主缆设计采用密闭高钒索（锌铝稀土镀层密闭索）这一新材料（原主要用于大跨度公建设施的受力构件，运用环境的新挑战）， 根据桥梁结构受力的需要（Φ 140mm 密闭高钒索）结合整体工期的安排，组织了对国内索材（具）厂家的调研考察、工程实例的考察求证（北京冬奥速滑馆及铜仁奥体中心等国家级大型项目）、制作安装的专项专家论证会、设计验收技术指标的国内标准转换、制作过程的全过程旁站监管、第三方检测单位检测等一系列完整的论证比选过程，体现了过程管理中的全面、细致。

2.3 国内首创背索张拉实现体系转换施工方案

桥梁上跨仙岳路及海沧大桥引桥等城市快速路，桥位环境交通繁忙，仅仙岳路导流岛的实施场地空间有限，在复杂的桥位环境下如何顺利且安全地实现体系转换，是大跨异型人行桥建设要面对和解决的核心问题。施工单位进场后，即组织参建各方一方面收集梳理相关工程案例的经验（如上海迪士尼的星愿桥采用的落梁法、厦门山海健康步道节点三的落梁法及国外相关同类型桥梁的背索张拉法），另一方面基于试验充分论证、缜密验算，经过多轮针尖对麦芒的讨论、咨询、优化再论证之后，明确采用“V 塔支架安装就位+背索张拉实现体系转换”的桥梁总体施工方案，最终顺利赶在台风季到来之前顺利完成了体系转换，是节点二桥梁基于桥梁结构体系和桥位建设环境下的创新尝试。

3 关键工序精心策划

（1）针对国内采用新材料、突破性大尺寸的 140mm 密闭高钒索产品。各参建单位的驻厂人员全程跟踪每批构件加工质量，严格把控浇筑工艺、加强试验检测及出厂前成品索预、超张拉等工艺流程。成品供货前按设计要求送第三方检测进行静载、疲劳、蠕变及索夹抗滑移的实验，确保满足设计及规范的要求。

（2）钢结构厂家考察。根据桥梁桥位环境交通繁忙、实施场地空间有限的特点，项目前期钢结构厂家考察重点放在对钢结构安装施工经验丰富的厂家。

（3）人行振动和风致振动的控制措施（设置阻尼器）。桥梁为独塔单索面曲线悬索桥，主桥跨度大且主梁采用钢箱梁结构，具有阻尼小的特点。因此必须通过对行人激励下的人致振动问题进行研究、评价行走舒适性，并提出合适的减振措施。本桥模态振型耦合现象严重，不仅有主梁与桥塔、主缆耦合振型，还有主梁竖向与侧向耦合振型，现场实测表明实际耦合现象比理论值严重。根据国内外人致振动控制经验，本次采用调谐质量阻尼器(Tuned Mass Dampers，TMD)进行减振。桥塔塔顶横向与顺向出现明显风致涡振，结合试验研究，通过桥塔内部设置 TMD 减振装置控制桥塔的涡激振动问题。

（4）项目五方责任主体的里程碑节点清晰明确。在体系转换的重要工序上体现的尤其明显，体系转换前明确各参建方（具体到个人）的职责，在监控单位统一指令下顺利完成了节点二桥梁最为关键的国内首创的“背索张拉”体系转换工艺。

4 施工难点与工艺优化

（1）锚具脆性破坏。对设计单位设计采用的锚具锚杯形式及材料组成没有充分了解收集结合国内铸造、锻造的工艺质量生产现状并进行针对性地分析论证，对设计单位的室内索结构材质应用于室外的适用性预判不足，困难认识不足，实际上桥梁最终材质、工艺变更是通过多次考察及技术论证后，采用室内索结构与室外桥梁锚具材质相结合的方式。应该来说，国内采用新材料、突破性大尺寸及工艺，要在项目前期利用充分的时间通过论证、试验等科研课题。短时间内利用国外成熟工艺及标准，未结合国内厂家实际工艺和加工水平，当前阶段铸件产品合格率较低，但从某种意义上来讲推动了国内铸造行业的创新与进步，加快新材料新工艺技术更新的步伐。

