斜拉式栈桥设计与施工技术研究

冯云强

（中铁八局集团第一工程有限公司 重庆 400050）

1 概述

2 方案的确定

在3#-4#墩间采用独塔斜拉式桁架梁，跨度为70+70m，两端采用附着托架作为附跨支承，江岸上采用30+30m和24m跨距连续梁结构；斜拉主塔基础采用“H型”桁架梁结构，梁部采用三对斜拉索进行斜拉锚固。该方案较之于常用的连续梁结构，减少了水中墩的施工，降低了成本，且避免了洪水期江面漂浮物对墩的撞击。但该方案采用斜拉桁架梁式栈桥在国内外无现成的经验可循，实施中需要解决栈桥主塔基础形式、栈桥主塔形式、斜拉锚座的设计、斜拉锚索的设计及施工、各锚索预应力的施加等一系列技术上的难题。

3 栈桥设计

南岸栈桥设在3#与引桥间,全长224m，共5跨（2X70m＋2X30 m+24m）。嘉华嘉陵江大桥桥位处100年一遇洪水水位为192.13m，为避免洪水冲刷栈桥梁部，确保栈桥的绝对安全，经过综合考虑，拟将栈桥支墩墩顶控制标高设为192.5m。桥面截面为2X2m，支墩采用万能杆件搭接。

3.1 斜拉式桁架梁结构设计与计算

在3#-4#墩之间采用低塔斜拉式栈桥，全长140m，梁截面为2×2m，采用四肢结构，斜拉桥梁部荷载考虑其自重、输送管荷载、人群荷载及桥面系荷载，按均布荷载q=10.4kN/m计,集中荷载考虑3t。

此结构属于空间桁架结构，为保证对结构分析的准确性，对桁架梁采用SAP2000进行空间有限元分析，计算模型采用空间模型，共有节点576个，单元2524个；单元类型采用梁单元和索单元，并通过大幅减少梁单元的抗弯刚度来模拟桁架单元，截面特性根据万能杆件相关资料设定，边界条件为两端滑动支撑，中间固定。

计算结果显示：

支座处反力：简支端为8.5t，连续端为21.2t，固定支座处为86t。

四肢弦杆最大拉应力为49.5t，最大压应力为47.6t，设计拉/压应力分别为131.5t和122.5t，安全系数为2.67和2.57。

甄小美脸上露出无奈的神情。我接着说：“那咱们想想，你还能做什么，让自己觉得不无聊，觉得有意思？然后把它做到选择轮里。你看我这个建议怎么样？你要愿意试试，咱们就做；要不愿意试，也无所谓。咱们再想别的……”甄小美习惯了被提问，没等我说完，立刻蹦出：“画画。”

在百年一遇洪水冲刷力及风荷载最不利组合下，主塔稳定系数为1.5。

梁部最大计算挠度为69mm，实测挠度为122mm。

拉索分次张拉，当固定荷截全部加载后用12台单顶对全部索力进行调整。

栈桥布置如图1。

图1 斜拉部分剖面图

3.2 主塔基础设计

2#支墩处在嘉陵江河床上，根据钻探资料，河床面覆盖厚为1～2m的砂卵石层，支墩处枯水季时水深在1.5～2m,基础形式拟为锚杆承台基础,承台板平面尺寸为：6mX10m（纵宽X横宽）；承台板的厚度为1.8m；锚杆长为3m,按0.8m间距设置；河岸5#基础采用3.5mX3.5mX1.8m明挖基础。具体见图2。

图2 主塔基础设计图

4 施工工艺

4.1 栈桥基础施工工艺

筑岛围堰施工2#支墩基础，机械开挖至基岩面后采用人工开挖承台，承台嵌入基岩底2m，并布置梅花形锚杆与基岩连接，最后进行C30混凝土浇筑。

4#支墩地处在便道高填方地段，只能对此基础采用人工护壁挖孔的方式形成桩顶承台桩基础，5#支墩处在主排污箱涵的坡侧，该处填方深12m多，在此处采用6×6×1.5明挖扩大基础，要求基础底部应力大于0.15MPa。

4.2 斜拉部分桁架梁施工工艺

4.2.1 总体施工方法

2#支墩基础浇筑完成后，在2#支墩两侧搭设碗扣支架垛，支架垛必需伸入塔吊工作范围内，以便利用塔吊起吊杆件，解决杆件垂直运输的问题。梁部万能杆件的拼装，从2#支墩开始向两端严格对称施工。当梁部拼接进入塔吊工作范围后，采取在平地预拼成长度为4m的预拼段，然后用塔吊直接吊装进行拼接，以加快拼装速度。

4.2.2 施工工艺流程

在一、二区之间无碗扣架的位置用塔吊辅助进行悬臂拼装。在拼装的同时进行钢绞线穿结，并进行初张拉。初张拉的控制力第一组为10kN、第二组为50kN，待梁全部拼装完成后再进行完全张拉。拼装过程见图3。

4.2.3 重要构件加工

钢铰线加工及处理：钢铰线采用准15.24,P=1860MPa无粘结钢铰线；钢铰线一端采用挤压接头，作为以后的锚固端；采用单顶进行对称张拉；张拉端锚固后在端部用P锚做成保险锚固一道。

鞍座及锚固端设计见图4。

图4 鞍座及固锚端设计图

4.3 桥面铺装

桥面铺装采用5cm厚的木板，铺板时，相邻两块用抓钉连接好,搭头不能落空，木板与栈桥固定牢实。在每两米节段中部加设栏杆立柱,用50×50×1200角钢与N1、N2栓接，扶手用准50普通钢管与角钢顶连接，中部用准16钢筋加两道防护。

5 洪水期防护措施

做好历史水情、灾情调查，施工过程中加强与当地气象部门联系，及时获取准确的水情预报，确保防洪工作的主动权。

当水上漂浮物到达栈桥上游附近，立即用钩杆等疏导，及时清理,确保栈桥安全。

设立水位标。嘉陵江系山区河流，汛期水位变化幅度大，测量组密切注意水位变化，并与上游水文站保持联系，设立水位标识，以确保人身和机具设备的安全。在栈桥3号和4号支墩各设立一个水位标识。

设立航标。为了防止江面来往船只冲击承台、桥墩，在航道一定范围内设立航标，发布通航公告，告示船舶通过桥区航道的注意事项，拟定施工期水上交通安全管理暂行办法，按照大桥桥跨方案和测量组实测的河道水下地形，布置临时导航标识，以使船舶安全通过航区。在施工期间，配合航道管理部门，根据施工需要及时调整和维护导航标志。

6 结束语

重庆嘉华嘉陵江大桥斜拉式桁架施工栈桥，突破了管用的连续梁跨结构模式，创造性采用低塔斜拉式折架梁，利用附着式托架支承两端，极大地减少了水下墩及梁部施工难度，降低了连续结构多墩多迎水面带来的诸多安全隐患。采用连续结构及斜拉结构的有效组合，并增加在墩柱及承台部分的地面端锚固结构，保证了全桥纵横向稳定，确保了栈桥的使用安全。栈桥建成使用后，经过了嘉陵江有史以来最大流速洪水的考验，监测结果显示，栈桥各方面均属正常。保证了主桥施工在洪水期间正常推进，为全桥工期目标的实现奠定了坚实的基础，也正是施工栈桥等辅助措施的有效实施，在重庆同期开工的三座大桥中，嘉华嘉陵江大桥是唯一一座不受洪水影响施工进度的大桥，从而赢得了广泛的社会赞誉。