1.工程概況
1.1 地理位置
壽寧縣芹洋鄉(xiāng)九嶺溪懸索橋由主橋、引橋及引道組成。橋址位于壽寧縣芹洋鄉(xiāng)九嶺溪下游，距芹洋鄉(xiāng)政府所在地東北約1km的九嶺溪峽谷間。東南（壽寧端)起于豐谷村；西北端（芹洋端）止于琴洋村。主橋兩端設引道與壽(寧)政(和)公路連接。東南點起于K64+158.97樁號；西北點止于K 64+761.71樁號。引道、橋梁全長602.74 m。其中橋長213 m(12m+186m+l5m)。東南索塔基底標高為黃海高程376.23 m；西北索塔基底標高為黃海高程367.20 m。懸索橋平、立面簡圖及大橋落成后的照片見圖1、圖2。
1.2 設計概況
1.2.1 橋梁結構形式
該橋為單孔雙塔鋼筋混凝土加勁桁架式懸索橋。中跨跨徑186.00 m，橋面總寬6.60 m，凈寬6.06 m；加勁桁架梁高3.00 m，橋面板厚120mm；橋面兩端標高為黃海高程387．83 m，中部為388.76 m，起拱0.93 m；橋面中部距溪底高65.00 m。
1.2.2 設計荷載
該懸索橋設計荷載為汽車-20，掛車-100，行人-3.5 kN/m²。橋Ⅵ級抗震設防，百年一遇抗洪設計。
1.2.3 場地情況
該橋兩塔基分別座落在兩岸懸崖微風化凝灰熔巖上，上部塔高20.10 m。東南塔下部高度11.60 m；西北塔下部高度20.63 m。塔頂標高為黃海高程407.93 m；主纜中線在索鞍處轉彎頂點為黃海高程408.86 m；塔頂距溪底高84.00 m。
1.2.4 主要結構單元情況
(1)主纜
橋兩道承重主纜兩端通過塔頂?shù)闹魉靼稗D向錨固在隧洞錨錠梁，形成整體的承重結構。每道承重主纜由24根φ42mm(6 X 19+1ws)鍍鋅高強鋼絲繩組成。每根鋼絲繩長317.38m，含錨板前螺桿有效長度為320.06m(即兩錨錠梁前板間沿螺桿、主纜量測的曲線長度)，兩端采用圓錐筒灌注鉛銅合金固結。兩道主纜共48根鋼絲繩，重105 504kg。主纜中部垂度為18.60m，距橋面1.50m。主纜兩端與水平夾角為2I°48` 05`` 。東南端錨錠梁前板面中點與東南塔中線水平距離為58.95m；西北端錨錠梁前板面中點與西北塔中線水平距離為60.82m。
(2)吊索
由φ42mm(7×19+lWS)鍍鋅高強鋼絲繩制作。兩端采用圓錐筒灌注鉛銅合金固結。吊索間距4.00 m，共92根，重4618.5 kg，最長19.26 m，最短0.84 m。
(3)錨洞
錨洞為Ⅱ 字型洞體，洞截面寬2.80 m，高5.23 m，深度向下傾斜21°48`05``，水平橫洞截面寬4.52 m，高6.51m。錨錠梁長14.00 m，寬1.80m，高3.60 m，截面傾斜21°48`05``，澆筑于水平橫洞內，緊貼橫洞前巖體，以巖體作為反力墻。
(4)加勁桁架單元
加勁桁架單元也稱吊裝單元，由2榀縱向桁架、2榀橫向桁架、1榀抗風桁架，2半榀抗風桁架，4根縱梁，1塊橋面板組成空間單元。拼裝后最大的單元段整體外形尺寸8.00 m x 3.12 m x6.60 m，鋼筋混凝土方量為16.74 m ，重43.14 t。
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2.施工方法改進與質量控制
2．1 主索鞍的安裝與質量控制
