試析懸索橋大跨度索道安裝新技術

張宗華

摘要：由于國內對大跨徑的懸索橋作業研究技術處于起步發展階段。因此，國內與國外發達國家的先進懸索橋工藝研究技術研究水平存在一定差距。不過，當前隨著橋梁建筑市場貿易準入制度的入市對接，國內關于懸索橋工藝技術交流及施工成果也有著顯著提高?；诖?，現代施工企業應能更加強懸索橋的質量建設，確保大跨徑懸索橋項目施工在保障技術研究成果的同時，保證整體懸索橋工藝作業質量，以促進懸索橋項目施工能夠盡快早日投產，創收高度價值與社會效益。

關鍵詞：懸索橋；大跨度；工藝；安裝；質量

國內尚存的大跨徑懸索橋項目非常之多，諸如西陵長江大橋、南京長江四橋、虎門大橋、舟山西堠門大橋等，其施工技術成果相對可靠，并在國內外市場中同類項目的競爭力水平較高。不過，由于大跨徑懸索橋項目的技術工藝下各道工序作業存在較多難點與技術細節問題。特別是大跨度懸索橋的主梁拼裝、加勁梁工藝施工等方面，都需要強化技術的工藝研究，要求能夠保障技術創新與工藝成果的同時，兼顧項目整體工藝質量水準。因此，文章以大跨徑懸索橋作為闡述視角，就其施工特點、主流工藝流程、以及較新施工技術法等有關內容展開了必要探究。

一、大跨徑懸索橋作業工藝主要特點概述

（1）由于大跨徑懸索橋的施工要求較高，尤其是主梁拼裝、吊索作業、梁體施工等的剛度要求存在一定要求差異，也直接導致懸索橋和同類橋梁作業具備與剛性要求相對應的可撓性特點，需求整體懸索橋梁幾何變形能力突出。

（2）幾何工藝結構對溫度指標參數變化較為敏感。

（3）在工藝作業階段相當重視技術控制的計算誤差研究。但凡項目作業完工以后，對其長度調整非常困難，一般難以調整其長度，且吊索長度不能與斜拉橋拉索重復張拉相比，其長度調整近乎苛求，多半憑借墊片予以微幅調整。

（4）加勁梁的連接相對特殊，一般需要通過上翼緣臨時鉸接，且要求下翼緣微張，待到加勁梁工藝作序基本吊裝完工后，才對鉸接構件進行剛性拼裝。在吊裝一些作業時期，顫動失穩時的風速臨界點可能大幅度低于成橋之后的臨界風速。

（5）通常吊梁和鞍座頂推并不需求同步進行工藝。由于塔頂和鞍座位移相對同步，塔桿也就需要承載一定彎矩。因此，如若將塔桿應力控制在一定極限允值內，待吊梁完成一定設計高度后，就需要釋放塔桿彎矩一回。

二、大跨徑懸索橋的一般施工技術要點研究

懸索橋的整體框架組織狀態一般由主纜、主塔、索夾、吊索、加勁梁等組成部分組成一種具備可撓、柔性的懸掛橋梁。通常其關鍵的承重構件是由主纜的軸向受壓狀態的荷載性能發揮起到承重作用的。而加勁梁的作用更傾向于受彎內力發揮，強調的是供交通工具等橋梁結構荷載物的承攬剛性結構；對吊索而言，它的作用發揮和主纜聯系緊密，主要體現的是主纜的傳力結構，從而才能貫通于加勁梁、主纜之間，發揮出可靠的軸向拉力，確保整體橋梁的柔性可撓以及基本剛性需求。在具體的工藝開工次序研究方面，一般以基礎→主塔→錨碇→懸索→加勁梁主要工序作業次序為主。詳見下圖1所示。

1.主塔作業

大跨徑懸索項目的結構高度施工一般都起步標準定在100m之上，因此不論在項目設計之初還是在工藝施工階段都非常注重抗風的穩定性能體現。一般作業時主要以鋼筋砼作業材料為主，在作業吊裝方法上多采用高塔吊裝，抑或采用爬式吊裝機具進行塔吊工作。在施工技術難點控制方面基本更傾向于對塔體的出制度及工藝終了時期的鞍座位置調整。

2.錨碇作業

錨碇作業需要以基坑開挖工序作為起點，并特別注重澆筑基礎的操作質量。這不僅是由于基礎需要完成錨固鋼纜的安裝，需要將后背梁埋于其內；同時也因為后背梁埋于錨塊內，能夠便于鋼纜鉸接。因此，該階段工序作業重點需要注意：第一，錨桿需要處理，通常需要對其進行油氈隔離處理，以有效避免錨固以后和砼構件拉裂現象發生；第二，注重鋼纜股束和前端梁的拼裝連接；第三，鋼纜鞍座安裝工藝質量要能夠保障；第四，在對大體積砼予以澆筑時，要對水化熱加以控制，保障工藝質量。

3.臨時貓道作業

用于完成臨時高空作業的貓道作業空中導索安裝同樣重要。僅有高空作業準備措施得當才能進一步保全作業施工質量。一般貓道安裝需要完整并可靠，將貓道索、吊桿、鋼纜股束安裝完成，并要注意整個貓道體系具備抗風穩定性能，且貓道的線型宜與索橋的鋼纜懸掛線型結構一致相符。因此，貓道應具設置緊湊、抗風性能顯著、結構裝置得當、以及能夠配套鋼纜線型結構等工藝特點，以便于施工作業。

