矮寨特大悬索桥钢桁加劲梁架设方案研究*
易继武，盛希，张念来，杨恒
（潮南路桥建设集团公司，理南长沙410004）
[摘要】矮寨大桥施工条件恶劣，多种常规施工方法均无法解决钢析加劲梁的架设问题，建设各方秉承技术创新理在吊鞍、轨索、运梁小车以及率引系统等组成各部位的关键技术问题，成功应用于此桥的架设中，应用效果显著，高 念，提出了钢桁加劲梁轨索滑移法架设新方案，通过理论计算、功能分析、系统设计、模型试验等方法解决了该系统效、低成本地突破了山区跨峡谷悬索桥架设的技术瓶颈.
[关键词】桥梁工程：悬索桥；钢彬梁；轨索滑移法：施工技术
[文章编号]1002-8498（2013）05-0009-03
[中图分类号]TU398.9；U448.25 [文献标识码]人
Study on theErection ofSteelStiffening Truss Girderfor Aizhai Bridge
Yi Jiwu Sheng Xi Zhang Nianlai Yang Heng(Ifs* nan Rod & Bridge Construction Group Co. Changsha Hu'ns 41004 China)
Abstract;Due to the bad construetion environment of Aizhai Bridge many conventional methods can notbe used to erect steel stifening truss girders. An innovative rail-cable sliding method was proposed andthe key technical problems of the system such as the lifting saddle rail-cable transporing cart and pulling system etc were solved by theoretical calculation functional analysis system design and modeltest etc. This technology was suecessfully applied in this project which was a breakthrough in terms ofshaea Fuuueds salpuq papudsns fugonsuoo
Key words:bridges; suspension bridges; steel truss girders; rail-cable sliding method; construetion
矮寨大桥是长沙一重庆国家高速公路在潮西的根水平钢丝绳（轨索）相连，将加劲梁节段通过运梁
重要节点，处于典型的山岭重丘区.大桥跨越地势小车沿轨索从岸侧水平滑移至跨中，利用提升装置陡胡、地质复杂的德夯大峡谷和著名的“矮寨公路完成体系转换，这条思路即能创造出一种新的架设奇观”区.桥型设计为主跨1176m的悬索桥加劲方式.在此过程中柔性结构的索系一旦受力，结构7.5m，标准节段长14.5m，重150t；最大安装节段长索结构系统中按刚度分配.因为张紧的轨索截面 梁结构，钢析加劲梁全长1000.5m，宽27m，高将发生比较明显的变形，通过这种变形将使荷载在18.8m，重200t.钢桁梁架设面临三大困难：①桥面小，在由轨索和主缆、吊索组成的受拉力双层索网距谷底高335m，起吊高度远超吊装设备使用范围：中，主缆几乎承担全部重力.势跌岩，悬崖销立，施工场地极其狭小.
②矮寨盘山公路山高路险，运输条件极差；③两岸山1.1总体构思
度悬索桥加劲梁轨索滑移法架设新技术”（见图1）. 通过近3年的研发和模型试验，开创了“大跨索结构有2个基本力学特性：有张力的索可以该技术以主缆及水久吊索作为支撑，设置水平轨索承受横向荷载，索结构不能传递剪力.已架设的悬并错固于两岸岩体.分别在两岸桥台区城设置拼梁索桥主缆截面和重力刚度均很大.如果能够利用悬场组拼加劲梁节段.将拼装好的节段提升后悬挂于索桥的主缆和吊索这些永久结构作为承重及传力结运梁小车下.加劲梁节段通过轨索纵向运输至对应 构，在吊索下端安装连接鞍座（简称“吊鞍”）与若干的吊索下方.用跨缆吊机起吊加劲梁节段后退出运梁小车.调整该节段的空同位置，与已安装梁段对接并销接吊索.首先安装跨中梁段，再由跨中向两岸逐节段对称安装，直至全桥贯通.
