桥梁工程中的悬索桥钢桁架加劲梁施工技术探讨

摘要：悬索桥是山区跨越峡谷一种常用的桥梁类型，具有造型美观、跨越能力大等优点。在悬索桥钢桁架施工中，加劲梁是一个非常重要的组成部分，对桥梁工程质量有比较大的影响。文章以澧水特大桥为例，制定了悬索桥钢桁架加劲梁施工方案，然后对缆索吊机进行了合理的布置，最后对钢桁加劲梁安装施工技术进行了探讨。

关键词：悬索桥加劲梁；钢桁架；缆索吊机；桥梁工程；工程质量 文献标识码：A

中图分类号：U448 文章编号：1009-2374（2017）04-0102-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.04.052

当前悬索桥加劲梁主要采用钢箱梁截面和钢桁架梁截面两种形式，这两种加劲梁各有自己的优、缺点。例如：钢箱梁在单层桥面应用可以直接在顶板上完成桥面铺装施工，过程中不需要设置纵横梁，钢材用量少，箱梁风阻力系数小。而钢桁架梁适用于双层桥施工，具有良好的透风性和抗扭性，但钢桁加劲梁山区施工运输条件和现场拼装难度大。为了保证施工质量，山区悬索桥多使用钢桁加劲梁进行。本文重点对悬索桥钢桁架加劲梁施工技术进行探讨。

1 工程概况

澧水特大桥主桥采用单跨简支钢桁架悬索桥，主缆跨径布置为200+856+190m。主缆横向间距为28m，花垣岸为满足路线需要，主缆自塔顶至锚碇处间距由28m渐变为38m，在平面上呈八字形。全桥采用69对钢丝绳吊索，吊索标准间距为12.0m，端吊索至索塔的距离为20m。钢桁梁全长为854m，桁高6.5m，桁宽28.0m，节间长度6.0m，在桥塔下横梁处设竖向支座及横向抗风支座，跨中设柔性中央扣。索塔采用门式框架结构（两塔高度分别为137.488m、123.192m），两岸锚碇均采用重力式锚碇，两岸引桥均为30mT梁。澧水特大桥总桥型布置为9×30mT梁+856m单跨钢桁架悬索桥+2×30mT梁，桥梁全长1194.20m。太平村桥上部结构为5×30mT梁。主桥钢桁加劲梁跨径为856m，桥面系宽24.5m，钢桁加劲梁全宽28m。主索中心距为28m，吊索标准间距为12m。钢桁加劲梁索塔处设竖向支座、横向抗风支座。钢桁加劲梁包括钢桁架和桥面系。钢桁架由主桁架、主横桁架、上下平联及抗风稳定板组成；主桁为带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成。桁高6.5m，桁宽28m，节间长度6m，一个标准节段长度12m由2个节间组成，在每个节间处设置一道主横桁架。

2 施工场地特点和现场施工条件

本区以侵蚀型构造地貌为主，主要表现为丘陵、低山形态，路线走廊带受岩性、构造控制显著，地形起伏较大。可溶性岩石地区地表多具喀斯特地貌特征，分布有大型岩溶漏斗、落水洞、大型溶洞等岩溶形态。山间及山前台地、谷地等低洼处地面高程一般为160～300m，丘陵、低山等山体地面高程为300～800m，地面横坡一般为5°～50°，局部地段坡体近直立分布。勘探设计文件显示，张家界岸边坡稳定性良好，花垣岸边坡稳定性较好；张家界岸主塔位岩溶轻微发育，两岸锚锭及塔位仅发现小的竖直溶蚀裂缝及小溶洞，未见大的溶蚀空洞及岩溶通道发育；基坑开挖后，可视其岩溶发育的具体情况进行适当的加固处理（砼浇筑、灌浆等）；本桥位区地处河流峡谷台地，地下水埋深大，对本桥影响小，但雨季基础施工岩溶地下水渗流至基础有一定的不利影响，基础施工尽量避开。根据现场实际开挖情况，张家界岸岩溶裂隙较发育，岩体较破碎，锚碇、索塔处均存在溶洞，在开挖过程中及时和监理、设计单位沟通，进行了必要的补充勘探，确定不良地质的处理方案。

3 悬索桥钢桁架加劲梁施工

3.1 钢桁加劲梁安装方案的确定

一般悬索桥的钢梁安装主要有3种方法，分别为采用缆载吊机、采用桥面吊机、缆索吊机进行安装，这3种安装方法均有自身的优点及缺点，现就3种方法在本桥钢梁安装的适用性进行分析。

3.1.1 采用缆载吊机安装钢桁加劲梁。缆载吊机具有良好的起重能力，在主缆上行走靠自身完成，整个过程操作简便，可以有效降低劳动人员的工作强度，使用效率高，安装工期短。但是由于缆载吊机的重量较大，缆载吊机必须在塔顶附近装卸；跨中首段梁安装必须在缆上行走至跨中，这就要求索夹需完成安装工作，最重要的是在使用缆载吊机对钢梁节段整体吊装时，本桥施工区地形陡峭，地势落差较大，桥面设计标高与谷底地面高差达300m左右，施工场地无法满足钢梁整体运输及垂直起吊的要求，因而本桥不宜采用缆载吊机进行钢桁加劲梁安装。

3.1.2 采用桥面吊机安装钢桁加劲梁。在使用架设单元桁片法安装钢桁架加劲梁时，要比缆索吊机整体安装更加的灵活、快捷，且使用单元桁片架设法进行施工时对运输场地要求不高。但是由于桥面吊机安装钢桁片时，单个节段的梁体安装时间较长，花垣岸索塔附近地形无法满足桥面吊机安吊要求；吊机施工难度较大。由于本桥采用由中跨向兩个边跨对称吊装钢桁架加劲梁，故不宜采用桥面吊机安装，因此该方案不能使用。