4.架設鋼纜

現在絕多數的懸索橋梁項目的鋼纜架設方法基本以PPWS為主，而非采用過去傳統意義上的架線法。即是說PPWS法的運用，通常強調的是按照專業廠商的設計法在組織作業現場完成以上作業工序施工。同樣，架設鋼纜也十分對線型控制非?？粗?，其架設精度需求的是設計模型及相關數據的控制研究；而在夜間對其鋼纜架設起到的控制效果通常比白天要強得多，這是因為夜晚溫差相對較小，對其撓度、跨距、以及拉力等指標參數進行的測量的敏感度可以相對保證，利于其設計要求得以實現。

5.加勁梁的吊裝

加勁梁的整體吊裝作業難度并不高，難的是確保每個分段的吊裝質量及拼接之后的整體工藝技術穩定性。因此，對于砼結構箱梁的工藝質量應能確保，除卻保障濕接頭的工藝質量外，應能就穿束、壓漿、張拉等主要作序進行工藝研究的同時，嚴格按照組織設計要求進行作業，以保障鋼纜線型需求及加勁梁的精度控制要求，包括吊桿與加勁梁的連接性能，以及豎向支座相關的伸縮裝置安裝等。

三、懸索橋主梁新型技術工藝研究

1.鋼桁梁架設

由于大型工藝規模的大跨徑懸索橋多以鋼桁梁結構應用居多，因此對鋼桁梁工藝技術的新型工藝安裝法研究很有必要。一般其架設方法主要采用的較新架設安裝方法包括三類。第一類是單根桿件架設法，同時第二類和第三類架設法分別為平面構件安裝以及立體分段架設。依當前大型跨徑懸索橋項目而言，采用何種架設安裝工藝應以實際項目概況特點進行研究后才能確認。在早期該類技術研究比較通透、成熟的國家多以美國、歐洲及日本等國家為主，并且這些國家更傾向于在大型跨徑懸索橋項目施工時采用立體分段架設法，當然對于某些工藝難度較高的平面部分則穿插采用了單根桿架設法。不過，不論采用以上哪種鋼桁梁安裝法都應能考慮結構受力影響因素，并在實際施工中予以著重控制。

（1）單根桿架設法。當腳手架或者主要鋼梁構件拼裝完畢以后在鋼桁梁上應用桿件順次拼裝的工藝技術法則為單根桿架設法。在拼裝時期，將桿件逐一推進安裝，并用拼裝機具和運梁設施向前穩定行進安裝，且通常需要在路堤或者腳手架上設置一個用于拼裝的臨時滑道?？傮w而言，其運用優勢在于該方法更傾向于對拼裝好的構件進行安裝，能夠較好的保障梁作業段的拼裝效率，避免了高空作業的時效性過長。而缺點和短板也比較明顯，則作業空間有限，總體工期相對較長。

（2）平面構件架設法。平面構件安裝法主要強調的是構件的拼裝過程，且該過程中需要以梁體結構的上部或者下部進行節段劃分，最后將每個部分的節段拼裝完畢以后用于組成平面構架整體。因此，該工藝拼裝法的應用條件要求則是需要結構橫截面及端面能夠直觀并規則，多用于空間構造相對簡單的索橋安裝。

（3）立體階段架設法。主要強調將桿構件按照一定流程次序進行階段性安裝，然后注重強調橋下吊裝運往高空作業，從而待最后一個階段完工以后形成一個有機整體。該工藝方法優勢相對突出，即工期進度時效性明顯，工期較短，整個作業流程涵蓋的交叉作業量較少。主要缺陷則需要硬件技術到家，需求大型工藝機具設施，且高空作業較多，并且場地要求需要留有構件拼裝空間。

2.鋼桁梁安裝次序

對于加勁梁的安裝次序通常主要有兩種：第一種是從橋塔的兩端分別向主跨跨中穩步推進，一種則是從主跨跨中向橋塔兩端進行推進。諸如美國金門橋、葡萄牙大型懸索橋等應用的就是以第一類裝設法為主；歐洲賽文橋、亨伯爾等懸索橋運用的則是第二種安裝次序。而在日本則采用的都是以第一種架設方法為主。至于我國像矮寨大型懸索橋一類采用的都是第一類裝設方法，即主跨跨中逐漸向兩側推進的工藝技術安裝次序。

3.安裝方法

一般鋼桁梁的拼裝架設工藝方法比較豐富，包括懸臂拼裝、機具吊裝法、浮吊架設、以及纜索吊裝等工藝法。其中，浮吊架設法應用于跨江跨河的水體結構上安裝應用較多。而諸如我國的湖南矮寨、貴州壩陵河懸索橋一般則不能采用浮吊架設安裝。一是因為我國這兩大懸索橋地形地貌要求不準許，以山區、高原地帶為主，如若用普通纜索吊裝不僅技術難度較高，且一般吊機在地形崎嶇的山路上無法苛求的完成吊裝；二是水平運梁在地形崎嶇之地困難程度頗高。故此，我國壩陵河懸索項目運用的是橋面主梁架設安裝法；湖南矮寨懸索項目則創新應用了滑移法進行鋼桁梁架設。

四、結語

懸索橋在恒載或荷載的作用下，其受力形態與其施工組織設計息息相關，同一類懸索橋項目由于工藝技術的差異存在，作業安裝次序的不同也會客觀導致其結構內部受力承載所不同。因此，結合現有工藝技術進行懸索橋工藝技術的深刻研究就顯得現實意義重大，需要結合項目實際概況所處地理位置對其組織工藝技術進行客觀、系統研究，使之應用技術安裝工藝得以創新應用，保全橋塔、主纜、加勁梁等的安裝施工質量，逐步促進我國大跨徑懸索橋項目施工的技術水準大幅度提升。

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