摘要 橋梁纜索系統(tǒng)作為橋梁構(gòu)造的核心部分，其設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的精湛程度直接關(guān)系橋梁的整體安全、穩(wěn)固性及持久性。文章通過剖析實(shí)際工程案例，概括了橋梁纜索系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)理念，探討了纜索系統(tǒng)在橋梁施工中的核心設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)，涵蓋設(shè)計(jì)思路、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、錨碇設(shè)計(jì)與施工等多個(gè)方面，旨在為同類橋梁工程建設(shè)提供有價(jià)值的參考借鑒。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；纜索系統(tǒng)；纜索設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）03-0033-03

0 引言

橋梁工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜性的增加對(duì)纜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工提出了更高要求。該文將從橋梁工程纜索系統(tǒng)的基本構(gòu)成和設(shè)計(jì)原則出發(fā)，結(jié)合施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，探討如何優(yōu)化纜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工，以提高橋梁工程的整體質(zhì)量和安全性。通過實(shí)例分析當(dāng)前存在的問題和挑戰(zhàn)，以期為提高類似橋梁工程纜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工水平提供有益參考。

1 工程概況

蘇壩特大橋起訖樁號(hào)為K15+076.25～K15+911.75，全橋長835.5 m，主橋?yàn)?70.5 m上承式鋼筋混凝土拱橋，拱肋勁性骨架分為預(yù)埋段、第1～9#節(jié)段和合龍段，橋面梁為28.5 m預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁。主拱肋采用等截面懸鏈線無鉸拱，拱圈采用兩拱肋，拱肋間以橫聯(lián)連接，每拱肋為單箱雙室截面，橫向采用的外形為等寬8 m，縱向采用外形為等高5.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段頂、底板厚0.4 m，腹板厚0.3 m。大橋主橋橋面縱坡為0.54%，采用整幅設(shè)計(jì)。橋跨徑組合為（9×28.5）m預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁+凈跨徑350 m拱橋（拱上結(jié)構(gòu)跨徑13×28.5）m+（7×28.5）m預(yù)應(yīng)力簡支小箱梁，引橋長456 m。

2 設(shè)計(jì)思路

（1）主橋采用350 m上承式鋼管混凝土勁性骨架拱橋，主拱采用等截面懸鏈線無鉸拱。拱圈采用兩拱肋，兩拱肋間以橫聯(lián)連接，每拱肋為單箱雙室截面，橫向采用等寬8 m，縱向采用外形等高5.8 m矢跨比為1/4.2，拱軸系數(shù)為2.1。勁性骨架拱肋采用斜拉扣掛式的無支架纜索吊裝方案進(jìn)行分節(jié)段安裝[1]。

（2）該橋拱上小箱梁采用架橋機(jī)對(duì)稱安裝，中跨采用水袋進(jìn)行配重。

（3）結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)有材料組織情況及現(xiàn)場實(shí)際地形，馬邊岸索塔置于5#墩蓋梁上，昭覺岸索塔置于12#墩蓋梁上；索塔塔高約64.88 m。

（4）拱肋最大節(jié)段重量為65.579 t（單幅主索2吊點(diǎn)起吊），小箱梁吊裝重量為91.101 t，以小箱梁最大節(jié)段的自重進(jìn)行纜索吊裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（5）為提高施工效率，在上下游各布置2組工作索，承擔(dān)施工時(shí)的材料運(yùn)輸工作，同時(shí)肋間橫撐采用內(nèi)側(cè)兩組工作索進(jìn)行安裝。

（6）橋位設(shè)計(jì)最大風(fēng)速為24.5 m/s，工作風(fēng)按6級(jí)風(fēng)（風(fēng)速為13 m/s）進(jìn)行考慮。

（7）為方便組織材料，索塔立柱采用鋼管，柱間連接件采用萬能桿件。

3 纜索吊裝系統(tǒng)參數(shù)

纜索吊裝系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表1所示：

4 纜索吊裝系統(tǒng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

4.1 主索系統(tǒng)

主索系統(tǒng)鋼繩配置情況如表2所示：

主索公稱強(qiáng)度1 960 MPa），纜索系統(tǒng)最大凈吊重為91.101 t（單幅）。主索鋼絲繩分兩組布置，每組6根，兩組索間距為14.5 m；單根主索的最大張力為711.04 kN。在跨中重載工況下，主索最大垂度f=49.227 m，垂跨比f/L=1/11；空索安裝張力為160.37 kN，相應(yīng)垂度左幅為37.429 m，右幅為37.365 m。

