孙兵
四川路桥建设股份有限公司大桥分公司四川成都610071
摘要：向家坝水电站库区西宁河大桥采用无支架缆索吊装方案进行上部结构施工，缆索系统主跨径165.8m，设计净吊重65t。本文主要介绍该缆索吊装系统的缆索系统、扣挂系统、主塔系统和锚固系统的设计。
关键词：拱桥；缆索吊装；西宁河大桥
中图分类号：U445.38文献标志码：A
引言：西宁河大桥是向家坝水电站库区南岸金沙江大桥至新市镇公路上的一座钢筋混凝土箱型拱桥，布跨为2×25m+150m+2×25m，全长267m，桥面宽9.5m。主拱圈净跨径为150m，净矢高28m，净矢跨比1/5.36，拱轴系数m=1.633；拱肋高2.3m，宽度为1.46m，横桥向布置5个箱肋，纵向每箱肋分为7段预制安装，共计35个节段，单箱最大安装重为65t。桥位处地形复杂，地势陡峭，两岸拱座位于坡脚河床边，两岸设平交口与新建路线连接，由于受场地限制，主桥上部结构采用缆索吊装系统施工，吊装系统设计的合理性是施工关键。
1.总体设计
本桥无支架缆索吊装系统主要由缆索、扣挂、塔架及锚锭4部分组成[1]，根据桥位处地形条件，全桥共布置1组主缆索吊装系统、2组工作天线系统，设置2个主塔，采用吊扣合一形式，分别布置在两岸拱座旁，总体布置见图1。
图1西宁河大桥无支架缆索吊装系统布置立面图（单位：m）
缆索系统布跨为（48.1+165.8+60.3）m，设计净吊重65t，采用两点抬吊；起重索采用φ22mm钢丝绳走12线，起吊动力为10t中速卷扬机；主索道上的两组吊点串联后由一套牵引绳联动，串联间距为拱肋的捆绑点距离，采用φ28mm钢丝绳走2线，用2台10T卷扬机作动力。工作天线设计净吊重5t。
2.缆索系统
2.1缆索系统参数
缆索系统主要由主索、起重索、牵引索、工作索、跑车及下挂结构、塔顶索鞍、横移系统等组成，缆索系统中所用各种钢绳参数见表1。
主索为单索道，由4根φ56mm满充式钢丝绳组成，设计垂度1/13，采用双点抬吊，两点之间距离a=13m，根据主缆索张力方程[2]，最大张力T=3039.5kN，安全系数为3.29。起重索采用φ22mm钢丝绳，穿12线双吊点，最大卷扬机收紧力T=50.5kN，安全系数为6.01，选用10t摩擦式滚筒卷扬机作为起重动力。牵引索采用2根φ28mm钢丝绳，在拱箱起吊（荷载作用在距塔架13m）时受力最大，牵引力为268.9kN，安全系数为3.18，选用2台10t摩擦式滚筒卷扬机对岸牵引，两岸各配置1台5t辅助牵引卷扬机。工作索布置2组索道，组成与主缆索系统相似，主索采用2根φ47.5mm钢丝绳，起重索与牵引索为1根φ22mm钢丝绳，主要用于小型构件吊装，设计净吊重5t，选用2台5T双筒中速卷扬机进行牵引起吊。
2.2缆索系统布设
在进行主索布置前，先布置1根钢绳作牵引绳(先导索)，可采用人工布设牵引到位，经转向滑车进卷扬机，牵引绳为单线φ22mm的钢绳，牵引索两端为马鞍式卷扬机(容绳量足够长)。由左岸向右岸牵引时，左岸牵引索先到右岸与主缆索相连，然后向左岸牵引，同时右岸也附带一根牵引绳作回牵之用。在主跨间牵引主缆索时，均采用主动放索，以确保主索离水面不小于30m的高度。已牵引过河的某根主缆索，由经锚锭处的牵引绳将其拉到左岸锚锭处逐根单独卡牢在锚碇上，当各根主缆均已卡牢在左岸锚锭上后，在右岸逐一用收紧滑轮对其垂度进行调整。主索布置完成后进行跑车及吊具安装、起重索穿线，然后将连接两岸牵引索。