主索鞍是懸索橋用于支承主纜的重要構件。由下鞍座、助動件和上鞍體組成。助動件有滾動與滑動之分，滾動件為滾輪構造，滑動件為滑板構造。本橋采用滑動方案，即上鞍體與下鞍座間設置一塊鋼滑塊，滑與塔頂蓋梁面支座墊石上。根據(jù)支座墊石尺寸及位置在蓋梁上預埋錨固鋼筋，施工時先在其上安裝粗鋼筋骨架、鞍座錨固螺栓，并與預埋鋼筋焊牢，然后吊裝索鞍下底座并調整位置。最后進行立模和澆筑墊石鋼筋混凝土。由于支座墊石面尺寸比索鞍下底座底面大200 mm，施工時利用該間隙灌入鋼筋混凝土。立模時模板應比支座墊石高100 mm，這樣可使墊石面與支座底面間充滿鋼筋混凝土。待墊石鋼筋混凝土強度達70％后再安裝滑板和上鞍體?？紤]到由于主纜受力伸長將帶動上鞍體向跨中位移，因此應將上鞍體連同滑板向錨洞方向預偏一定的尺寸，經計算應預偏260 mm，并采用10 mm厚鋼板將上鞍體和下鞍座暫時焊牢。待架設主纜后開始吊裝加勁桁架前割除，以確保上鞍體隨加載的增加逐漸向索鞍中心移動。經實際測，施工完畢后，上鞍體基本回位，最大超偏35 mm，滿足設計要求。主索鞍工作狀態(tài)見圖3。
2．2 纜索吊等構件的安裝與調試
懸索橋橋面總共有23件重達43t的鋼筋混凝土加勁桁架吊裝單元。在編制吊裝方案時曾考慮采用蕩移法、利用主纜面鋪設軌道架設起吊小車的吊裝法和纜索吊裝法。綜合考慮各種因素后決定采用西安筑路機械廠制造的“組合式纜索架橋設備”，組合成一套雙道纜索起吊設備進行抬吊。每道纜索使用4條φ47.5 mm鋼絲繩當承重索，可承重30 t。兩道纜索抬吊按80％的承載力計算，合計可承重48 t，滿足吊裝要求。兩道纜索吊支撐架采用萬能桿件并搭設在懸索橋雙塔頂上，能有效利用索塔高度。固然采用該法吊裝，因起重小車要拉近支撐架，小車牽引繩拉力較大，具有一定的危險性，但利用懸索橋鋼筋混凝土高塔是最好的選擇，因此，施工時考慮這一不利因素，采取加大卷揚機牽引能力和牽引繩直徑，并控制起重小車與支撐架距離等辦法進行處理。在索塔頂上搭設的支撐架長12.00 m，高3.50 m，寬3.00m。支承架頂面安設橫移軌道，承重索鞍可在軌道上橫移。也就是說兩道承重索間距可以調整。萬能桿件支撐架、天輪及天輪架采用 20×5mm杉木桅桿將散件吊到索塔頂進行組裝(支撐架外觀見圖4)。承重索錨固點由兩根長12.00 m的I 63工字鋼拼裝焊接而成，平行架在錨錠梁上，利用錨洞巖體做承力墻。本次纜索吊裝設備之承重索、起重小車牽引繩、起重索死頭均錨固在工字鋼制作的錠梁上；支撐架纜風、轉向滑輪和卷揚機錨點均采用φ30mm圓鋼筋錨桿。錨桿采用風鉆打眼，高標號水泥漿灌注錨固。為了安裝起重小車、拖運和臨時擱置加勁桁架吊裝單元，在雙塔向跨中一側用貝雷片各搭設一個寬7.00 m、高3.00m、懸挑6.00 m的吊裝平臺。由于φ47.5 mm的承重索較重，難以在高空直接拽拉架設，施工時先架設較小(φ21.50 mm)的牽引繩，然后利用牽引繩拽拉承重索架設安裝。承重索的垂度先控制在18.00 m左右，利用兩臺卷揚機跑繩配卡環(huán)將其拉下至吊裝平臺上，而后在其上組裝起重小車和穿繞起重滑車組。起重小車安裝完畢，在卷揚機跑繩的配合下慢慢放出承重索，并調整工作垂度。此時，起重小車隨承重索升上進人工作狀態(tài)。承重索空載最大下垂度控制在7.44 m(工作垂度為14．48m)。為了吊裝安全，在主纜和吊索全部架設安裝完畢后對纜索吊設備應進行超載試吊。試吊加載吊籃用貝雷片組拼而成。試吊時分2次加載，第一次加載3Ot(含5t吊籃重量)；第二次加載22t，總重量為52 t。試吊后再對各部件進行二次檢查與調試。
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2.3 主纜架設施工與質量控制
