彭樵 姚增峰

【摘要】為探究各種形式和環(huán)境下的懸索橋加勁梁架設(shè)的合理施工方法，以及探尋一些新的施工工藝，本文對現(xiàn)代懸索橋加勁梁架設(shè)吊裝的主要方法和工藝進行了介紹和分析，主要討論了橋面吊裝法、纜索吊裝法、蕩移法、跨纜吊裝法的施工方法和各自的優(yōu)缺點。著重討論了山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁的架設(shè)施工工藝，并對湖南矮寨大橋采用的軌索滑移法新工藝進行了較詳細介紹，討論了目前正在研究的一些新工藝。從工藝本身的經(jīng)濟性、施工效率、工藝成熟度等方面進行了分析，得出結(jié)論：在運輸和場地條件好的環(huán)境下，采用跨纜吊裝法是目前運用最為成熟和廣泛的施工工藝；在中小跨度的條件下，纜索吊裝法成本較低，施工方便；對于山區(qū)特大跨度的懸索橋，除了橋面吊裝法、纜索吊裝法外，我國創(chuàng)新的軌索滑移法具有很好的應(yīng)用前途。

【關(guān)鍵詞】懸索橋；加勁梁；大跨度；施工工藝

引言

懸索橋分為柔性和剛性懸索橋兩種，兩者的區(qū)別是有無加勁梁。柔性懸索橋一般指行車道僅設(shè)橋道梁及橋面，當(dāng)活載在橋上移動時，活載由橋面經(jīng)吊桿傳給懸索，懸索便隨移動的活載而改變形狀，橋道梁及橋面只起分布集中荷載和調(diào)整懸索的變形作用，橋面也隨懸索的變形而產(chǎn)生較大的撓度。剛性懸索橋采用加勁梁，加勁梁可制做成鋼板梁、鋼桁梁和鋼箱梁以及混凝土箱、板梁。一般在大跨徑懸索橋中都采用阻風(fēng)面積小的鋼桁梁橋，在中小跨徑懸索橋中采用鋼板梁或鋼箱梁。除了一般的在大江大河上建設(shè)懸索橋外，目前懸索橋在跨越山區(qū)和峽谷的優(yōu)越性也逐步受到重視，隨之而來的各種技術(shù)難題也擺在人們的面前，加勁梁節(jié)段的架設(shè)就是其中之一。本文就目前存在的加勁梁架設(shè)的施工工藝進行介紹和比較，并討論一些正在研究的新工藝，從工藝本身的經(jīng)濟性、施工效率、工藝成熟度等方面進行了分析，為各種懸索橋的加勁梁的施工提供參考。

1、一般懸索橋加勁梁施工工藝分析

1.1鋼桁加勁梁懸索橋

對于加勁梁采用鋼桁梁的懸索橋，按照架設(shè)單元來分類，可以分為三類，即：單根桿件架設(shè)，平面構(gòu)架架設(shè)和立體節(jié)段架設(shè)。

（1）單根桿件架設(shè)方法。即在預(yù)制廠完成桿件制作后，直接將桿件運輸?shù)焦さ噩F(xiàn)場，然后將各個桿件吊裝到橋上進行組裝。這種方法對工期和架設(shè)精度均不利，除非在平面構(gòu)架法及立體節(jié)段法無法采用的區(qū)段方可考慮采用。

（2）立體節(jié)段架設(shè)方法。此方法對工期與架設(shè)精度是最有利的，根據(jù)梁段的輸送方式不同又可分為兩種：一種施工方法是直接將節(jié)段運輸?shù)郊茉O(shè)位置正下方，利用纜載吊機垂直起吊，但在通行船只很多以及河流湍急的情況下就有很大的難度；另一種施工方法是不占用架設(shè)位置正下方空間的后方送梁法，但在施工過程中需要配備較多的架設(shè)機具和材料，同時在合龍后要及時進行吊索的錨固作業(yè)等，對工期與經(jīng)濟均不利。

（3）平面構(gòu)架架設(shè)方法。該方法介于桿件架設(shè)與立體節(jié)段架設(shè)之間，其運輸和起吊的單元是由多個桿件組成但未形成整個梁段，需要根據(jù)運輸條件及吊裝能力擇機采用。

1.2箱型加勁梁懸索橋

對于加勁梁采用鋼箱梁的懸索橋只能采用立體的箱梁節(jié)段作為架設(shè)單元，采用梁段提升的方法來架設(shè)。因采用的是立體節(jié)段吊裝，故吊裝方法對于鋼桁梁懸索橋也同樣適用。到目前為止，懸索橋加勁梁的安裝工藝主要有四種：以日本明石海峽大橋為代表的橋面吊裝法、以中國湖北四渡河大橋為代表的纜索吊裝法、以法國Chavanon大橋為代表的蕩移法以及運用最為成熟和普遍的跨纜吊裝法。

