懸索便橋施工技術(shù)

孫峰梅

(中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176)

1 工程概況

黃山廣宇大橋位于黃山市屯溪區(qū)新安江中游，主橋橫跨新安江，為5跨連續(xù)梁，跨徑為52 m+70×3 m+52 m;主橋橋面與新安江河床高度約20 m。主橋連續(xù)梁施工采用懸灌施工。

當(dāng)?shù)厮?、氣象情況:本地區(qū)屬于亞熱帶氣候，汛期集中在7月～9月份，經(jīng)常出現(xiàn)暴雨伴隨大風(fēng)天氣發(fā)生，春秋季有時也會突降暴雨。新安江水位受地表水直接影響，汛期經(jīng)常突發(fā)洪水，洪水暴漲10多米，經(jīng)當(dāng)?shù)厮块T統(tǒng)計，五年一遇洪水就淹沒駁岸濱江路，洪水暴漲超過15 m。特別是新安江上游地區(qū)為森林區(qū)，洪水中飄浮較多較大樹木。

新安江洪水對河中建筑物沖毀危害極大，據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門記錄，以前已發(fā)生多次河中施工中建筑物被洪水沖毀，造成重大損失。

廣宇大橋工期要求，必須跨越一個汛期。如何保證汛期河中臨時結(jié)構(gòu)物不被洪水沖毀成為本橋施工中的重點之一。

2 施工便橋建造

根據(jù)施工要求，下部構(gòu)造安排在汛期前完成，懸灌施工設(shè)備—掛籃安裝也必須在汛期前完成。但梁部懸灌施工所需材料等必須依靠便橋提供，工程對施工便橋的要求:必須能夠抵抗洪水沖擊，滿足施工材料運輸需要以及懸灌施工時滿足泵送管道鋪設(shè)需要。同時從經(jīng)濟上要降到最低。

便橋比選:1)考慮采用軍用便橋，但從抗洪水沖擊及經(jīng)濟上成本太高舍棄此方案;2)考慮采用鋼管樁便橋，同樣抗洪水沖擊無法保證，跨徑小，墩柱高而多，成本亦很高;3)采用懸索便橋，可滿足大跨徑布設(shè)，同時解決了材料垂直運輸問題。

經(jīng)從經(jīng)濟上特別是從抗洪水沖擊上取舍方案，最終選定懸索便橋施工方案。

懸索便橋施工結(jié)構(gòu)布置便橋施工布置見圖1。

圖1 黃山大橋懸索施工便橋總體布置示意圖（單位：m）

便橋平面布置:便橋軸線與主橋軸線平行，便橋與主橋間凈距3 m，以避免便橋影響主橋懸灌施工，便橋位于主橋的下游，以利于抗洪。便橋橋面寬2．5 m。

便橋地錨設(shè)置:便橋兩端地錨采用鋼筋混凝土制作。

便橋墩布置:便橋墩位于主橋墩下游橫軸線上。便橋墩采用碗扣式腳手架搭設(shè)，橋墩橫向?qū)? m，縱向3 m。便橋墩基礎(chǔ)采用50 cm厚混凝土，嵌巖。主橋基礎(chǔ)布設(shè)圍堰時，將便橋墩基礎(chǔ)包圍在內(nèi)，避免便橋墩基礎(chǔ)施工時重新作圍堰。便橋墩基礎(chǔ)混凝土內(nèi)預(yù)留與便橋墩立桿連接鋼管。

便橋橋面布置(見圖2):橋面承重主索采用7根φ21．5光面鋼絲繩平行分布，鋼絲繩間間距40 cm;上面布設(shè)鋼管骨架，鋼管采用腳手架材料，縱向2根布置在兩側(cè)，橫向鋼管間距3 m，橫向鋼管分別與每根主索連接固定;在鋼管骨架上縱向間距40 cm鋪設(shè)半圓竹片，半圓竹片與鋼管骨架綁扎牢固;在半圓竹片上鋪設(shè)竹片筏作為橋面;橋面副索布置在橋面兩側(cè)上方，每側(cè)采用1根φ21．5光面鋼絲繩，副索每間距3 m采用豎向拉桿與橋面外側(cè)主索及鋼管骨架連接。橋面兩側(cè)采用鐵絲網(wǎng)做成防護(hù)網(wǎng)。

