章耀林

（中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，天津 300300）

1 工程概況

鵝公巖軌道專用橋位于既有鵝公巖長江公路大橋上游70 m 處。受景觀、通航及地形等因素影響，軌道專用橋采用既有公路懸索橋橋型并對(duì)孔布置（圖1），橋跨布置為50 m（錨跨）+210 m（邊跨）+600 m（中跨）+210 m（邊跨）+50 m（錨跨），是世界上最大跨度的自錨式懸索橋。該橋加勁梁錨跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，錨固段為鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，其余梁段為鋼箱梁結(jié)構(gòu)，見圖2。

圖1 鵝公巖軌道專用橋總體布置（單位：m）

圖2 鵝公巖軌道專用橋加勁梁結(jié)構(gòu)（單位：m）

2 加勁梁總體施工方案

不同于地錨式懸索橋先施工主纜和吊索然后施工加勁梁，自錨式懸索橋通常先施工加勁梁然后施工主纜和吊索［1]。鵝公巖軌道專用橋錨固段及錨跨混凝土箱梁采用支架現(xiàn)澆施工；邊跨鋼箱梁從主塔處往錨跨方向頂推施工［2-3]。由于長江通航及橋下凈空高度大，采用常規(guī)方法施工加勁梁比較困難且不經(jīng)濟(jì)，故在主塔頂設(shè)置高42.5 m 的臨時(shí)鋼塔，臨時(shí)鋼塔與加勁梁之間設(shè)置16 對(duì)臨時(shí)斜拉索。采用斜拉扣掛法分節(jié)段施工中跨鋼箱加勁梁，形成臨時(shí)斜拉橋。鋼箱加勁梁由船舶水上運(yùn)輸、架梁吊機(jī)梁面起吊。待全部加勁梁施工完成后進(jìn)行斜拉-懸索體系轉(zhuǎn)換，最終形成懸索橋［4-8]。

3 斜拉-懸索體系轉(zhuǎn)換施工

3.1 體系轉(zhuǎn)換初始狀態(tài)

體系轉(zhuǎn)換的初始狀態(tài)為臨時(shí)斜拉橋成橋狀態(tài)。臨時(shí)斜拉橋采用64 對(duì)128 根平行鋼絲索。除LES8—LES16，LWS8—LWS16 斜拉索梁端分別集中錨固于錨固段錨固橫梁處外，其余斜拉索梁端均錨固于鋼箱梁上的錨點(diǎn)上，縱向水平間距為15 m或30 m。斜拉索塔端均錨固于臨時(shí)鋼塔內(nèi)，其理論錨點(diǎn)豎向間距為2.0 m。臨時(shí)斜拉橋總體布置見圖3。

圖3 臨時(shí)斜拉橋總體布置（單位：m）

3.2 臨時(shí)斜拉橋加勁梁成橋線形

臨時(shí)斜拉橋采用懸索橋成橋線形進(jìn)行安裝，成橋后通過調(diào)整臨時(shí)斜拉索索力，將加勁梁線形調(diào)整至懸索橋成橋線形去除二期恒載的線形［4-5]。由于臨時(shí)斜拉橋成橋后的斜拉索索力小于臨時(shí)斜拉橋成橋過程中的索力，因此在臨時(shí)斜拉橋成橋后增加斜拉索索力至成橋過程中的最大索力，既可以充分利用斜拉索的承載力，又可以提高加勁梁線形，減少斜拉-懸索體系轉(zhuǎn)換時(shí)吊索接長桿長度，降低吊索安裝難度。

3.3 體系轉(zhuǎn)換施工

體系轉(zhuǎn)換要求在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下［9-10]，盡可能地減少工序、設(shè)備配置等工作。該橋斜拉-懸索體系轉(zhuǎn)換的過程是吊索安裝、斜拉索拆除的過程，可分為3個(gè)階段。

1）加勁梁線形調(diào)整

從塔底往塔頂依次張拉斜拉索；東西方向?qū)ΨQ調(diào)索，中跨和邊跨對(duì)稱進(jìn)行。其中，1～11 號(hào)斜拉索索力調(diào)整1次，12～16號(hào)斜拉索索力調(diào)整2次。