（2）水平推力试验。桥梁的结构体系最终的主缆力通过桥台（主缆）锚碇传力至两侧山体，对桩基的水平承载力及抗推刚度提出较高要求，但受限于场地空间及对传统桩基验收的 理解，在成桩后才进行水平静载试验验收，经过一波三折的试验、论证、加固再试验后，最 终桩基通过试验验收，满足设计要求。总结该类型的桥梁地基、基础是根本，除了对桥位基础处现状管线的探摸排查确定可实施性外，对桩基（地基）特殊受力要求的试桩明确土力学参数、逐孔逐桩详勘亦需要在项目前期未雨绸缪，充分调查清楚。

5 消除安全短板、依法施工

（1）安全事故，偶然中有必然，美国著名安全工程师海因里希提出的“300∶29∶1”海因里希事故法则"。这个法则意为:当一个项目过程有 300 起隐患或违章，必然要发生 29 起轻伤或故障，另外还有一起重伤、死亡或重大事故。

（2）安全作为建筑工程施工中的主要内容，其以人身安全、设备安全及建设安全为核心要素，但个人认为安全管理就是控制不可控的原则，安全管理不应该仅仅停留在“安全三宝”的管理上，可以更细心发现更多的存在安全隐患点，针对节点二桥梁的特性，在工程安全隐患的监管上，我们对桥梁的观景平台高边坡（绿化防护之前）、桥梁支架临时支撑体系每周进行一次沉降位移观测沉降位移进行观测。

（3）依法施工是基本要求，这是项目组织顺利的基本前期条件。项目仅是红线范围的“批文”，它必须遵守其红线范围内所有固有物态的法规、法律等，如环保、电力通信、铁路、交通等。

6 施工注意事项

（1）索体锚端锚具与桥梁钢焊接问题。桥梁的索承结构综合暴露出索体锚端、或索材等采用高强铸钢材质与桥梁钢之间的现场焊接延迟裂缝问题，除提高对钢结构桥梁焊接工艺评定的要求外，还应充分结合施工方案、焊接施工场地条件等对上述重要连接位置的构件形式（铸件或钢锚箱）、材质、连接形式进行充分的试验、论证，并在现场通过质量把控、第三 方检测验收等多措施保证节点质量，提高安全储备。

（2）未结合BIM 应用，耳板纠偏工作难度大。桥梁在设计方案阶段运用 BIM 技术建立空间模型，提前发现平面化表现图纸可能潜在的问题，起到校核设计的作用，避免图纸设计变更；但在施工配合阶段，针对空间索承结构的空间几何特性，若能充分利用 BIM 技术对悬挂索在主缆索夹及桥面梁耳板进行空间仿真模拟定位，就能校核分析悬挂索索夹及主梁耳板的现场安装角度与理论监控值存在的偏差，提高现场定位安装的精度、减少纠偏工作量，更高效地推动项目实施进度。

（3）管理项目，应该要用可逆性思维来分析、判断。如桥梁 V 塔支架和临时缆风锚锭基础都根据运营后的需求，按照临永结合的方式，相应保留砼基础结构。

（4）学会如何加强对监理单位的管理。监理单位是项目实施过程中主要监督、控制者之一，如何加强对监理人的管理，确保监理认真、负责的监管工程，确保监理活动处于受控状态，是项目经理的主要任务之一。

（5）尊重各方。项目各方都是系统不可或缺的要素。

7 结束语

节点二桥梁从前期设计、分项试验研究，过程中体系转换桥梁施工方案明确、密闭高钒 索产品选用、阻尼器设置以锚具脆性破坏等难点，项目设计到建造工艺都属国内首创仍至世界之最，虽然在索具的制作工艺上有所曲折，但是最终仍是实现了对应世界级桥跨的索体直径的世界级别挑战，在索材料加工精度、现场安装精度上都出色了完成了既定任务要求，为同类型项目积累了丰富项目管理经验，提供了有意义的参考：1、熟悉了新材料、新工艺的采用流程及相关工作。2、推动了高钒密闭索等新材料在桥梁上的应用。3、实现了国内背索张拉体系转换在悬索桥上的首次应用。4、认识到 BIM 技术在空间结构中的重要作用。