中交一公局第二工程有限公司剑榕五标项目 江苏苏州 215000
摘要：索道桥是在我国山区使用较多的一种桥梁形式，近几年，索道桥在我国山区地带桥梁施工中应用的越来越多，为确保索道桥的施工质量及安全，就必须掌握它的设计要求及施工工法。本文结合剑榕五标南哨特大桥桥梁施工中应用索道桥的实例对其设计及应用进行分析研究，希望为以后在类似结构的山区桥梁施工提供参考，确保工程施工质量安全、减少施工成本。
关键词：大跨径索道桥；高速公路；设计及应用
1.工程概况
贵州省沿河至榕江高速公路剑河至榕江段南哨河特大桥为剑榕五标控制性工程之一，左幅起讫桩号 ZK32+807.00～ZK33+292.00，全长 485.00m，其上部结构为 2×30T 梁+（106+200+106）刚构；下部构造桥台采用 U 台、扩大基础，桥墩采用实体墩、桩基础，最大墩高 63m；右幅起讫桩号 YK32+808.261～YK33+381.261，全长 573.00m，其上部结构为 2×30T 梁+（106+200+106）刚构+2×30T 梁；下部构造桥台采用 U 台、扩大基础，桥墩采用实体墩、桩基础，最大墩高 60m。荷载等级:公路-I 级，桥面净宽：2×净 12.25m。
南哨河特大桥施工大跨径索道桥位于贵州清水江三板溪水电站南哨河支流水库库区，距离拟建设的剑榕高速公路南哨河特大桥右幅上游约 100m。索道桥主要功能为沟通剑榕高速公路土建第五合同段街单隧道施工区、南哨河特大桥两岸施工区场内交通与地方公路之间的交通运输，索道桥两岸需新建施工便道与地方既有公路连接。施工图如下所示：
南哨河特大桥施工图
2. 主要技术指标
3. 设计参数
3.1.1 索道桥组成
整个索道桥由基础工程、钢索及调节系统、桥面等部分组成。
（1） 基础工程
索道桥基础工程的主体结构有两岸桥台、锚碇及锚板。两岸索鞍中心之间的距离即净跨径为 230m，桥台轴线与锚板后壁之间的距离为 15m。两岸桥台台身结构均为 C25 混凝土，台帽为 C30 钢筋混凝土。桥台台帽预埋地脚螺栓，安装承载钢索索鞍架支撑系。左、右岸均为锚索式锚碇，钻孔深度约为 30m，锚固段长度为 12m，锚固段原则上应入中风化岩体，若受条件限制只能置于强风化岩体或遇断层破碎带位置等，应经设计复核后确定处理方式。锚板采用 C30 钢筋混凝土结构。
（2）钢索及连接调节系统
索道桥承重钢索 56 根，钢索型号为 52NAT6×37+FC-1770，钢索出厂前应在工厂进行800kN 预张拉处理后方能使用。钢索分配：稳定索 6×2 根，防险索 3×2 根，人行道面索 3×2 根，车行道桥面索 32根。钢索与松紧调节器、连接器采用绳夹连接，每根钢索与松紧调节器连接处用 9 个绳夹。钢索矢度变化用松紧调节器调整，松紧调节器设计拉力值为 800kN，全桥共 56 套松紧调节器。钢索张拉完毕后，桥台与锚碇之间钢索及松紧调节器、连接器应涂上防护油并用剪刀布等防护材料包扎好，采用砂石回填。
（3）桥面
桥面主要有木桥板、花纹钢板和栏杆组成。本桥采用 26 根钢横梁将全桥纵向分为 27个桥节，车行道木横桥板厚 10cm，木纵桥板厚 7cm；人行道木桥板厚 5cm。所有桥面木板均应进行专门防腐处理。行车道表层铺设 6mm 厚扁豆形花纹钢板。桥面栏杆系使用钢索柔性结构。
3.1.2 主要材料特性
主要材料特性见下表。
3.3.3 恒载
结构恒载包括钢横梁、桥面钢构件、木桥面板、钢丝绳及其它附属构件等的重量。结恒载计算结果下表。
因此，本桥上部结构恒载集度为 17.092kN/m，上部结构除主索以外的恒载为恒载集度 为 11.199kN/m，桥面系恒载（二期恒载）为集度为 9.154kN/m。
3.3.4 人群荷载
依据《公路桥涵设计通用规范》，本桥的人群荷载标准值是 2.5 kN/m2，由于其荷载影响线与简支梁类似，因此本桥按全桥人行道满布加载。
3.3.5 单车 60t 荷载
根据运行要求，可知汽车荷载作用时该桥最不利活载布置如图下所示。
图3-4 单车 60t 荷载最不利布置图
（1） 单车 60t 荷载纵横向布置
根据本桥运行规定，参照《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）汽车-60 级荷载布置， 本桥单车 60t 轴载布置如下所示。在计算模型中，将车辆轴重分配给相邻横梁，在横梁上加集中力实现荷载的施加。本桥行车道较窄，车辆运行时偏载的距离很小，因此分析计算时仅计算对称加载情况。
3.3.6横向风载
1.基本风速
当桥址处的气象台站具有足够的连续风速观测数据时，可采用当地气象台站年最大风速的概率分布类型，由 10min 平均年最大风速推算 100 年重现期的数学期望值作为基本风速。
2. 设计基准风速
桥梁构件基准高度处的设计基准风速可按下述公式计算：
式中 Vd——设计基准风速（m/s）；
V10——基本风速（m/s）；
Vs10——桥址处的设计风速，及地面或水面以上 10m 高度处，100 年重现期的10min 平均年最大风速（m/s）。
Z——构件基准高度（m）；
K1——风速高度变化修正系数。