（1）橋面吊裝法。即采用能沿著桁架上弦或縱梁行走的移動式吊機，運送梁段再對梁段進行懸臂安裝。懸索橋加勁梁懸臂安裝時與梁式橋懸臂安裝不同之處在于每一梁段拼裝之后，不是靠橋的已成梁段來承擔(dān)其后拼裝梁段的自重，而是立即將剛吊裝到位的梁段同其對應(yīng)的吊索相連，讓所有已經(jīng)吊裝梁段的自重都經(jīng)由吊索而傳給主纜，由主纜承擔(dān)。由于這種方法需要將移動式吊機支撐在上弦桿或縱梁上，吊機在吊裝過程中將承受荷載，因此吊裝質(zhì)量不宜過大，施工時常采用大段剛接，分段設(shè)角工藝，桁架桿件實現(xiàn)空中拼裝，該法雖然節(jié)省了安裝在主纜上的跨纜吊機，但橋面吊機造價較高，需要增設(shè)臨時吊索，更換不同的吊具，且只能進行桿件或桁片拼裝，不能進行節(jié)段拼裝，且加勁梁由于支承橋面吊機而增大截面，施工過程中的荷載控制了永久結(jié)構(gòu)的設(shè)計，增加了永久結(jié)構(gòu)的造價。由于鋼桁梁桿件或桁片在空中懸拼，空中作業(yè)時間增長，增加了施工風(fēng)險，施工期則相應(yīng)增長。

（2）纜索吊裝法。最開始被稱為無支架吊裝，它采用另外架設(shè)的纜索吊裝系統(tǒng)，將加勁梁段在起吊平臺起吊，卷揚機帶動牽引系統(tǒng)開始工作，以勻速沿纜索吊承重索運行至加勁梁節(jié)段設(shè)計位置下方，起吊鋼繩升起，直至加勁梁節(jié)段到達設(shè)計標(biāo)高。該法實現(xiàn)了加勁梁的水平和垂直運輸，可直接利用懸索橋的索塔和錨碇，且纜索吊機架設(shè)法對環(huán)境的適用性較強，起吊能力大，但對于大跨徑懸索橋，加勁梁節(jié)段自重加大，各種索的數(shù)量增多，容易絞索。

（3）跨纜吊裝法。是指采用跨纜吊機這種專門的架橋設(shè)備，它是懸索橋施工中采用垂直提升法吊裝加勁梁時所使用的一種專用起重設(shè)備。它以主纜為支撐，行走于其上，并能跨越索夾?？缋|吊機是采用鋼絲繩、滑輪組和卷揚機組成卷揚系統(tǒng)的起升機構(gòu)，由于其提升平穩(wěn)，適合較大噸位構(gòu)件的吊裝作業(yè)，成為目前國內(nèi)外懸索橋加勁梁吊裝施工中采用較多的一種方法。其施工方法是：將鋼箱梁安裝節(jié)段在橋位附近拼裝、焊接好，用浮船運至橋下，采用跨纜吊機提升就位進行安裝，即"船舶就位、垂直起吊"。

（4）蕩移法。即利用增設(shè)臨時吊索來傳力過渡，具體施工方法是加勁梁節(jié)段首先被吊高幾米，拴上一組長的臨時吊索，長吊索連在主纜上的索夾處，放松吊機，就可使節(jié)段向臨時吊索處移動，待穩(wěn)定后，再向前移動吊機，收緊鋼索，則節(jié)段又將向吊機移動，如此反復(fù)。

2、山區(qū)懸索橋加勁梁施工工藝分析

目前在山區(qū)懸索橋的施工當(dāng)中出現(xiàn)了有別于江河上懸索橋施工的新問題，山區(qū)地形復(fù)雜且多伴有高深的峽谷，在其間修建橋梁通常采用大跨懸索橋一跨跨過。由于山區(qū)峽谷或河流水面窄，水淺，甚至無水，運梁船只不能達到梁段安裝位置的下方，因而山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁架設(shè)無法采用以往跨越大江大河上的懸索橋加勁梁架設(shè)的跨纜吊機施工方法，目前山區(qū)大跨度懸索橋加勁梁架設(shè)主要有纜索吊裝法、橋面吊機法、軌索滑移法等。

