懸索橋錨固系統(tǒng)安裝工藝設計分析

羅 勉 賓俞華 韋 潔

（柳州歐維姆工程有限公司 廣西柳州 545005）

前言

懸索橋是一種特殊的橋型，在我國具有悠久的歷史，尤其適用于地形地質(zhì)條件較為惡劣的地區(qū)，具有良好的應用效果。懸索橋不需要龐大的錨旋，將主纜錨固到橋面板或加勁梁的兩端，由它們來分擔主纜中各個方向的受力，因此懸索橋是一個相對獨立的結(jié)構受力體系。錨固系統(tǒng)對懸索橋的質(zhì)量影響巨大，施工單位應格外注意錨固系統(tǒng)的安裝工藝設計，確保施工過程的安全性及施工質(zhì)量，進而提升懸索橋的使用質(zhì)量與使用壽命。

1 懸索橋概述

1.1 懸索橋的分類

懸索橋優(yōu)點良多，加強其分類研究可以提高橋梁建設的整體質(zhì)量，現(xiàn)階段懸索橋主要分為以下三類。①美式懸索橋，這類懸索橋的基本結(jié)構包括豎直吊桿、鋼析架等，而且由鋼析架制成的加勁梁能夠承受較大的壓力負荷。美式懸索橋在現(xiàn)代橋梁建設中應用廣泛，不僅能夠提高橋梁的剛度與安全性，還具有造型美觀的特點。②英式懸索橋，該種懸索橋的特征為采用三角形的斜吊桿和流線形扁平翼狀鋼箱梁為加勁梁，而且施工時要求保證橋塔處不會出現(xiàn)伸縮縫的情況。英式懸索橋增加了抗風性能，但卻因施工結(jié)構復雜而應用不多。③其他類型懸索橋，這類懸索橋的加勁梁一般為豎直吊桿和流線形箱，由大量的鋼筋混凝土構成，具有經(jīng)濟、抗扭剛度強、抗壓能力強的特點。

1.2 懸索橋的特點

懸索橋的一般特點是同時具有索和梁的受力形式，當橋梁承受外荷載時，主纜和主梁可以同時分擔壓力，增加了橋梁安全性。主纜是建設懸索橋中不可或缺的重要構件，一旦其施工質(zhì)量不佳，就會發(fā)生變形問題，進而影響整個橋梁組件的受力分配與使用安全。懸索橋的基本構造包括基礎、塔墩、錨碇、主纜索、吊索、加勁梁及橋面結(jié)構等，運用了大量的鋼筋混凝土材料，增加了橋梁的跨越能力與載荷能力，同時還具有經(jīng)濟安全、快捷簡便的特點，目前世界上跨徑較大的橋梁大多都采用懸索橋。懸索橋整體造型具有多種形式，通過合理新穎的設計可以提高其美觀性，

1.3 懸索橋在國內(nèi)外的發(fā)展

懸索橋最早出現(xiàn)在我國公元前250年，隨著竹索橋、藤索橋、鐵索橋的發(fā)展，懸索橋的發(fā)展越來越先進，法國、英國等發(fā)達國家開始大量建造懸索橋，其中具代表性的懸索橋包括梅來峽懸索橋、克里夫頓橋，在此期間，橋梁建設理論也在逐漸發(fā)展，例如“穩(wěn)定性隨橋的重量與跨長而增加”等。現(xiàn)代懸索橋的發(fā)展經(jīng)歷了三個時期，先后是以美國為中心的發(fā)展時期、以歐洲為中心的發(fā)展時期及以日本為中心的發(fā)展時期，在此期間，懸索橋的跨越能力大幅度提升，承壓能力逐漸增大，外形也越來越美觀。我國的現(xiàn)代懸索橋建設起步較晚，但隨著研究力度的加大，我國已經(jīng)充分掌握了大跨徑懸索橋設計、建造技術，對國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的促進作用。縱觀國內(nèi)外著名懸索橋的建設情況（見表1）可知，懸索橋的應用效果與使用壽命都有著大幅度提升。

2 懸索橋錨固系統(tǒng)的形式及比較

2.1 懸索橋錨固體系特點

表1

懸索橋錨固系統(tǒng)具有十分重要的作用，一般來說，其特定主要包括以下幾點。①主梁直接通過錨固于加勁梁，這就使得加勁梁結(jié)構更加復雜，需要承受更多的水平分力與豎向拔力。②錨固體系應力分布無法準確分析，導致懸索橋設計建造及使用過程存在一些未知風險。③安全性與可靠性，鋼筋混凝土的使用及懸索橋獨特的建設結(jié)構，為其安全性與使用壽命提供了保障。加強懸索橋錨固體系研究有助于提升橋梁建設效果，對橋梁建設行業(yè)的發(fā)展具有良好的促進作用。

2.2 懸索橋的主纜錨固方式

錨固方式對懸索橋的質(zhì)量影響較大，進行橋梁施工時應根據(jù)設計需要與實際情況選擇錨固方式，避免對橋梁質(zhì)量造成不利影響。采用鋼結(jié)構進行錨固應用較多，主要是將加勁梁做成鋼梁或混凝土梁，然后將錨固體通過有效方式與其他部分相連，進而通過剪力連接鍵將水平力均勻的傳給其他結(jié)構。當邊跨為混凝土結(jié)構時，主纜需深入混凝土錨箱散開錨固，如此才能提高錨固的安全性。最后一種方式是主纜采用鋼絲繩進行錨固，這種錨固方式能盡量平衡兩主纜的索力差，使懸索橋使用起來更加穩(wěn)定安全。

