浅谈山区悬索桥施工技术研究

2023-02-06

1 悬索桥概述

悬索桥是以悬索为主要承重结构的桥, 由基础、塔墩、锚旋、主缆、吊索、加劲梁及桥面系等组成。悬索桥的类型可从悬吊跨数、主缆锚固方式以及悬吊方式等方面加以划分。按悬吊跨数可分为单跨悬索桥、三跨悬索桥、多跨悬索桥。

2 山区悬索桥施工主要问题

山区小跨径悬索桥, 由于地形复杂, 山势十分险峻, 桥梁常需跨越超深型峡谷, 如有的大桥桥高就达多米, 运输条件极为恶劣, 施工场地奇缺, 给桥梁建设带来了诸多困难。如施工场地布置困难, 大型施工设备、大型结构成品构件等入场困难, 施工辅助设施如调运系统、浪风等安装困难等。这种山区悬索桥施工主要问题包括采用缆吊法还是索吊法、主缆架设工艺、主缆散索套的安装、主缆锚固区索股受力均匀性控制、加劲梁湿接缝浇筑顺序确定、纵向预应力建立、主缆锚固前设置散索套还是转向索鞍以及如何在温度变化大, 施工不确定因素多的情况下准确有效的进行线形施工控制。

3 山区悬索桥施工技术研究

3.1 山区桥梁桥型选择

山区桥梁建设特点使其桥梁方案选择受到很大局限。对于拱式桥梁, 若采用上承式, 则需在陡峭的岩壁上施工拱脚, 困难太大, 同时, 由于无法采用支架施工, 需要通过吊装或其他方法施工, 但预制场地又存在问题。对于梁式桥梁, 由于桥址两岸陡峭, 有的还呈反倾状, 并且桥梁太高, 一般难以布置桥墩, 即使能布置桥墩也只能让边跨非常小。可见, 梁式桥布置、施工都相当困难。对于斜拉桥, 同样由于桥墩塔只能设于两岸, 能采用的形式仅限于地岩锚式或部分地岩锚式, 构造设计、施工等均较复杂, 受力性能也不太好。对于悬索桥, 则由于其本身就适合于单跨桥梁, 桥型布置方便、合理, 施工简便, 风险最小, 是最适合于这种特殊地形的桥型。

3.2 山区悬索桥吊法施工方法

悬索桥索吊法施工的加劲梁架设的缆索吊装系统包括主索、主索鞍、主索跑车、起重索、起重滑车组、牵引索、起重及牵引卷扬机、锚锭等组成。吊装系统包括两套, 一套为加劲梁吊装系统, 另一套为工作吊缆系统亦称边吊缆。加劲梁吊装系统主索由上、下游两组多根高强钢丝绳组成。主索鞍设在塔顶横梁上石为使主索在使用过程中尽可能达到受力均匀, 在两岸锚旋设转向滑车组, 主索通过转向滑车组联接形成循环索, 使其受力的均匀性能自行调节。

3.3 悬索桥主缆架设

主缆架设一般可以采用空中送丝法或预制平行丝股法, 多数悬索桥都用这种方法来架设主缆。

考虑到山区现场便道路况实际, 所有索股出厂后均运到一岸, 向另一岸牵引。索股牵引工作以上、下游平行作业的形式进行。索股放盘架设在锚旋顶面两侧。为索股架设需要, 在主缆散索点设一临时支架, 使索股在安装阶段形成中跨、边跨和锚跨。牵引完的索股仍摆放在猫道的滚轮上, 需将其按规定位置放入鞍座内并将两端锚固。索股的调整包括中跨垂度, 边跨垂度及锚跨索力调整。该桥对基准索和非基准索采用不同的调整方法。

预紧缆是把索股群大致整成圆形的作业。为使主缆索股沿全桥分布均匀, 钢丝的松驰不集中在一个地方, 预紧缆时把全长分成若干段, 从分段处向分段间隔中间的方向顺序进行。正式紧缆是用专用的紧缆机把主缆整成圆形。紧缆机安装在各跨中点, 要求其轴线与主缆中心线吻合及左右平衡, 然后向索鞍方向进行紧缆。紧缆机的移动由边吊缆跑车带动。紧缆机为液压装置, 由对称设置的多台千斤顶组成。

3.4 山区悬索桥散索套及散索支架

由于山区悬索桥跨径一般都不大, 为了进一步节省造价, 在主缆分散锚固起点处不设转向索鞍, 仅设置散索套。在主缆架设时, 设有散索套临时支架, 使散索套处于成桥状态时的位置标准温度时。待主缆形成及加劲梁吊装前拆除临时支架。散索套置于锚旋前, 起分散索股便于主缆锚固的作用。常用于主缆直径较小且不需转向支承时代替转向散索鞍。散索套整体为喇叭形, 为两半拼合的铸钢结构。

这种山区悬索桥用散索套代替转向索鞍, 在散索支架处设置散索套分散索股, 散索支架的位置应该使散索套处于成桥状态的位置在标准温度。但是由于散索套这种结构的构造简单, 散索套事先无法成型, 不利于索股的架设和调整, 所以我们采用增加一个散索支架的方法来架设主缆, 散索支架的位置为主缆在相同位置处于成桥状态的位置在标准温度。因为主缆锚跨一般都有上百米, 不利于索股的调整和定位, 而设置散索支架后, 散索支架到桥塔处的索股被临时定位, 因而可以更容易的对锚跨和散索套处的索股进行定位和调整。

3.5 悬索桥施工中的线性控制

在桥梁施工技术中以前并未突出施工控制的内容, 而事实上, 施工控制是施工技术的重要组成部分, 并始终贯穿于桥梁施工中。桥梁施工控制是确保桥梁施工宏观质量的关键, 衡量一座桥梁的施工宏观质量标准就是其成桥状态的线形和内力情况符合设计要求。所以, 悬索桥的施工控制的关键是线形控制。悬索桥施工中的线形控制包括标准温度下主索鞍安装位置控制猫道的调整与控制散索套及散索支架安装位置的控制基准索及普通索架设位置控制紧索后成缆线形的控制加劲梁架设后梁段顶面标高的控制要正确的进行悬索桥施工中的线形控制, 关键是要准确的进行主缆线形和吊索长度的控制, 因为主缆一旦架设完成, 其线形不能进行调整设计上对吊索一般也不预留调整长度, 因此吊索一旦制作完成, 其长度也无调整余地。悬索桥的线形监控主要任务即是以下部结构的施工测量结果和上部结构的实际参数为依据, 以设计成桥线形为目标, 提出施工架设丝股时的线形根据主缆完成线形提出吊索制作长度预测加劲梁吊装过程中结构线形与内力, 提出施工过程的建议。