1系统构思
1.2各功能模块功能分析
1.2.1轨索
1.2.2吊鞍
1.2.3运梁小车
万方数据
图1轨索移梁系统Fig.1 Sliding girder system byrail-cable sliding method
生命线，也是安全风险系数最高的部件，内力变化复 轨索作为运梁小车的运行轨道，是整个系统的杂，对应各种施工工况均皇现不同的特性要求，为实现其功能并具备足够的安全性和可操作性，轨索的设计满足以下要求：①所选用的钢丝绳类型既能满足整体受力性能，又能承受滑轮对表面局部的反复碾压.②轨索两端的错固坚实可靠，同时具备温度 与索力调节功能.③轨索与吊鞍的接触部分，既要承受竖向荷载，又要抵抗纵向约束的水平摩阻力.④单侧主缆下方设置多根轨索，各自独立，必须确保其受力均匀.
吊鞍是垂直吊索与水平轨索的连接构件，它的直接作用是给轨索提供支承，并将轨索的荷载传至吊索和主缆.吊鞍的设计满足以下功能要求：①吊鞍对轨索的支承稳定、圆顺，不会对轨索钢丝绳产生集中力，并与轨索相互约束；吊鞍的构造适合运梁小索来抵抗.全桥共用吊鞍136个，单个重0.44. 车顺利通过.②吊鞍与永久吊索下端的连接受力可靠，装拆方便.③吊鞍构造设计应便于加工制造，适应高空安装，满足结构受力性能，具有足够的安全性.④吊鞍对受力不均的因素有适应性.吊索长度工误差、轨索张力误差、运梁小车轮轴变形等. 误差造成其整体倾斜或扭转、吊鞍及运梁小车的加
运梁小车是本项技术中最关键的动力构件，其设计满足以下功能要求：①运梁小车自身的结构受定、可控制，运行速度在保证安全的前提下≥3m/ 力性能满足安全性及可靠性要求.②要求运行稳min.③运梁小车的滑轮组作用于轨索和吊鞍，其构造特点及轮组数量直接影响二者的受力特性，应在设计中充分考虑其受力均匀性，避免集中荷载.④运梁小车经过吊鞍时要平稳.
2模型设计及仿真分析
2.1轨索设计
2.2吊鞍设计
2.3运梁小车设计
2.4牵引系统设计
进行了多工况、多状态（温度变化、各级风载）下的 为验证上述力学特性，采用非线性空间有限元计算分析，结果证明该系统力学特性与构思相符.
经过优化后，轨索采用单幅4根60-ZZZ-1570型密封钢丝绳.各根间相互独立，且两端均热铸锌钢合 金索头，索头一端直接通过销轴与CPS预应力岩锚底座刚接，另一端通过滑轮组配重块的方式与CPS预应力岩锚锚固底座相连.滑轮组尾丝所吊配重悬挂于轨索锚上搭设的支架上，每根轨索对应1套滑轮组，保持4根轨索索力基本相同且恒定.
吊鞍的直接作用是为轨索提供支承，并将轨索的荷载传至吊索和主缆.吊鞍由鞍体、吊耳、轨索鞍座等构件组成，采用铸钢制造（见图2）.吊鞍上两侧鞍座设计成铰状，可在一定范围内转动，以调整由 轨索及运梁小车施加的不均匀荷载.
图2吊鞍构造Fig.2 Hanging saddle structure
运梁小车过吊鞍时，爬坡倾角约13°，此时轮的受力点发生变化，由轮槽底压轨索转换到轮缘压轨道板圆弧顶面.车轮对吊鞍产生的水平推力由定位
每节段加劲梁由4台运梁小车运输，运梁小车（见图3）是本技术中的核心设备，由轮组、三角形分配梁、矩形分配梁组成，承力轮组悬臂连接于三角形分配梁，实现了运梁车与轨索的悬挂并能平稳通过 吊鞍，轮组设置合理的槽深和轮缘宽度，保证了轮在轨索上不脱轨.每台小车上由1个矩形分配梁、4个三角形分配梁及8组轮组组成，传力构件（三角形分配梁、矩形分配梁）之间均为铰接，利用二力杆原理，保证轮受力均匀.矩形分配梁将4个三 角形分配梁连成整体，加劲梁标准节段吊挂于其上.