本懸索橋設置左右兩道承重主纜。每道主纜由24條φ45mm(6×19+1 WS)鍍鋅高強鋼絲繩組成，排列成扁狀六邊形。每條鋼絲繩兩端打散置人錐形鑄鋼套筒內并灌鑄鉛銅合金固結。每條鋼絲繩下料長度由上海同濟大學橋梁工程系計算，確定其在應力狀態(tài)下長度為317.87 m。架設時空纜垂度為15.76 m(工作垂度18.60 m，即10％垂度)。為了使主纜在架設過程中不致?lián)p壞，先在主索鞍邊安裝了了臨時索鞍，臨時索鞍槽內設有滾輪。架設主纜時將整卷主纜放置在地面水平轉盤上，然后由已安裝好的纜索吊之小車牽引繩拽住主纜的一頭通過臨時索鞍向對岸牽拉，牽拉過程采用卷揚機鋼絲繩分段搭索保險，以防主纜急速落人山谷底而發(fā)生事故。每段搭索長度約30.00 m，于塔頂處轉換。當每條主纜牽拉完畢并安裝于錨固螺栓上后，利用安裝在塔頂上的纜索吊支承架掛置5 t手拉葫蘆將臨時索鞍內的已初調垂度的主纜吊入主索鞍槽內，底排4根主纜人槽后，在水平儀和全站儀配合下進行精調垂度。底排主纜垂度精調完畢后于主索鞍兩端用鋼夾板一起夾牢，而后進行第二層主纜架設，第二層主纜在跨中與底層主纜呈若即若離接觸。第二層主纜安裝完畢后，將夾于底層鋼夾板之上板移至第二層主纜面，兩層同時夾緊，以此類推架設所有主纜。距錨錠前板13.20 m的位置設有一散索夾，在架設主纜前用貝雷片臨時支撐，支撐高度由計算確定。由于安放主纜的需要，散索夾上部螺栓暫時不能栓人。為防止因散索張力造成散索夾下部螺栓損壞，可在散索夾兩端各安放一個用鋼板加工的臨時開口索鞍，以抵抗散索產生的張力，該臨時鋼板索鞍在散索夾正常工作后割除。主纜架設完畢即進行整纜，整纜從跨中向兩端進行，整纜人員乘坐貝雷片拼裝的懸掛平臺工作，懸掛平臺由纜索吊承掛移動，整纜在臨時索夾配合下進行。每間隔1 m布置1個臨時索夾，共使用8個臨時索夾交替進行工作。整好的主纜用l0號鐵絲扎牢，每米扎一道。整纜結束后在全站儀配合下進行索夾安裝，每個索夾配有l(wèi)0根螺栓，每個螺帽約施加500 N·m扭矩，每根螺栓約產生100 kN拉緊力，則每個索夾對主纜將產生約1 000 kN的夾緊力。為防止主索鞍在主纜下產生不正常滑移，應在主索鞍兩端且緊靠主索鞍的主纜上各增設一個索夾；為防止散索夾在散索張力作用下向跨中方向滑移，應在跨中方向緊靠散索夾的主纜上增設一個索夾。全部索夾安裝完畢后方可安裝吊索。由于各種原因個別索夾位置會有點偏差，但考慮吊裝后主纜承重下垂時索夾還會變位，因此索夾調整應放在吊裝后進行。整捆主纜經過調整后，其誤差被集中梳理到散索處，因此散索夾至錨固螺栓間的放射狀散索便松緊不一，受力不均。為使24條散索受力均勻，我們采用50 t測力千斤頂對每條散索受力進行認真檢測及反復調整，使每條散索松緊一致，受力均勻。根據(jù)計算與實測，空纜狀態(tài)下每條散索拉力控18.50 kN。
2.4 加勁桁架預制與拼裝
本懸索橋橋面結構有23個吊裝單元。鋼筋混凝土加勁縱、橫桁架和鋼筋混凝土抗風桁在場外預制，縱梁和橋面板待縱、橫桁及抗風桁拼裝形成框架后才立模澆筑鋼筋混凝土?？v、橫桁架平臥預制，縱桁每兩榀對稱疊澆，橫桁、抗風桁每四榀疊澆。地模采用木檔土胎模，側模采用木模，上下榀間用油毛氈或木板隔離?？v桁上預設的吊桿孔采用鋼管做模成孔，預制時下榀縱桁朝下的側面與橫桁對接鋼筋采用挖地坑預埋；橫桁上預留縱梁槽采用廢水泥袋配合黃土填塞做模。預制構件鋼筋混凝土強度達100％ ，以及引道路基成型后，緊接著開始在該路基上拼裝吊裝單元。預制好的構件用8 t汽車吊起模，從預制場到引道之間用8 t平板汽車運輸。