圖2 便橋斷面結(jié)構(gòu)示意圖

施工便橋建成后，承擔(dān)著施工人員通道，及作為材料運輸通道，以及作為懸灌施工泵送混凝土鋪設(shè)通道;經(jīng)受了在泵送混凝土施工的同時多人運輸5根近百米鋼絞線的檢驗，以及在橋面上拆卸清理堵塞的泵送混凝土管，以及經(jīng)受了近10 m深洪水沖擊，由于上游主橋墩阻擊洪水及漂流物，造成便橋墩處洪水形成漩渦回流，便橋墩未見任何變形。

3 本工程采用懸索便橋體現(xiàn)的優(yōu)點

1)避免了洪水沖擊造成財產(chǎn)損失，確保了工程正常施工。2)極大的降低工程成本，不僅便橋結(jié)構(gòu)簡單投入少，而且便橋主要材料均為周轉(zhuǎn)性材料。3)解決了材料水平、垂直運輸及泵送管道鋪設(shè)平臺等問題，經(jīng)濟實用。4)鋼絲繩具有良好的伸展、收縮性，當(dāng)荷載過大時伸長加大撓度，提高承載能力。

4 采用懸索便橋施工注意事項

1)便橋首先應(yīng)根據(jù)施工特點確定最大施工荷載，并根據(jù)荷載確定地錨、橋墩、拉索根數(shù)。2)便橋主要荷載應(yīng)位于橋軸線布置，防止偏心受壓傾覆。3)便橋橋面鋪設(shè)材料應(yīng)采用吸水性較小的材料，降低荷載;便橋兩側(cè)防護(hù)網(wǎng)應(yīng)采用透風(fēng)性好的材料如鐵絲編織等。4)便橋兩端應(yīng)設(shè)置警示牌，顯示允許最大通行、施工荷載;禁止在橋上吸煙、明火作業(yè)防止火災(zāi)發(fā)生;不良天氣狀況嚴(yán)禁通行。5)橋面主索、副索與便橋墩連接處應(yīng)固定，防止滑動磨損鋼絲繩。6)設(shè)專人負(fù)責(zé)對懸索便橋進(jìn)行檢查，重點檢查地錨穩(wěn)固性、鋼絲繩連接處、鋼絲繩受力變形情況等。7)為降低便橋擺動，可采用拉繩等將便橋與結(jié)構(gòu)物拉結(jié)。

5 懸索便橋檢算

以檢算主索為例:T≤［σ］·n/K。其中，T為鋼索實際拉力;［σ］為鋼絲繩允許拉力;n為采用鋼絲繩根數(shù);K為安全系數(shù)。

便橋計算荷載分為自身結(jié)構(gòu)荷載(鋼索自重、橋面結(jié)構(gòu)荷載)和施工荷載(計劃使用時施工人員、材料運輸、設(shè)備鋪設(shè)等最大荷載組合)，折算成線性荷載ω。

5．1 計算中跨懸索的拉力T

計算中跨懸索的拉力T(見圖3)。

圖3 中跨平衡圖式

中跨懸索的兩端支點近似等高的狀態(tài)，在均勻分布荷載ω的作用下，主纜呈曲線狀態(tài)。由于纜的截面抗彎剛度甚小，可以忽略不計，此時其平衡條件為:

豎向反力V=1/2·L·ω。

跨間彎矩:

此彎矩由纜在支點處的水平拉力H與彎矩點纜的中心至支點的縱矩y所組成的力偶所平衡。即:

在荷載只是豎向的條件下，纜在任何一點的水平分力都是一個常數(shù)，總是相等的。它的求得，可取在跨中的彎矩平衡條件:x=L/2，y=f代入式(1)，式(2)。

5．2 計算邊跨懸索的拉力

計算邊跨懸索的拉力見圖4。

圖4 邊跨平衡圖式

參照計算中跨懸索的拉力可得:

其中，L1為斜纜在跨中點至兩端支點連接的弦線的豎向距離。

6 懸索便橋的推廣應(yīng)用

懸索便橋可用于大跨度跨河、跨山谷地形，要求運輸荷載不大的運輸通道，便橋墩可借助正式結(jié)構(gòu)墩柱上，降低施工成本。