每組主索上布置2個(gè)吊點(diǎn)，全橋共4個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)采用φ26 m（6×37S+FC，公稱抗拉強(qiáng)度為1 870 MPa）鋼繩，單個(gè)吊點(diǎn)走10線。主拱節(jié)段吊裝采用2個(gè)吊點(diǎn)抬吊（正吊），每個(gè)吊點(diǎn)用1臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行起吊施工，全橋共布置4臺(tái)10 t卷揚(yáng)機(jī)。

每個(gè)吊點(diǎn)布置1根牽引索，每根牽引索采用φ36 mm（6×37S+FC，公稱抗拉強(qiáng)度為1 870 MPa）鋼繩，單根牽引索走4線，全橋共設(shè)4臺(tái)20 t牽引卷揚(yáng)機(jī)[2]。

4.2 工作索系統(tǒng)

主索采用2×1Φ56 mm鋼絲繩（6×37S+FC，公稱強(qiáng)度為1 870 MPa），凈吊重為5 t。每組工作索系統(tǒng)的主索上布置1個(gè)吊點(diǎn)。單個(gè)吊點(diǎn)起吊繩走2線，單個(gè)吊點(diǎn)用1臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)起吊，共計(jì)2臺(tái)，起吊繩采用φ20（6×37S+FC，公稱抗拉強(qiáng)度為1 870 MPa）鋼繩。每個(gè)吊點(diǎn)布置1根牽引索，走1線，每根牽引索采用φ20（6×37S+FC，公稱抗拉強(qiáng)度為1 870 MPa）鋼繩，牽引索采用循環(huán)線布置，單個(gè)吊點(diǎn)的最大牽引力約33.307 kN，每個(gè)吊點(diǎn)采用1臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)牽引，共計(jì)2臺(tái)5 t卷揚(yáng)機(jī)。

4.3 壓塔索

為控制索塔吊裝時(shí)主索、起吊索、牽引索產(chǎn)生的不平衡水平力，并控制塔頂偏位，在索塔上設(shè)置壓塔索，單幅2組，全橋共4組，布置跨徑為85.5 m+541.5 m+85.5 m。錨碇分別位于2#墩和15#墩，采用1 860 MPa φs15.24鋼絞線，單根配置數(shù)量如下：馬邊岸單組壓塔索為12φs15.24；跨中單組塔柱為4φs15.24；昭覺岸單組壓塔索10φs15.24。全橋重量合計(jì)20 734.02 kg。

4.4 跑車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

纜索吊左、右幅各設(shè)置一套跑車系統(tǒng)，單套跑車系統(tǒng)由2臺(tái)行走小車，小車行走輪直徑為400 mm（內(nèi)徑），縱橋向布置兩排，每排6個(gè)，單組主索共24個(gè)。單幅主索兩輛跑車之間的間距為13 m。跑車之間采用4根

φ36 mm鋼繩連接。上掛架連接于跑車之上，下掛架通過起吊索與上掛架連接，通過起吊卷揚(yáng)機(jī)收放鋼繩實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的升降。在行走小車上連接一個(gè)牽引滑車，由鋼板和滑輪組成。牽引滑車與牽引卷揚(yáng)機(jī)之間通過牽引索相連，通過卷揚(yáng)機(jī)收放鋼繩實(shí)現(xiàn)小車的行走?？紤]起吊走線和起重索垂度的影響，對(duì)單個(gè)吊點(diǎn)擬配重2 t。

5 纜索吊塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇在5～6#之間搭設(shè)起吊平臺(tái)起吊拱肋，將馬邊岸索塔布置于5#墩蓋梁上，將昭覺岸索塔布置于12#墩蓋梁上。索塔與蓋梁鉸接。