拼裝時采用8 t汽車吊承吊，5 t手拉葫蘆配合；先吊立一榀縱桁并用枕木墊好、校正、雙面撐牢，再依次吊拼兩榀橫桁并墊好、校正、雙面撐牢，然后吊拼第二榀縱桁并墊好、校正、撐牢，最后吊拼抗風桁并用枕木擱好。吊拼第二榀縱桁時由于縱橫桁交接點鋼筋較多，須用5 t手拉葫蘆配合就位(加勁桁架拼裝見圖5)?？v、橫桁架及抗風桁架拼裝對位后，即對縱、橫桁接點鋼筋進行調校與焊接，再對拼裝好的框架尺寸進行一次核對，然后進行縱梁、橋面板立模扎鋼筋 澆筑鋼筋混凝土?？v、橫桁交接點鋼釬維鋼筋混凝土隨后進行澆筑。由于拼裝好的吊裝單元為一長8.00 m、寬6.60 m、高3.12 m、重43 t的空間結構，其空間尺寸必須十分準確，否則23件吊裝單元將無法在跨中對接。拼裝時每個吊裝單元的縱桁下弦底面在同一平面內至關重要，各對角線須量測準確無誤。根據(jù)引道長短及吊裝順序，在東南端引道上布置12個吊裝單元；西北端引道上布置11個吊裝單元。
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2.5 加勁桁架單元段的拖運與吊裝
加勁桁架吊裝單元體形大，桿件細，拖運時容易造成損傷，所以采用三腳支墊滾拖法進行拖運。第一腳點選在前進方向橫桁兩中節(jié)點間下面；其余兩腳點分別設在后方縱、橫桁交接點下面。前后支腳間用圓杉木、千斤繩和3t手拉葫蘆配合加固，以防拖運時受力不均而使橫桁損傷，三腳形成等腰三角形狀態(tài)。這樣，在拖運過程中即便道路有點不平，也不致使吊裝單元桿件扭曲損傷。三腳支墊由硬木加工的1 200 mm X 800 mm X 180mm的類船底滾動拖排支承。拖排下放置 102mm X 10 mm X 1 200 mm無縫鋼管滾筒。滾筒下鋪有滾道。滾道用4 000 mm x220 mm X 180 mm松枕木鋪設。共鋪設3條。每條滾道橫向并排鋪設3根枕木。3根枕木縱向交錯布置，以防滾筒落入枕木接縫。安放拖排時，先根據(jù)千斤頂?shù)母叨仍诩觿盆靻卧臋M桁中部下弦兩節(jié)點下挖地坑，然后采用兩臺50 t液壓千斤將前腳頂起安裝拖排、滾筒和滾道。前腳拖排安裝后，采用同樣方法將后腳頂起安裝后腳兩拖排。此順序不可倒置，否則加勁桁單元可能會因千斤頂頂升速度不均而使桁架受扭損壞。拖運采用3 t卷揚機配“走二”滑輪組施拉。動滑輪通過千斤繩與前腳橫桁兩中節(jié)點連結。拖運吊裝單元須經過引橋和從塔架兩腿問穿過，到達預先搭好的懸挑平臺上。為使吊裝單元安全通過引橋，我們用圓杉木將引橋進行了支撐加固。吊裝單元每邊與塔架腿只有50 mm間隙，每次穿過時都經過幾進幾退才完成。由于懸挑平臺經過認真設計計算，臨時擱置吊裝單元還是安全的。拖運加勁桁架單元段見圖6。
加勁桁架單元段吊裝是本懸索橋施工最關鍵的工序。本次采用的組合式纜索架橋設備(簡稱纜索吊)設置2道承重索。每道承重索由4條φ47.5 mm鋼絲繩組成，其上設置2部相互串聯(lián)的纜載起重小車，由一臺經改造為縮腰卷揚筒的8 t卷揚機循環(huán)牽引，牽引繩為φ21.5 mm。這樣就有4部纜載起重小車承擔起吊桁架單元段。每部起重小車滑輪組均為“走四”倍率，配5 t卷揚機牽引，起重索為φ17.5 mm，4個起重鉤均可單獨升降。在吊裝單元的兩榀橫桁中部上弦2個與縱梁交接節(jié)點處的橋面板上，各設置4個吊裝捆扎孔，共設置l6孔，供4點起吊。纜索吊架設安裝同本文2.4節(jié)。當?shù)跹b單元拖運至懸挑平臺并臨時擱置后，降下4個起重鉤，通過φ26mm千斤繩套與桁架單元段的吊點系牢。