3. 静阵风风速
静阵风风速可按下式计算：
式中 Vg ——静阵风风速（m/s）；
GV——静阵风系数；
VZ——基准高度 Z 处的风速（m/s）。
4. 主梁上的风荷载
在横桥向风作用下主梁单位长度上的横向阵风荷载可按下式计算：
式中 FH——作用在主梁单位长度上的静阵风荷载（N/m）； r r ——空气密度（kg/m3），取为 1.25；
CH——主梁的阻力系数，此处取 1.3；
H——主梁投影高度（m），宜计入栏杆或防撞护栏以及其他桥梁附属物的实体高度。
5. 墩、塔、吊杆、斜拉索和主缆上的风荷载
桥墩、桥塔、吊杆上的风荷载、横桥向风作用下的斜拉桥斜拉索和悬索桥主缆上的静风荷载按下式计算：
式中 CH——桥梁各构件的阻力系数；
An——桥梁各构件顺风向投影面积（m2），对吊杆、斜拉索和悬索桥主缆取为其直径乘以其投影高度。
作用于桥墩或桥塔上的风荷载可按地面或水面以上 0.65 倍墩高或塔高处的风速值确定。当主缆的中心间距为直径 4 倍及以上时，每根缆索的风荷载宜独立考虑，单根主缆的阻力系数可取 0.7；当主缆中心距不到直径的 4 倍时，可按一根主缆计算，其阻力系数宜取 1.0。当悬索桥吊杆的中心距为直径的 4 倍及以上时，每根吊杆的阻力系数可取 0.7。斜拉桥斜拉索的阻力系数在考虑与活载组合时，可取为 1.0；在设计基准风速下可取 0.8。
6. 本桥横向风荷载
依据《公路桥梁抗风设计规范》（JTG/T D60-01-2004），当风荷载参与汽车荷载组合时，桥面高度处的风速 VZ 可取为 25m/s。计算过程中考虑桥面系按主梁的公式计算，由于桥面是密闭式的，因此只考虑在最外侧稳定索施加主索的横向风载，且其值按主缆上的风荷载计算公式计算。按相应公式计算得到的各构件的风荷载，其中表 3-7 为极限横向风荷载，表 3-8 给出了各构件的有车横向风荷载。建立模型时，将计算得到的横向风载按节点荷载施加于横梁节点上。
7.桥梁荷载试验
索道桥施工结束后，在桥梁试通车前，项目应协助和配合业主组织对桥梁进行荷载试验，以验证结构物是否满足承受设计荷载的能力。索道桥桥梁荷载试验主要测试项目应包括：桥梁外观检查、桥梁恒载线形、桥梁静载试验、桥梁动载试验等四部分。静载试验包括结构最大索力值、结构最大竖向位移值试验；动载试验包括自振频率、阻尼、冲击系数、桥面最大纵坡试验。检测单位应结合桥梁具体情况编制荷载试验方案，必要时可增加桥梁其他检测项目试验。
根据试验的结果，检测单位应编制索道桥桥梁荷载试验报告，报告中应附有原始检测数据、图表、照片、桥梁荷载试验资料分析评价结论，包括对桥梁基础、桥梁结构、 索力及桥梁承载能力等评定结论，对存在的问题提出处理建议。
8.索道桥的运行及维护管理技术要求
8.1通行规则
⑴.车辆限速15km/h。
⑵.严禁履带车辆直接通行。
⑶.严禁车辆在桥上急刹车、转向和偏驶。被迫停车时，禁止在原地猛烈起动。
⑷.每次只限单辆60t汽车通行或单辆80t挂车通行。超过规定荷载的车辆禁止通行。不叠加人群荷载。当通行60t＜单辆汽车载重20t的汽车时，全桥只限通行两辆且两车间距大于200m;当通行20t＜单辆汽车载重的汽车时，全桥只限通行三辆且两车间距均应大于100m。
⑸.当有大量人群通过桥梁时，应禁止车辆通行。
⑹.禁止行人列队过桥。
⑺.如桥面有结冰、积雪，或7级以上大风天气禁止车辆及行人通行。
⑻.禁止自行车、摩托车在桥上骑行。
⑼.禁止火把照明通行。
⑽.禁止行人在桥上停留、抽烟、凭栏观望等。
⑾.禁止在桥上及两岸桥台范围烤火、煮饭或焚烧物品。
8.2维护与保养
⑴.保持桥面清洁，无积雪、土石等。
⑵.桥面螺钉若有松动、损坏、丢书要及时紧固、更换、补充。
⑶.桥板位移损坏，要及时修复、更换。
⑷.桥所用的金属构件要定期检查保养。较大的拆换、检修需由专业人员指导，钢索矢度，纵坡横坡，在设计范围内不得随意调整。
⑸.在预报有冻雨、降温天气时，桥梁应进行封闭管理，停止使用。
⑹.在遇7级以上大风时，桥梁应进行封闭管理，停止使用。
9.结论
总之，大跨径索道桥作为施工临时用桥，特别是在山区、偏远地区的大跨径桥梁施工中的使用，在施工技术上难度比较高，整个施工过程很容易受诸多因素的干扰，为确保施工的质量及安全。就必须在施工中严格控制好施工设计要求，掌握各个环节的施工工艺，并牢固树立强烈的质量意识和安全意识，从而保证山区索道桥的设计质量，很好的为桥梁施工服务。
索道桥外观 -桥面
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTG F60-2009）北京：人民交通出版社, 2009年；
[2]《公路桥施工计算手册》人民交通出版社；
[3]黄绍金.刘陌生.现代索道桥[M].北京：人民交通出版社，2004
[4]《结构力学》高等教育出版社，1996；
论文作者:原素明,杨苹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
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