试析悬索桥大跨度索道安装新技术

张宗华

摘要：由于国内对大跨径的悬索桥作业研究技术处于起步发展阶段。因此，国内与国外发达国家的先进悬索桥工艺研究技术研究水平存在一定差距。不过，当前随着桥梁建筑市场贸易准入制度的入市对接，国内关于悬索桥工艺技术交流及施工成果也有着显著提高。基于此，现代施工企业应能更加强悬索桥的质量建设，确保大跨径悬索桥项目施工在保障技术研究成果的同时，保证整体悬索桥工艺作业质量，以促进悬索桥项目施工能够尽快早日投产，创收高度价值与社会效益。

关键词：悬索桥；大跨度；工艺；安装；质量

国内尚存的大跨径悬索桥项目非常之多，诸如西陵长江大桥、南京长江四桥、虎门大桥、舟山西堠门大桥等，其施工技术成果相对可靠，并在国内外市场中同类项目的竞争力水平较高。不过，由于大跨径悬索桥项目的技术工艺下各道工序作业存在较多难点与技术细节问题。特别是大跨度悬索桥的主梁拼装、加劲梁工艺施工等方面，都需要强化技术的工艺研究，要求能够保障技术创新与工艺成果的同时，兼顾项目整体工艺质量水准。因此，文章以大跨径悬索桥作为阐述视角，就其施工特点、主流工艺流程、以及较新施工技术法等有关内容展开了必要探究。

一、大跨径悬索桥作业工艺主要特点概述

（1）由于大跨径悬索桥的施工要求较高，尤其是主梁拼装、吊索作业、梁体施工等的刚度要求存在一定要求差异，也直接导致悬索桥和同类桥梁作业具备与刚性要求相对应的可挠性特点，需求整体悬索桥梁几何变形能力突出。

（2）几何工艺结构对温度指标参数变化较为敏感。

（3）在工艺作业阶段相当重视技术控制的计算误差研究。但凡项目作业完工以后，对其长度调整非常困难，一般难以调整其长度，且吊索长度不能与斜拉桥拉索重复张拉相比，其长度调整近乎苛求，多半凭借垫片予以微幅调整。

（4）加劲梁的连接相对特殊，一般需要通过上翼缘临时铰接，且要求下翼缘微张，待到加劲梁工艺作序基本吊装完工后，才对铰接构件进行刚性拼装。在吊装一些作业时期，颤动失稳时的风速临界点可能大幅度低于成桥之后的临界风速。

（5）通常吊梁和鞍座顶推并不需求同步进行工艺。由于塔顶和鞍座位移相对同步，塔杆也就需要承载一定弯矩。因此，如若将塔杆应力控制在一定极限允值内，待吊梁完成一定设计高度后，就需要释放塔杆弯矩一回。

二、大跨径悬索桥的一般施工技术要点研究

悬索桥的整体框架组织状态一般由主缆、主塔、索夹、吊索、加劲梁等组成部分组成一种具备可挠、柔性的悬挂桥梁。通常其关键的承重构件是由主缆的轴向受压状态的荷载性能发挥起到承重作用的。而加劲梁的作用更倾向于受弯内力发挥，强调的是供交通工具等桥梁结构荷载物的承揽刚性结构；对吊索而言，它的作用发挥和主缆联系紧密，主要体现的是主缆的传力结构，从而才能贯通于加劲梁、主缆之间，发挥出可靠的轴向拉力，确保整体桥梁的柔性可挠以及基本刚性需求。在具体的工艺开工次序研究方面，一般以基础→主塔→锚碇→悬索→加劲梁主要工序作业次序为主。详见下图1所示。

1.主塔作业

大跨径悬索项目的结构高度施工一般都起步标准定在100m之上，因此不论在项目设计之初还是在工艺施工阶段都非常注重抗风的稳定性能体现。一般作业时主要以钢筋砼作业材料为主，在作业吊装方法上多采用高塔吊装，抑或采用爬式吊装机具进行塔吊工作。在施工技术难点控制方面基本更倾向于对塔体的出制度及工艺终了时期的鞍座位置调整。

2.锚碇作业

锚碇作业需要以基坑开挖工序作为起点，并特别注重浇筑基础的操作质量。这不仅是由于基础需要完成锚固钢缆的安装，需要将后背梁埋于其内；同时也因为后背梁埋于锚块内，能够便于钢缆铰接。因此，该阶段工序作业重点需要注意：第一，锚杆需要处理，通常需要对其进行油毡隔离处理，以有效避免锚固以后和砼构件拉裂现象发生；第二，注重钢缆股束和前端梁的拼装连接；第三，钢缆鞍座安装工艺质量要能够保障；第四，在对大体积砼予以浇筑时，要对水化热加以控制，保障工艺质量。

3.临时猫道作业

用于完成临时高空作业的猫道作业空中导索安装同样重要。仅有高空作业准备措施得当才能进一步保全作业施工质量。一般猫道安装需要完整并可靠，将猫道索、吊杆、钢缆股束安装完成，并要注意整个猫道体系具备抗风稳定性能，且猫道的线型宜与索桥的钢缆悬挂线型结构一致相符。因此，猫道应具设置紧凑、抗风性能显著、结构装置得当、以及能够配套钢缆线型结构等工艺特点，以便于施工作业。