索塔塔柱采用φ820 mm鋼管作為主承重結(jié)構(gòu)，鋼管采用Q345B鋼材制作，每半幅塔采用4根鋼管，橫橋向布置2排，間距為4.58 m；順橋向布置2排，間距為4.58 m。鋼管柱均為標(biāo)準(zhǔn)層，標(biāo)準(zhǔn)層鋼管長度為9 m，鋼管間用萬能桿件進(jìn)行連接，構(gòu)成格構(gòu)體系，鋼管立柱接頭采用法蘭盤連接。索塔兩幅塔柱間采用φ325×6 mm鋼管設(shè)置橫撐。

兩岸索塔高度均約為64.88 m，共7層。鋼管柱設(shè)計(jì)壁厚為10 mm，鋼管之間的斜撐采用φ325×6 mm鋼管，分別位于索塔的第4層和第7層處。

鋼管柱之間采用萬能桿件進(jìn)行連接，主要桿件有N3斜撐桿，斜撐桿的連接板為N29，水平連接桿為N16，水平面斜撐連接桿采用L75×8加工。

各層連接桿件應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力情況配置萬能桿件數(shù)量。兩岸索塔萬能桿件的具體配置情況見表3所示：

索塔塔間橫撐采用φ325×6 mm鋼管制作，橫撐順橋向由兩片桁架組成，桁架高度為4 m，桁架弦桿為φ325×6 mm鋼管，豎腹桿及斜腹桿均為φ180×4 mm鋼管。兩片桁架之間采用φ180×4 mm鋼管進(jìn)行水平連接，通過相貫線將其焊接為整體。

6 扣索、背索系統(tǒng)

6.1 配置

單幅拱肋共布置5對(duì)扣、背索，分別布置于1#、2-2#、3-2#、4-2#、5-2#節(jié)段。拱肋上的K1～K3-2扣索錨固于節(jié)段兩側(cè)的弦桿處，塔頂錨固于9#墩或10#墩的蓋梁錨梁上，背索錨固于7#墩或12#墩承臺(tái)；對(duì)于節(jié)段K4-1～K5-2，單個(gè)節(jié)段布置兩根扣索，在拱肋上錨固于節(jié)段兩側(cè)的弦桿處，塔頂錨固于扣塔頂部的錨梁上，而背索則錨固于6#墩或13#墩的承臺(tái)上。

扣、背索均采用Φj15.24（Rby=1 860 MPa）鋼絞線?？邸⒈乘魉瞬捎萌哄^體系?？?、背索鋼絞線按對(duì)應(yīng)的扣、背索的施工期間最大索力進(jìn)行控制設(shè)計(jì)。

6.2 扣塔

扣塔采用鋼管及型鋼焊接成塔狀，高度為17.46 m，單個(gè)塔由4根φ630×10 mm鋼管作為立柱，平面中心間距為4.2 m（順橋向）×7 m（橫橋向），柱間采用φ180×4 mm鋼管（橫橋向及水平面）和φ203×6 mm鋼管（順橋向）進(jìn)行連接?？鬯骷氨乘鲝埨隋^箱在塔頂及蓋梁上，蓋梁布置2個(gè)錨墩，而塔頂布置2個(gè)錨梁。

7 錨碇設(shè)計(jì)與施工

7.1 主索錨碇

錨碇由樁基、承臺(tái)、錨固鋼帶等三部分組成，全橋共布置4個(gè)主索錨碇。單個(gè)主索錨碇承臺(tái)尺寸為5 m×5 m×2.5 m，承臺(tái)頂面布置錨固鋼帶，而單個(gè)錨固鋼帶錨固2根或1根主索，錨固鋼帶與主索通過滑輪連接。

7.2 背索錨固

背索錨碇分為錨碇一和錨碇二。錨碇一布置于7#墩和12#墩，由4根樁基、5 m×5 m×2.5 m承臺(tái)（12#墩承臺(tái)尺寸為5.8 m×5.8 m×2.5 m）、錨固鋼帶等組成；錨碇二布置于6#墩和13#墩，由4根樁基、5.8 m×5.8 m×2.5 m承臺(tái)、錨固鋼帶等組成。錨固鋼帶由鋼板焊接而成。

7.3 壓塔索及工作索錨固

馬邊岸壓塔索及工作索錨碇布置于2#墩，由4根樁基、5 m×5 m×2.5 m承臺(tái)、3根錨固鋼帶等組成。昭覺岸壓塔索及工作索錨碇布置于15#墩，由4根樁基、5 m×5 m×2.5 m承臺(tái)、3個(gè)錨固鋼帶等組成。