2.3 懸索橋主纜錨固方式比較

懸索橋的主纜具有散開與不散開兩種形式，這兩種形式的錨固方式也不盡相同。當主纜不散開時可直接采用獨立錨固形式，能夠提高施工簡便性、安全性，缺點是使用范圍較窄，只適用于小跨徑的自錨式懸索橋。對于主纜散開的錨固系統(tǒng)，該種形式在我國具有廣泛應用，不僅安全性較高，還具有經(jīng)濟性優(yōu)勢。但由于散開的主纜浪費了大量空間，橋梁應力更加復雜，美觀性也受到了一定影響。為了解決這一問題，應盡可能的采用鋼結(jié)構，在減小錨固體積的同時還能加了剛性性能，主要適用于大跨徑懸索橋建設。另外，環(huán)形錨固系統(tǒng)也可以解決錨固空間較大這一問題，外形更加美觀，但環(huán)形錨固方法使橋梁受力更加復雜。值得注意的是，洪水多發(fā)地應采用環(huán)形錨固系統(tǒng)進行懸索橋建設。

3 懸索橋錨固系統(tǒng)的安裝工藝設計分析

3.1 主纜錨固系統(tǒng)的有限元分析

有限元程序可以對錨固區(qū)進行建模分析，能有效精確地計算順橋方向總長、錨固區(qū)高度段、中跨方向、邊跨方向等數(shù)據(jù)。錨固系統(tǒng)施工人員需要根據(jù)給出鋼錨箱的最大拉應力和最大壓應力、錨固區(qū)混凝土以下關鍵截面的順橋向和橫橋向的應力等數(shù)據(jù)完成安裝工作。通過有限元分析可知，鋼錨箱的應力水平較低，滿足承載能力的要求，另外，錨固構造的鋼錨箱與混凝土的連接具有牢固、可靠的優(yōu)勢。

3.2 錨固系統(tǒng)的制作

為了確保懸索橋錨固系統(tǒng)的安全與質(zhì)量，首先需要提高錨固系統(tǒng)的制作質(zhì)量，以免因制作質(zhì)量問題為橋梁使用埋下安全隱患。錨孔是通過具有數(shù)控技術的車床加工制成的，制作過程要嚴格控制錨孔各項尺寸精度，將所有誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。進行錨固系統(tǒng)的后錨板、前錨板、錨管制作時除了需要注意尺度精度外，還要根據(jù)實際情況選擇合適材質(zhì)。各零件完成后需要用焊接的方式將其拼為成品，然后對其進行各項檢查，檢查內(nèi)容包括焊接是否嚴密、其各細部點位精度是否符合要求等，一旦發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品需立即返工或銷毀。當錨固系統(tǒng)達到設計要求后，須由專業(yè)人員運送至施工現(xiàn)場，進行完善的運輸管理與施工現(xiàn)場管理。

3.3 錨固系統(tǒng)的安裝

進行錨固系統(tǒng)安裝之前，施工人員應做好充足的準備工作，例如需要熟悉施工圖紙，明確錨固系統(tǒng)的安裝位置與安裝方式，還需要將后錨板、前錨板的下邊緣線端點換算成三維坐標，以此方便施工定位，在安裝之前，施工人員一定要經(jīng)過仔細核算，確保各方面數(shù)據(jù)準確無才能進行后續(xù)工作。首先需要根據(jù)三維坐標的理論值用全站儀將其各端點坐標測設在鋼平臺上，隨后需要標出前后錨板的下邊緣線。在完成投影線繪制后，需要進行吊裝工序，這一過程一定要在安全條件下進行，以免釀成嚴重的安全事故，為施工單位帶來不必要的人員傷亡與經(jīng)濟損失。

3.4 錨固系統(tǒng)的測量定位

在懸索橋錨固系統(tǒng)安裝設計中，定位測量是重要步驟，其測量準確性與定位精確性對施工質(zhì)量影響巨大，需要施工人員時刻注意，確保定位測量的嚴密性與準確性。吊裝施工完畢后，需要使用全站儀類的工具檢測前后錨管中心點位置是否合格，檢測之前需要利用相同直徑的圓鑲嵌在要抽檢的錨管端口，使圓心的十字線錨管端口對齊。然后檢驗人員根據(jù)規(guī)定與施工經(jīng)驗尋找最佳觀測位置對錨管中心點進行檢測，最后將測量值與理論值進行對比，并進行誤差分析，當誤差超過相關范圍則需盡快尋找解決方法。檢測合格后需完成焊裝步驟，以此加強錨固系統(tǒng)的穩(wěn)固性。

4 總結(jié)

綜上所述，懸索橋錨固系統(tǒng)的重要性不言而喻，其安裝質(zhì)量與效率直接影響著懸索橋的施工工期與成本，加強錨固系統(tǒng)的安裝設計分析對橋梁安全性具有舉足輕重的作用。本文通過對錨固系統(tǒng)的構造及特點進行分析可知，錨固系統(tǒng)的安裝質(zhì)量與其制作工藝、測量定位、施工工藝等因素具有重要聯(lián)系，因此施工單位應從上述因素入手，提高制作、測量及施工過程的質(zhì)量與效率，從而保證懸索橋錨固系統(tǒng)安裝質(zhì)量，同時也提升橋梁建設單位的經(jīng)濟競爭力與社會競爭力。

[1]徐洲，王勝利，唐蔚東，等.懸索橋隧道式錨碇型鋼錨固系統(tǒng)施工技術[J].水運工程，2015（8）：132～135.

[2]石虎強，王平洲.懸索橋索股剛性拉桿錨固系統(tǒng)安裝技術[J].山西建筑，2015（14）：186～187.

[3]王博，白麗鋒，趙廷建，等.多股成品索錨固系統(tǒng)特點及安裝工藝探討[J].交通世界（下旬刊），2017（4）：144～145.