2.1矮寨大橋軌索滑移法

軌索滑移法成功運用于湖南省的矮寨大橋，是我國獨創(chuàng)的一種懸索橋架梁方法。矮寨大峽谷谷深坡陡，高差達350m，地質(zhì)情況復(fù)雜，橋型方案為鋼桁加勁梁單跨懸索橋，主纜孔跨布置為242+1176+116m，由于主跨過大，采用纜索吊裝法和橋面吊機法都存在很多不足，因此矮寨大橋的工作人員研究試驗后采用了名為軌索滑移法的方法。在基于連續(xù)梁長梁頂推工藝基礎(chǔ)上，借鑒貨運索道及林業(yè)運輸索道的工作原理，通過大量的計算分析和實地試驗，矮寨特大懸索橋加勁梁的縱向運輸采用“利用主纜作承重結(jié)構(gòu)、張緊的懸掛于主纜下接近吊索位置的軌索作為軌道，運梁車系統(tǒng)在軌索上滾動運送鋼桁加勁梁段的索軌縱向運梁、簡易吊機垂直起吊安裝加勁梁的施工方案”。從原理上說該方案是將纜索吊和索道運輸、纜載吊機吊裝等幾項成熟的技術(shù)綜合運用，屬于集成創(chuàng)新得到的大跨度懸索橋加勁梁施工方案，對于跨越高山峽谷的大跨度懸索橋特別適用。預(yù)設(shè)軌索移動運輸加勁梁方案總體思路如下：主纜架設(shè)完成后，利用貓道安裝吊索和吊鞍；利用吊鞍做托架，牽引架設(shè)索軌。將索軌與兩端的錨固系統(tǒng)連接并調(diào)整吊鞍的縱向位置、張拉軌索力到設(shè)計值。將加勁梁通過運梁小車懸掛于索軌上，通過牽引，使加勁梁從橋塔處向安裝位置運輸。大橋首創(chuàng)的軌索滑移法成功解決了山區(qū)大跨徑懸索橋主梁架設(shè)難題，該法在矮寨大橋上成功運用將對山區(qū)及淺灘區(qū)域或城市大跨徑懸索橋的建成起到巨大作用，該工法也可推廣到鋼桁拱、鋼桁連續(xù)梁、連續(xù)鋼構(gòu)等橋型。

3、山區(qū)懸索橋加勁梁架設(shè)新工藝

3.1前端無吊桿的正放斜起吊方法

運梁小車將梁段運到已安裝梁段的最前端，使梁段處于正放位置，跨纜吊機置于起吊梁段就位后的對應(yīng)索夾上，其起重索順橋向傾斜吊起梁段，同時用盡量水平施力的卷揚機拖住梁段并緩慢放松，使梁段平穩(wěn)緩慢起吊至起重索處于鉛直狀態(tài)，解除卷揚機的水平施力的連接，將梁段精確定位，并將其與已安裝梁段連接，然后張拉前一安裝梁段的吊桿，并放松跨纜吊機的起重繩。

3.2前端有吊桿的正放斜起吊或正起吊方法

運梁小車在橋下地面上運輸?shù)较鄳?yīng)位置，使梁段處于正放位置，再按與前一種相同的方法正起吊或者斜起吊梁段和就位，再將其與已安裝梁段連接，然后張拉該安裝梁段的吊桿，并放松跨纜吊機的起重繩；

3.3跨纜吊機協(xié)同吊裝法

置于梁段起吊位置上方附近索夾的跨纜吊機與置于該梁段就位位置正上方索夾的跨纜吊機共同吊住起吊梁段，在起吊梁段順橋向到達兩跨纜吊機之間前，按正放斜起吊方法起吊，待順橋向達到第一個跨纜吊機下方后，解除水平施力卷揚機的連接，接著下放起重繩，使得吊重在跨纜吊機以下有足夠距離，以減少起重索的豎值偏角，避免吊機承擔(dān)過大的水平力，然后分別放、收兩臺跨纜吊機的鋼絲繩，實現(xiàn)吊重由一個跨纜吊機正下方向另一個跨纜吊機正下方的移動。

4、結(jié)語

（1）跨纜吊裝法施工提升平穩(wěn)，適合較大噸位節(jié)段的吊裝作業(yè)，是目前國內(nèi)外懸索橋加勁梁吊裝施工中采用較多的一種方法，但在山區(qū)懸索橋運用中有所限制。

（2）纜索吊裝法為國內(nèi)外成熟施工技術(shù)，從經(jīng)濟性和實用性分析，中小跨徑懸索橋采用該工藝總體比較適用。

（3）橋面吊裝法不受地形限制，為成熟施工技術(shù)，但施工荷載控制了鋼桁梁永久結(jié)構(gòu)用鋼量，其施工工期相對較長，施工成本較高。

（4）軌索滑移法為矮寨懸索橋獨特的施工工藝，是山區(qū)特大跨度懸索橋加勁梁施工領(lǐng)域的一重大新方法，具有重要的推廣應(yīng)用價值，將會推動我國山區(qū)懸索橋的發(fā)展，但該法不僅需要使用懸索橋常用的架梁設(shè)備—跨纜吊機，而且增加了造價不低的軌索系統(tǒng)。

（5）跨纜吊機協(xié)同吊裝法結(jié)合傳統(tǒng)成熟的蕩移法和跨纜吊機法，想法新穎，能經(jīng)濟高效地解決各種地形條件下山區(qū)懸索橋各不同位置梁段的架設(shè)問題，值得做進一步的研究和改進。

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