7.4 卷揚(yáng)機(jī)布置

纜索吊裝系統(tǒng)需要的卷揚(yáng)機(jī)數(shù)量規(guī)格如表4所示：

8 纜索吊裝系統(tǒng)質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）后錨預(yù)應(yīng)力錨索體系。

后錨系統(tǒng)為扣掛體系的重要受力系統(tǒng)，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照預(yù)應(yīng)力錨索施工要求進(jìn)行作業(yè)，確保錨索張拉力滿足要求。在正式施工前，應(yīng)施作實(shí)驗(yàn)錨索，以驗(yàn)證后錨系統(tǒng)是否滿足方案要求。

（2）索塔、扣塔安裝。

索塔和扣塔是承受纜索吊裝系統(tǒng)豎向力的關(guān)鍵，同時(shí)在施工過程中承受一定的不平衡水平力。蓋梁上的塔預(yù)埋件系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案加工安裝預(yù)埋件。由于混凝土收縮，預(yù)埋件與蓋梁混凝土間存在較小的縫隙，縫隙項(xiàng)目采用壓漿料進(jìn)行注漿，確保塔腳受力穩(wěn)定。

通過對(duì)索塔受力情況進(jìn)行分析，找出索塔受力薄弱點(diǎn)，采用水平斜桿進(jìn)行加強(qiáng)固定。索塔在安裝過程中，每節(jié)段必須對(duì)豎直度進(jìn)行測量調(diào)整，并對(duì)塔頂操作平臺(tái)的焊縫長度、高度進(jìn)行檢查驗(yàn)收。

（3）扣、背索安裝與張拉。

扣、背索采用塔吊或卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行牽引要錨箱部位，扣掛體系中的扣背索鋼絞線應(yīng)力低，受環(huán)境影響較大，容易出現(xiàn)因低應(yīng)力蠕動(dòng)、腐蝕等情況而導(dǎo)致鋼絞線滑絲。因此，錨具應(yīng)采用低應(yīng)力錨具以增加錨固力，錨箱應(yīng)采取包裹密封措施以防止環(huán)境腐蝕，從而有效避免滑絲現(xiàn)場。同時(shí)，應(yīng)做好張拉后錨索位置的標(biāo)記，加強(qiáng)過程中的標(biāo)記檢查，出現(xiàn)滑移應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)張拉等措施。

（4）索鞍、鋼繩安裝。

鋼繩投入使用前，必須逐盤檢查外觀是否有損傷。鋼繩繩卡數(shù)量、緊固方向應(yīng)按照規(guī)范要求，寧多勿少，同時(shí)做好繩卡標(biāo)記，便于檢查滑移。鋼繩安裝完成后應(yīng)測量垂直度是否與方案一致。

索鞍是鋼繩導(dǎo)向、稱重的傳遞媒介，首先，應(yīng)確保索鞍安裝方向與鋼繩滑動(dòng)方向一致，避免在施工過程中出現(xiàn)索塔磨鋼繩情況。其次，在過程巡查中應(yīng)對(duì)索鞍及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)。

嚴(yán)格執(zhí)行施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)現(xiàn)場管理和監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理施工中的問題和隱患。對(duì)關(guān)鍵工序和重點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控和檢測，建立健全的質(zhì)量管理體系和檔案管理制度，施工質(zhì)量做到可追溯性和可控制性。

9 結(jié)論

該文通過對(duì)橋梁工程纜索系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的詳細(xì)探討，結(jié)論如下：（1）纜索系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工必須緊密結(jié)合橋梁的整體結(jié)構(gòu)和功能需求，才能使纜索的承載能力和穩(wěn)定性達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。（2）設(shè)計(jì)思路、結(jié)構(gòu)分析和配置數(shù)據(jù)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，對(duì)于纜索系統(tǒng)的質(zhì)量和性能具有至關(guān)重要的作用，需要精細(xì)控制。隨著科技的進(jìn)步和工程實(shí)踐的不斷積累，纜索系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)將不斷得到優(yōu)化和創(chuàng)新，以適應(yīng)更高標(biāo)準(zhǔn)的橋梁建設(shè)需求。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-07-05

作者簡介：陳家林（1993—），男，本科，工程師，主要從事高速公路建設(shè)隧道橋梁工作。