牵引系统采用煤矿无极绳牵引技术，最重的B36梁段计算牵引力为232kN，选用25t卷扬机.每岸工作面安装2台25t智能变频调速卷扬机，在轨
2.5拼梁场设计
2.6模型试验
3.1体系建立
万方数据
Flg.3Trolley strueture for girder transporting 图3运梁小车构造
索跨中通过握索器固定牵引索回绳站.其工作原理 是，通过给缠绕于筒面的多圈钢丝绳一个张力使其摩擦作用于一对同向转动的卷筒，电动机动力带动卷筒使钢丝绳沿着卷筒旋转的方向正反运动，达到牵引重物、收回小车的目的.
的成败，因此随车设置摄像头，数据信号通过无线电 左、右幅2台运梁小车行走同步性影响到方案传输至卷扬机控制室，对同步尺度实时微调.
施工现场处于峡谷悬崖地带，只通过开挖来拓展出拼梁场，因此拼梁场地一方下临悬崖，三方为开挖后形成的陡壁，两岸均设置具备2个标准节段拼 装台座的拼梁区、1个节段的人轨等待区，拼装区的拼装台座设置于轨索下方，有足够的空间高度，以满即一个轮次2个加劲梁节段拼装完成后，其中1个 拼装台座，进行下一轮次节段的拼装，以缩短工期.节段纵移至跨中，另一个节段则牵引至等待区.
完成初步的理论分析和计算后，设计了1：1“节段足尺模型试验”和1：40“整体缩尺模型试验”验证项细部设计.现场足尺模型试验和实验室缩尺模型 上述结论，同时检验整个系统的可操作性，并优化各试验结果均表明，悬索桥与轨索组合体系受力特性和理论分析结果一致，经测试轨索力与计算结果相标均满足设计要求.平稳，整个系统操作简使易行，可满足施工要求.
3系统具体实现过程及重、难点实施对策
首先用天顶小车将吊鞍沿猫道运至各索夹处，临时悬挂于索夹下方，用卷扬机将吊鞍下放至吊索时，随着吊鞍下放2根通长的钢丝绳作为定位绳，定 下端，操作人员在天车吊篮内销接吊鞍与吊索.同位绳用卷扬机张紧后逐个与吊鞍锁定，以实现对吊鞍的纵向约束.在吊鞍纵向定位绳安装的同时，将8根导索（10mm钢丝绳）穿于吊鞍上.每根轨索对应1根导索.通过挤压套简将导索与
3.2体系转换
足节段人轨需要.人轨等待区设置目的是尽早腾出4实施效果
吻合，吊鞍受力性能稳定，轨索车在轨索上运行安全参考文献：
22mm钢丝绳首尾相接，以吊鞍上的托辊作支托， 用卷扬机牵引$22mm钢丝绳过谷，直径由小到大，最终将牵引绳置换成460mm轨索钢丝绳.
节段运输至设计梁位后，用主缆上的吊点提梁，卸去运梁小车的荷载，解除运梁小车与钢桁梁节段 的连接，小车退回两岸人轨区.吊点继续提升梁体，直至主桁架上弦杆顶面托住对应的吊鞍，解除吊鞍与永久吊索的销接，将吊鞍移至旁边固定，恢复对轨索的支承，调整好梁体在空中的姿态后，使之与已安装梁段对接；销接永久吊索与钢桁梁顶面预留的吊 耳，然后将轨索转移至该节段主桁梁上弦杆顶面支承（原吊鞍此时已转移至此）上重新固定（见图4）.
图4吊鞍转换至钢桁梁顶面固定Fig.4Conversion between hanging saddleand steel truss girder
工期而言领先于国内同类桥梁.该系统在矮寨大桥 矮寨大桥69节加劲梁架设仅用了2.5个月，就钢桁梁的架设过程中，1名指挥人员、2名操作人员即可完成运输牵引操作，运行速度为3m/min，牵引1个节段桁梁最大单向时长为3h，极大地减少了高程差能自适应，牵引体系达到了平稳、安全、保养容 空拼接风险.因为吊鞍体系为柔性体系，左、右幅行易的目的，同时也最大限度地利用了悬索桥施工既有设备.经现场检验，矮寨大桥加劲梁各项质量指
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