3.塔架系统
3.1索塔组拼设计
索塔立于砼基础上，与基础的连接形式为固接。采用M型万能杆件组拼成双柱门式索塔，塔高为60.21m，每柱截面为4m×4m，中部设两道横梁。两柱之间的中心距离为10m，顺河向宽度为18m。塔顶索鞍包括吊装主索、工作天线主索及拱肋扣索等索鞍。所有索鞍均采用单轮滚动结构形式；在万能杆件吊塔塔顶采用I45b工字钢与I56b工字钢铺设两层分配梁，在工字梁上按相应的位置安置索鞍，并将索鞍与工字梁临时固定。索鞍移动时，采用液压千斤顶牵引钢绞线或精轧螺纹钢整体移动。
3.2索塔施工
索塔拼装利用塔吊配合进行，先精确进行索塔位置的放样，固定塔底N21号支撑靴。然后进行塔身及横联拼装，由于所有万能杆件均参与受力考虑，要求在拼装时所有杆件联接板的缀板、螺栓等均应上齐，索塔拼装时随时保持两层临时抗风。塔身拼装完成之后进行塔顶工字钢分配梁的布置和塔顶索鞍的安装。
为调整塔身垂直度，在索塔的上、下游两侧各布置两组（每组4φ22mm钢丝绳）缆风索，一端系与塔顶，一端与抗风锚碇连接；在索塔纵向两侧对称布置两组（后抗风每组2φ47.5mm钢绳，前抗风每组1φ47.5mm钢绳）钢绳作抗风索，后抗风锚在主锚碇上，前抗风锚在对岸拱座两侧。
4.扣挂系统
拱肋扣索采用钢丝绳，两岸Ⅰ段扣索索鞍布置在交接墩盖梁上，其余均设置在两岸索塔顶部，扣索通过索鞍转入锚锭锚固。拱箱上扣点通过钢板吊带锚固在第一二道横隔板位置，第Ⅰ、Ⅱ段拱箱扣索采用2根φ47.5mm钢丝绳，第Ⅲ段扣索采用2根φ56mm钢丝绳。利用工作吊篮安装扣索吊架及调平滑车，安装时注意避免与吊点滑车及吊架干扰。
拱肋就位后，安装与上一段端头下缘定位角钢的连接螺栓，使吊点保持受力，然后收紧扣索。扣索收紧采用8吨卷扬机，扣索钢绳活头端与滑车组连接，采用φ22mm钢丝绳走12线收紧扣索，索力与拱肋高程应同时兼顾。
5.锚锭系统
左岸锚锭地质情况主要为粘土夹碎块石，覆盖层厚度约25m，采用重力式锚锭。锚碇基础为扩大基础，基底采用片石换填，换填厚度2m，并灌注砂浆填缝，换填片石基础底部为粘土压实层。
右岸锚锭地质情况主要为泥质粉砂岩，锚碇利用5号桥台改造，在桥台后方增设两个2.5m桩基，作为主索、扣索的锚桩，抗风索、工作天线索锚固在桥台预埋的型钢上。
计算安全系数为：
左岸：右岸：
K拔=9.8＞［2.0］K拔=4.99＞［2.0］
K滑=1.44＞［1.4］K滑=3.8＞［1.4］
K倾=2.06＞［1.4］K倾=1.99＞［1.4］
6.结语
缆索吊装系统由于具有跨越能力大、水平和垂直运输机动灵活、适应性广等优点，已在大跨度拱桥无支架施工中得到广泛应用，实践证明，西宁河大桥无支架缆索吊装系统能安全有效的实施，现西宁河大桥已顺利完成主拱圈合龙。
参考文献：
[1]马祖桥梅山水库金桃大桥无支架缆索吊装系统设计[J],桥梁建设,2008,第6期:45-48
[2]交通部第一公路工程总公司,公路桥涵施工手册桥涵[M],北京:人民交通出版社,2009