徐榮勝

（武漢橋梁建筑工程監(jiān)理有限公司, 湖北 武漢 430034）

1 工程概況

矮寨大橋是長沙至重慶公路通道跨越湘西矮寨大峽谷的一座鋼桁梁懸索橋，主纜孔跨布置為 242 m+1 176 m+116 m；索塔為雙柱門式鋼筋混凝土空心方柱結構，擴大基礎；吉首岸采用重力式錨碇，茶洞岸采用隧道錨碇；主纜為預制平行鋼絲索股；采用騎跨式鋼絲繩吊索；鋼桁梁標準節(jié)段長 14.5 m，寬27 m，高 7.5 m，重 125 噸，全橋共 69 個節(jié)段；橋面系采用縱向工字梁與混凝土橋面板的結合形式。

矮寨大峽谷，山勢險要，地形起伏極大，相對高差達500 m，橋面與地面高差達 330 m，峽谷總體呈“V”字型，兩側懸崖距離從 900 m～1 300 m 變化，平均坡度達 40°，最陡處為直立懸崖，懸崖高 50 m～60 m。

圖1 橋型布置圖

圖2 鋼桁梁主要構造圖

2 軌索滑移法總體思路與施工流程

在山區(qū)架設懸索橋鋼桁梁，通常有纜索吊機架設、橋面吊機拼裝兩種方案。原施工圖設計采用的是用橋面吊機從兩側往跨中架設的方案。為適應現場自然條件、確保安全，提高工效，經多次專家會議論證，并通過足尺節(jié)段模型試驗、縮尺整體模型試驗及大量深入的比較研究，矮寨大橋鋼桁梁架設最終采用了一種全新的方法—“軌索滑移法”，并取得了很好的效果?？傮w思路如下。

鋼桁梁采用節(jié)段拼裝、整體吊裝的方式安裝。以主纜及永久吊索作為支撐，設置水平軌索，錨固于兩岸巖體；鋼桁梁桿件分別在兩岸橋頭組拼成梁段；通過運梁小車將單個梁段在軌索上縱向運輸至吊索下方，用跨纜吊機接住鋼桁梁，退出運梁小車，跨纜吊機提升，梁段對接并銷接吊索，逐節(jié)段由跨中向兩岸對稱施工，直至全橋貫通。

總體施工流程見圖 3。

3 拼梁場布置

3.1 場地布置

根據方案的需要，拼梁場設施應滿足以下條件。

①適應鋼桁梁桿件的運輸、裝卸、存放、轉運和吊裝；

②兩岸均設置最少 2 個標準節(jié)段的拼裝臺座；拼裝臺座設置于軌索下方，且應有足夠的空間高度，以滿足節(jié)段入軌需要；

③預留 1 個節(jié)段入軌區(qū)域，并保持空位，不對拼裝形成障礙；

④滿足各施工環(huán)節(jié)吊裝設備的安裝及運轉需要，以保證1 個臺座每 4 d 完成 1 個標準節(jié)段的拼裝速度；

⑤為軌索的錨固及調整提供著力點和空間位置。

圖3 主梁架設總體施工流程圖

3.2 拼裝臺座

兩岸拼裝臺座均設置在軌索下方，橋臺基礎凹槽內。茶洞岸需在橋臺左側拓寬拼梁場地。兩岸分別設置 2 個臺座，1 個入軌區(qū)。按照平均每 4 天完成 1 個節(jié)段的拼裝節(jié)奏配置人員、設備。

3.3 起重設備

配備用于桿件轉運的汽車吊、用于梁段拼裝的龍門吊、用于節(jié)段提升的臨時吊點、跨纜吊機等。

3.4 梁段平移

梁段拼裝完成后，需盡快移出臺座至入軌區(qū)等待，為下一個節(jié)段拼裝騰出空間。梁段平移通過軌道、位移器、卷揚機系統(tǒng)實現。

4 軌索系統(tǒng)

軌索滑移系統(tǒng)由以下幾個部分組成：主纜、吊索、吊鞍、軌索、運梁小車、跨纜吊機。運梁小車以軌索作為支撐軌道，錨固于兩岸山體的軌索通過吊鞍支承于永久吊索下端，傳力至主纜，由此形成軌索滑移運梁系統(tǒng)。

4.1 吊 鞍

吊鞍的作用是給軌索提供支承，并將軌索的荷載傳至吊索和主纜，但同時會給運梁小車的通過形成一定的阻礙，因而吊鞍的設計必須滿足以下條件。

(1)對軌索的支承穩(wěn)定、圓順，不會對軌索鋼絲繩產生集中力，并可縱向約束軌索。

(2)與永久吊索下端的連接受力可靠，裝拆方便。

(3)適應運梁小車順利通過。

(4)便于加工制造，適應高空安裝，滿足結構受力要求，具有足夠的安全性。

依據以上條件，設計吊鞍一般構造見圖 4，吊鞍由鞍體、吊耳、軌索鞍座等構件組成，采用鑄鋼制造。吊鞍支承于吊索下端，全橋共計 136 個，單個重量 0.4 t。

圖4 吊鞍構造圖

4.2 軌 索

(1)軌索構造要求。軌索作為運梁小車的運行軌道，是整個系統(tǒng)的核心構件，也是安全風險系數最高的部件，內力變化復雜，對應各種工況呈現不同的特性要求。為實現其功能并具備足夠的安全性和可操作性，軌索的設計應滿足以下要求。