4.架設钢缆

现在绝多数的悬索桥梁项目的钢缆架设方法基本以PPWS为主，而非采用过去传统意义上的架线法。即是说PPWS法的运用，通常强调的是按照专业厂商的设计法在组织作业现场完成以上作业工序施工。同样，架设钢缆也十分对线型控制非常看重，其架设精度需求的是设计模型及相关数据的控制研究；而在夜间对其钢缆架设起到的控制效果通常比白天要强得多，这是因为夜晚温差相对较小，对其挠度、跨距、以及拉力等指标参数进行的测量的敏感度可以相对保证，利于其设计要求得以实现。

5.加劲梁的吊装

加劲梁的整体吊装作业难度并不高，难的是确保每个分段的吊装质量及拼接之后的整体工艺技术稳定性。因此，对于砼结构箱梁的工艺质量应能确保，除却保障湿接头的工艺质量外，应能就穿束、压浆、张拉等主要作序进行工艺研究的同时，严格按照组织设计要求进行作业，以保障钢缆线型需求及加劲梁的精度控制要求，包括吊杆与加劲梁的连接性能，以及竖向支座相关的伸缩装置安装等。

三、悬索桥主梁新型技术工艺研究

1.钢桁梁架设

由于大型工艺规模的大跨径悬索桥多以钢桁梁结构应用居多，因此对钢桁梁工艺技术的新型工艺安装法研究很有必要。一般其架设方法主要采用的较新架设安装方法包括三类。第一类是单根杆件架设法，同时第二类和第三类架设法分别为平面构件安装以及立体分段架设。依当前大型跨径悬索桥项目而言，采用何种架设安装工艺应以实际项目概况特点进行研究后才能确认。在早期该类技术研究比较通透、成熟的国家多以美国、欧洲及日本等国家为主，并且这些国家更倾向于在大型跨径悬索桥项目施工时采用立体分段架设法，当然对于某些工艺难度较高的平面部分则穿插采用了单根杆架设法。不过，不论采用以上哪种钢桁梁安装法都应能考虑结构受力影响因素，并在实际施工中予以着重控制。

（1）单根杆架设法。当脚手架或者主要钢梁构件拼装完毕以后在钢桁梁上应用杆件顺次拼装的工艺技术法则为单根杆架设法。在拼装时期，将杆件逐一推进安装，并用拼装机具和运梁设施向前稳定行进安装，且通常需要在路堤或者脚手架上设置一个用于拼装的临时滑道。总体而言，其运用优势在于该方法更倾向于对拼装好的构件进行安装，能够较好的保障梁作业段的拼装效率，避免了高空作业的时效性过长。而缺点和短板也比较明显，则作业空间有限，总体工期相对较长。

（2）平面构件架设法。平面构件安装法主要强调的是构件的拼装过程，且该过程中需要以梁体结构的上部或者下部进行节段划分，最后将每个部分的节段拼装完毕以后用于组成平面构架整体。因此，该工艺拼装法的应用条件要求则是需要结构横截面及端面能够直观并规则，多用于空间构造相对简单的索桥安装。

（3）立体阶段架设法。主要强调将杆构件按照一定流程次序进行阶段性安装，然后注重强调桥下吊装运往高空作业，從而待最后一个阶段完工以后形成一个有机整体。该工艺方法优势相对突出，即工期进度时效性明显，工期较短，整个作业流程涵盖的交叉作业量较少。主要缺陷则需要硬件技术到家，需求大型工艺机具设施，且高空作业较多，并且场地要求需要留有构件拼装空间。

2.钢桁梁安装次序

对于加劲梁的安装次序通常主要有两种：第一种是从桥塔的两端分别向主跨跨中稳步推进，一种则是从主跨跨中向桥塔两端进行推进。诸如美国金门桥、葡萄牙大型悬索桥等应用的就是以第一类装设法为主；欧洲赛文桥、亨伯尔等悬索桥运用的则是第二种安装次序。而在日本则采用的都是以第一种架设方法为主。至于我国像矮寨大型悬索桥一类采用的都是第一类装设方法，即主跨跨中逐渐向两侧推进的工艺技术安装次序。

3.安装方法

一般钢桁梁的拼装架设工艺方法比较丰富，包括悬臂拼装、机具吊装法、浮吊架设、以及缆索吊装等工艺法。其中，浮吊架设法应用于跨江跨河的水体结构上安装应用较多。而诸如我国的湖南矮寨、贵州坝陵河悬索桥一般则不能采用浮吊架设安装。一是因为我国这两大悬索桥地形地貌要求不准许，以山区、高原地带为主，如若用普通缆索吊装不仅技术难度较高，且一般吊机在地形崎岖的山路上无法苛求的完成吊装；二是水平运梁在地形崎岖之地困难程度颇高。故此，我国坝陵河悬索项目运用的是桥面主梁架设安装法；湖南矮寨悬索项目则创新应用了滑移法进行钢桁梁架设。

四、结语

悬索桥在恒载或荷载的作用下，其受力形态与其施工组织设计息息相关，同一类悬索桥项目由于工艺技术的差异存在，作业安装次序的不同也会客观导致其结构内部受力承载所不同。因此，结合现有工艺技术进行悬索桥工艺技术的深刻研究就显得现实意义重大，需要结合项目实际概况所处地理位置对其组织工艺技术进行客观、系统研究，使之应用技术安装工艺得以创新应用，保全桥塔、主缆、加劲梁等的安装施工质量，逐步促进我国大跨径悬索桥项目施工的技术水准大幅度提升。

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