2）吊索安裝

利用貓道和牽引系統(tǒng)完成主纜架設(shè)，然后支架原位現(xiàn)澆施工錨跨混凝土箱梁，最后安裝吊索。吊索采用纜索吊機(jī)安裝，將檢修車作為吊索梁端張拉操作平臺(tái)，見圖4。

圖4 吊索張拉操作平臺(tái)布置（單位：mm）

吊索從橋塔處分別往跨中和錨跨方向安裝。吊索安裝過程中25 對(duì)吊索1 次拉張到位，10 對(duì)吊索2 次張拉到位，4 對(duì)吊索3 次張拉到位。吊索施工步驟、伸長量和張拉力見表1。表中帶括號(hào)的數(shù)據(jù)表明對(duì)應(yīng)的吊索需要2 次或3 次張拉到位，如LM6 吊索需要經(jīng)過第14，15，16 三個(gè)步驟共3 次張拉到位，對(duì)應(yīng)的吊索伸長量分別為1381，357，303 mm，對(duì)應(yīng)的吊索張力分別為2972，2054，2018 kN。

吊索施工前，主索鞍需往邊跨方向預(yù)偏。在吊索施工過程中，主索鞍從邊跨往中跨方向分8 次頂推。主索鞍頂推時(shí)機(jī)及頂推位移見表2。

3）臨時(shí)斜拉索拆除

吊索安裝完成后拆除臨時(shí)斜拉索。臨時(shí)斜拉索拆除設(shè)備與其安裝設(shè)備為同一套設(shè)備，拆除順序與安裝順序相反。第3，4 號(hào)斜拉索由于索力較小最先拆除，其余斜拉索則從塔頂往塔底方向?qū)ΨQ拆除。第10號(hào)斜拉索拆除后，主索鞍一次頂推至設(shè)計(jì)位置，其中13#主索鞍頂推位移為27 mm，14#主索鞍頂推位移為45 mm。

3.4 吊索施工設(shè)備配置

吊索張拉設(shè)備包括千斤頂、撐腳、張拉桿等。設(shè)備配置的總體思路為：根據(jù)張拉力及張拉量，按照所需設(shè)備最多的步驟選擇設(shè)備的規(guī)格和數(shù)量，且設(shè)備能夠倒用，滿足其他步驟的施工需要。邊跨和中跨吊索張拉力最大值約為4200 kN。考慮一定的安全余量，選用4500 kN 規(guī)格的千斤頂，共計(jì)16 個(gè)；張拉桿承載力與千斤頂匹配，共計(jì)16根。

表1 吊索施工步驟、伸長量和張拉力

表2 主索鞍頂推時(shí)機(jī)及頂推位移

由于每根吊索的張拉量不同，需綜合各種因素確定張拉桿的長度。張拉桿總長度為：張拉桿旋入錨杯內(nèi)長度+錨杯端部到球型支座頂面距離+撐腳高度+千斤頂高度+張拉桿螺母高度+張拉桿露出螺母長度。計(jì)算得到所需張拉桿總長度為3130 mm?？紤]受力及施工方便，張拉桿分段接長。與吊索錨杯連接的為張拉桿1，長度為2000 mm，承載力為4500 kN。用于接長的張拉桿2 長度為1300 mm，張拉桿3 長度為650 mm。計(jì)算表明用于接長的張拉桿2或張拉桿3拆除時(shí)最大張力約3000 kN，故其承載力按照3000 kN控制。吊索張拉桿配置見圖5。

為滿足吊索張拉需要，撐腳高度取950 mm。由于吊索位于風(fēng)嘴內(nèi)，風(fēng)嘴開孔很小，因此撐腳壁板很薄，施工時(shí)應(yīng)選取與撐腳直徑接近的千斤頂或在千斤頂下抄墊剛性墊塊，以免撐腳頂板受彎，保證撐腳支腿接近軸心受力從而提高其承載力，確保吊索安裝安全。

圖5 吊索張拉桿配置（單位：m）

4 結(jié)語

鵝公巖軌道專用橋的斜拉-懸索體系轉(zhuǎn)換是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。通過定性、定量分析，確定了體系轉(zhuǎn)換的初始狀態(tài)、吊索的安裝順序、斜拉索的拆除時(shí)機(jī)等，從理論上保證了體系轉(zhuǎn)換過程的高效、安全、經(jīng)濟(jì)性，最終成功應(yīng)用于工程實(shí)踐，可為同類橋梁施工提供借鑒。