①選擇合適的鋼絲繩類型，既能滿足整體受力要求，又能承受滑輪對表面局部的反復碾壓；

②詳細分析各種工況下的受力特點，選擇合適的初張拉力；

③兩端的錨固堅實可靠，同時設置拉桿具備調節(jié)功能；

④軌索與吊鞍的接觸局部，既要承受豎向荷載，又要抵抗縱向約束的水平摩阻力，應詳細分析其對于軌索整體受力性能的影響；

⑤單側主纜下方設置多根軌索，各自獨立，必須確保其受力均勻。

(2)軌索選型。本方案中，軌索采用 60-ZZZ-1570 型密封鋼絲繩(YB/T 352-2006)，對應一根主纜下方布置 4 根，兩側共 8 根。

(3)軌索錨固。軌索通過水平轉向裝置在兩岸山體進行錨固；軌索端聯(lián)接在錨箱上，通過拉桿與型鋼相接。型鋼錨固在鋼筋混凝土基座上。

(4)軌索系統(tǒng)安裝。在貓道上完成吊索與吊鞍的銷接工作，吊鞍隨吊索下放；由跨中向兩岸對稱逐根逐個進行吊索及吊鞍的安裝。

(5)軌索張拉定位。先進行張拉、再將軌索與吊鞍固結。計算單根總長 1 100 m 的軌索，在 85 t 的張拉力下，會產生約300 cm 的延伸量。

完成軌索張拉后，下放吊籃，操作人員逐個將吊鞍與軌索的標記點對齊，安裝軌索繩槽壓板，使軌索與吊鞍固結。

所有軌索完成上述步驟后，通過錨箱整體張拉軌索，軌索安裝完成。

5 運梁小車

5.1 運梁小車設計要點

(1)受力性能滿足安全性及可靠性。

(2)動力性能滿足穩(wěn)定性和可控制性，運行速度不低于3 m/min，確保在 1 個白天可完成一個標準節(jié)段的安裝，避免夜間高空作業(yè)。

(3)小車滑輪組作用于軌索和吊鞍，其構造特點與輪組數量，應充分考慮其受力均勻性，避免集中荷載。輪槽設置內襯，以增加與鋼絲繩的接觸面積，降低局部應力(見圖 5)。

(4)小車由兩岸卷揚機牽引。

圖5 運梁小車構造圖

5.2 運梁小車安裝

運梁小車在工廠加工成裝配件，拆散運輸至橋位。其下部主體在橋臺內軌索下方裝配成整體，滑輪組暫時不裝。起吊運梁小車下部，至頂面貼近軌索下表面，安裝兩側滑輪組。完成后，放松吊機，使運梁小車鉤掛到軌索上。

6 梁段拼裝、入軌、縱移、安裝

鋼桁梁桿件在工廠制造，并完成預拼裝，重新拆分成桿件運至現場，在兩岸拼梁臺座上逐節(jié)拼裝(如圖 6 所示)。

圖6 鋼桁梁節(jié)段拼裝

完成拼裝的節(jié)段平移至橋臺前端臨近懸崖處，通過設置于主纜上的臨時吊點將梁段起吊，蕩移至懸崖以外，然后下降約 4 m，收回運梁小車至梁段正上方，提起鋼梁與運梁小車對接，解除臨時吊點，完成入軌，進行縱向滑移(見圖7)。

節(jié)段運輸至設計位置后，用跨纜吊機提梁，解除運梁小車與梁段的連接，小車退回兩岸入軌區(qū)。

跨纜吊機繼續(xù)提升梁段，直至主桁上弦桿頂面托住對應的吊鞍，解除吊鞍與永久吊索的銷接，拆除的吊鞍可隨運梁小車回到兩岸。

圖7 軌索滑移架設鋼桁梁

利用跨纜吊機調整梁體在空中的姿態(tài)，使之與已安裝梁段對接，完成高強螺栓施工，將永久吊索與鋼桁梁頂面的吊耳銷接，完成梁段安裝。

然后將軌索轉移至該梁段上弦桿頂面進行支承，對應位置事先設置臨時承托裝置。至此可開始下一段梁的安裝。

7 結 語

該項技術的成功應用，實現了鋼桁梁以平均每天 10 m 的速度由跨中向兩岸延伸，僅用了 3 個半月時間就完成了全橋鋼桁梁架設，較其他架設方法節(jié)約工期 4 個月以上，并創(chuàng)造了每天拼接、移運、安裝一段梁的世界新紀錄，受到國內外橋梁界的高度關注和評價。

“軌索滑移法”使得鋼桁梁架設，從危險、費時變得安全、快速。在不封閉橋下盤山公路交通的情況下，順利完成了鋼桁梁的安裝。同時，鋼桁梁節(jié)段拼裝從空中轉移到地面，實現工廠化拼裝，提高了拼裝精度，改善了勞動條件。