浅谈悬索桥的施工

浅谈悬索桥的施工

【摘要】悬索桥，由19世纪被发明的，又名吊桥，通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。是大跨径桥梁的主要形式，特点是建构简单，受力明确。

【关键词】悬索桥大跨径

一、悬索桥的原理

悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个双曲线。老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍，现代的悬索一般是多股的高强钢丝。

二、悬索桥的施工

悬索桥的施工内容主要有：锚碇的施工、索塔的施工、主揽施工、加劲梁的施工。

（1）锚碇的施工

锚碇是悬索桥的主要承重构件，主要抵抗来自主揽的拉力，并传递给地基基础，根据接受力形式的不同可分为重力式锚碇、隧道式锚碇等。重力式锚碇依靠自身巨大的重力抵抗主揽拉力，隧道式锚碇的锚体嵌入地基基岩内，借助基岩抵抗主揽拉力，隧道式锚碇只适合在基岩完整的地区，其他情况大多采用重力式锚碇或自锚式悬索桥。

（2）索塔的施工

混凝土塔身施工

大跨径悬索桥塔身国内主要采用钢筋混凝土塔。施工用的模板工艺主要有滑模、爬模和翻模等类型，塔柱竖向主要钢筋的接长可采用冷压套管连接、电渣焊、气压焊等方法。混凝土运送方式应考虑设备能力采用泵送或吊罐浇注，施工至塔顶时，应注意索鞍钢框架支座螺栓和塔顶吊架、施工锚道的预埋件的施工。

主索鞍施工

索鞍安装时应根据设计提供的预偏量就位，加劲梁架设、桥面铺装过程中按设计提供的数据逐渐顶推到永久位置。顶推前应确认滑动面的摩阻系数，严格控制顶推量，确保施工安全。

主索鞍的施工程序包括塔顶门架→钢框架安装→吊装上下支承板→吊装鞍体等。

主索鞍施工要点：1）吊装及所有吊具均要经过验算，符合起吊要求；2）吊装过程必须设专人指挥，中途要防止扭转、摆动和碰撞；3）所有构件接触面销孔系精加工表面，必须清理干净，不得留有砂粒、纸屑等，并且在四周两层接缝处涂以黄油，以防水气侵入锈蚀构件。

（3）主缆施工

主缆架设工程包括架设前的准备工作、主缆架设、防护和收尾工作等，主缆施工难度大，工序多，其主要施工程序如下：

牵引系统

牵引系统是架设于两锚碇之间，跨越索塔用于空中拽拉的牵引设备，主要承担猫道架设、主缆架设以及部分牵引吊运工作，常用的牵引系统有循环式和往复式两种。

牵引系统的架设以简单经济，并尽量少占用航道为原则。通常的方法是先将先导索渡海（江），再利用先导索将牵引索由空中架设。

猫道

猫道的主要承重结构为猫道承重索，一般按三跨分离式设置，边跨的两端分别锚于锚碇与索塔的锚固位置上，中跨两端分别锚于两索塔的锚固位置上。其上有横梁、面层、横向通道、扶手绳、栏杆立柱、安全网等。为了抗风稳定，一般设有抗风缆、抗风吊杆等抗风构件。

猫道架设要对称施工，边跨与中跨作业平衡，减少对塔的变位的影响，控制裸塔塔顶变位及扭转在设计容许范围内。猫道承重索架设后要进行线形调整，应预留50mm以上的可调长度，各根索的跨中标高相对误差控制在±30mm之内。承重索在边跨与中跨应线序架设。

主缆架设

锚碇和索塔工程完成、主索鞍和散索鞍安装就位、牵引系统架设完成后，即可进行主缆架设施工，我们主要采用PPWS法架设。即在工厂将钢丝制成束，用卷筒运至桥位安装在一侧锚碇的钢丝松卷轮上，通过液压无极调速卷扬机用拽拉器将钢丝束吊起拉向对岸，对牵引系统所需动力要求较大。

紧缆

索股架设完成后，需对索股群进行紧缆，紧缆包括准备工作、预紧缆和正式紧缆等工序。

预紧缆应在温度稳定的夜里进行，预紧缆时宜把主缆全长分为若干区段分别进行，以免钢丝的松弛集中在一处。索股上的绑扎带采用边紧缆边拆除的方法，不宜一次全部拆除。预紧缆完成处必须用不锈钢带捆紧，保持主缆的形状，预紧缆的目标孔隙率宜为26-28%。

正式紧缆宜用专用的紧缆机把主缆整成圆形。其作业可以在白天进行，正式紧缆宜向塔柱方向进行。当紧缆点孔隙率达到设计要求时，在靠近紧缆机的地方打上两道钢带。

索夹安装与吊索架设

当索夹在主缆上精确定位后，即固紧索夹螺栓。紧固同一索夹螺栓时，须保证各螺栓受力均匀，并按三个荷载阶段（索夹安装时、钢箱梁吊装后、桥面铺装后）对索夹进行紧固，补足轴力。

吊索根据其长度不同，由塔顶吊机运至塔顶解开，用托架运至预定位置，并在猫道上开孔，吊索钢丝绳穿过徐徐放下，将吊索钢丝绳跨挂在主缆索夹上。

（4）加劲梁的施工

加劲梁架设

悬索桥加劲梁多采用钢桁架，钢桁架加劲梁按架设单元可分为单根杆件、桁片、节段架设施工方法。单根杆件架设使用小型施工架设机械，受施工架设地形影响小，但现场接头多，架设工期长；桁片架设法使用中型施工架设机械，受施工架设地形影响小，现场接头少，架设误差小，可以缩短工期；节段架设施工方法架设质量大，要使用大型架设机械，受架设地点的地形和江海面条件影响大，节段一般在工厂预制拼装，可提高架设精度，缩短工期。

试拼：加劲梁应按拼装图进行厂内试拼，试拼不少于3个节段，按架梁顺利试拼装。

吊装作业过程中占用江海面时，要在施工作业区域制定警戒，设置警戒船，防止一般船舶进入限制通航的地带，确保作业船与一般航行的船舶的安全。施工要点：1）吊装过程应观察索塔变位情况，应根据设计要求和实测塔顶位移量分阶段调整索鞍偏移量，以保证工程质量和施工安全；2）安装前应确定安装顺序，一般可以从中跨跨中对称地向两边进行，安装完一段跨中梁段后，再从两边跨对称地向索塔方向进行；3）钢箱梁水上运输必须由有经验的人员担当。架设前，宜进行现场驳船定位试验，以保证定位精度；4）各工作面上，吊装第二节起须与相邻节段间预偏一定间隙（0.5-0.8m），至标高后，牵拉连接，避免吊装过程与相邻节段发生碰伤，影响吊装作业顺利进行；5）安装合龙段前，必须根据实