3.1.3 采用缆索吊机进行钢桁加劲梁安装。采用缆索吊机进行钢桁加劲梁是当前山区一种比较成熟的施工技术，相较于前两种施工方案，使用缆索吊机安装钢桁加劲梁时可以在地面上将钢桁加劲梁拼装成整体节段后进行吊装，可以显著提高施工进度和施工质量，大大降低施工安全风险。同时，钢桁加劲梁可由缆索吊机起吊后水平运输安装，从而避免了桥位施工场地的限制因素。综合进行分析对比后本工程确定采用缆索吊机进行本桥钢桁加劲梁安装。

3.2 缆索吊机布置

3.2.1 跨径布置：结合本桥两岸地形，考虑猫道影响及塔顶宽度限制，两岸锚碇处设置地锚吊带锚固承重绳。缆索吊机主跨856m，张家界边跨233m，花垣岸边跨226m。

3.2.2 塔架、地锚：在主塔塔顶位置设置缆索吊机塔架，塔架采用型钢拼装，塔架总高为12m（含索鞍），塔架与塔顶门架连接，以增加塔架整体的稳定性；缆索吊锚碇利用两岸主桥锚块C30混凝土，设置地锚吊带锚固承重绳。

3.2.3 钢桁梁最大重量：主梁为钢桁架梁，单片加劲梁最大重为117t。

3.2.4 吊速及吊重。起吊速度：V牵引=8m/min，

V起吊=2m/min；设计吊重：160t。

3.2.5 承重索。承重索设两组，每组由8Φ56（6×37S+IWR）钢绳组成，空缆垂度58.6m（未上跑车），重载垂度75m，空索矢跨比1/15，重载矢跨比1/12。主索最低点距跨中梁段顶27m，上、下游两组天线对称于桥轴布置，间距34m，处于猫道外侧。

3.2.6 起吊系统。采用Φ36钢丝绳在上、下挂架间绕8线后，钢绳的一端经过花垣岸索塔塔架上索鞍进入重力锚后的20t起重卷扬机，另一端固定于张家界岸地锚，共设独立起吊系两套。

3.2.7 牵引系统。利用主缆架设时设置的主副卷扬机，Φ36牵引绳一端经跑马滑车牵引转向轮导向固定于塔顶，另一端通过塔顶塔架上转向轮进入20t牵引卷扬机；共设置四套牵引系。

3.3 钢桁加劲梁安装施工流程

3.3.1 在张家界岸设置钢梁单元杆件存放区及拼装场地，利用龙门吊机结合汽车吊进行钢梁卸车、试拼装及转运。场地内设2条拼装线，每条拼装线布置3个拼装台座，160t和30t龙门吊各一台。考虑到钢桁架梁在工厂制作时已经进行过预拼装和精度检验，因此钢桁梁现场二次拼装按照“1+1”的方式来进行，并在施工过程对拼装精度进行了控制，确保可以恢复到工厂预拼装期间的线性和拼装精度。

3.3.2 采用缆索吊机按照从跨中向两侧的吊装顺序依次对称吊装B3～B70梁段。

3.3.3 采用荡移法安装索塔根部B1、B72梁段。

3.3.4 利用缆索吊机安装两岸B2、B71合龙段，全桥合龙。

3.3.5 由于主缆不断变形，全桥桁梁节段间采用螺栓临时连接。

3.3.6 铺设桥面板，首先从两岸索塔处向跨中铺设中间的4排桥面板，形成一条吊车和汽车通道，再利用中间通道铺设边板。

3.3.7 进行桥面系恒载等代荷载的压重施工。

3.3.8 等代荷载压重施工完毕后，按照从跨中向两侧顺序依次拆除主桁架上弦临时铰，对高强螺栓摩擦面进行重新涂装，将桁梁单元进行刚接。

3.3.9 待所有接口都刚接完毕后即可撤去等代荷载，施工桥面系及附属工程。

3.3.10 按照设计图纸要求，在钢桁架安装完毕后各拼装梁段之间采用临时连接，然后进行桥面系等代恒载的压重施工，完成拼装节段之间的刚接，撤去等代荷载再进行桥面系施工。本项目要求工期为30个月，按照上述工序要求，很难在要求工期内完工。此外，在铺设桥面板之前在钢桁架上压重，压重工作量大，操作困难，作业安全风险高，易污染钢结构表面，对现场第二道面漆的粘接力、面漆的耐久性有影响。因此要在完成钢桁架梁安装后直接先铺设桥面板，然后在桥面板上进行剩余恒载（湿接缝、栏杆、桥面铺装）的等代荷载压重，完成钢梁的刚接，撤去等代荷载，浇筑桥面板湿接缝，进行其他桥面系施工，该工序调整后可以节约40天工期。

4 结语

综上所述，本工程在使用上述方法进行加劲梁的架设施工后取得了良好的施工效果，施工过程中系统稳定、架梁速度快，施工质量符合设计规范要求，具有一定的借鉴参考价值。

参考文献

[1] 刘高，彭运动，周平，等.坝陵河大桥钢桁加劲梁施工架设方案研究[J].公路交通科技，2009，26（5）.

[2] 张平，李靖华，上官兴.山区悬索桥钢桁主梁施工研究[J].中外公路，2009，29（1）.

[3] 郑国荣.山区大跨度悬索桥加劲梁施工工艺分析[J].湖南交通科技，2012，38（2）.

作者简介：曾德江（1972-），男，四川泸县人，中交路桥华东工程有限公司中級工程师，研究方向：路桥施工技术。

（责任编辑：王 波）