4副起吊滑車組和保險索均預拉緊，檢查無誤后，在指揮員的指揮下緩緩起吊。當桁架單元段吊離懸挑平臺約600mm時，將鋼系桿插入板面及縱桁預留孔中并用大卡頭卡住，然后開動牽引卷揚機，起重小車吊著桁架單元段緩緩向中部運行。此時保險索配合放出。安裝工人乘坐在桁架單元板面上隨其吊運。當桁架單元段將要離開懸挑平臺時解除保險索。第一個桁架單元段吊到主纜中部下方，由安裝工人將主纜4根吊索錨頭與鋼系桿連接板連結，并旋好螺帽，調整鋼系桿連接板與桁架板面的距離，然后降下吊鉤，該桁架單元段由4根吊索懸掛。吊裝人員解除千斤繩后乘坐預備的吊籃向索塔返回(加勁桁架吊裝見圖7、圖8)。第二個以上架單元段吊裝以第一個桁架單元段為對稱中心分別向兩端延伸。在吊裝過程中跟蹤觀測主纜垂度并做好計錄。根據(jù)跟蹤觀察，加勁桁架單元段在吊裝14個之前，橋面處于下凹狀態(tài)，吊裝至14個之后，橋面中部慢慢向上拱起。成橋后拱度為1.07 m，基本符合起拱0.93 m的設計計算結果。23個加勁桁架單元段吊裝完畢后即進行拱腳高低與橋面拱度調整。考慮高溫天氣主纜伸長以及主纜日久下垂，支座反力過大造成加勁桁架梁中部彎矩劇增的不利因素，在安裝桁架梁兩端“四氟板式橡膠支座”時采取若即若離方式安設，并以此為基準調整橋面拱度。“四氟板式橡膠支座”的規(guī)格為400 mm X 300 mm X 80 mm。安裝時帶有聚四氟乙烯滑板的一面朝上，涂抹一層52號硅脂，再壓上一塊480 mm×340 mm×3 mm不銹鋼板，并與桁架端部支點預埋鋼板焊牢。當加勁架熱脹冷縮時，不銹鋼板在聚四氟乙烯滑板上滑動。橡膠支座底用與承臺梁焊接的鋼筋框限位。支座安裝和拱度調整完畢，再進行加勁桁架單元段間對接鋼筋的調整與焊接，然后立模澆筑接頭和接縫鋼釬維鋼筋混凝土，在鋼筋混凝土養(yǎng)護期間安裝欄桿。當鋼筋混凝土強度達70％ 后，隨即鋪筑橋面鋼筋混凝土磨耗層，至此吊裝全面完成，進入索夾調整。
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2.6 索夾調整
由于索夾和吊索是在加勁桁架吊裝前安裝上去的，當加勁桁架吊裝且衡載全部就位后，索夾位置將隨主纜的彈性拉伸變形產生位移，加上安裝時索夾測量定位之誤差，造成個別吊索垂直度偏差較大。為確保橋梁運行安全可靠，必須對偏差較大的索夾進行調整。為此，用(b48 mm×3 Mm鋼管搭設活動操作平臺，在2O℃左右氣溫和無風情況下，利用線墜對每條吊索的垂直度逐一進行檢查，并決定對誤差大于10 mm的索夾進行調整，同時在主攬上做出記號。調整時，在待調索夾兩相鄰索夾之間拉一麻線，量出待調索夾面中點與麻線的距離，并做好記錄和記號，然后在橋面放松吊索與系桿的連接螺栓，此時吊索連同索夾上彈。待調索夾面中點與麻線的距離縮短，該吊索及索夾所承擔的荷載臨時轉移給兩相鄰索夾及吊索承擔，然后放松待調索夾上的螺栓，將待調索夾移至標記處，重新旋緊索夾螺栓，再旋緊吊索與系桿的連接螺栓，吊索帶著索夾往下拉，此時應認真觀測，使索夾面中點與麻線之間恢復原來的距離即可，該索夾調整完畢。以此類推，調整好所有索夾。
3.小結
本懸索橋于2006年底建成通車，運行狀況良好。有一定的創(chuàng)新點，但在設計與施工中還存在一些問題，筆者在此提出建議與改進措施。
3.1 創(chuàng)新點
(1)鋼筋混凝土加勁桁架采用分片預制一在引道上拼裝一三支腳滾排拖運一纜索承吊一調整對接一澆筑濕接頭之工序工藝先進；
(2)采用測力千斤頂調校散索的松緊度，方法創(chuàng)新；
(3)利用應力應變原理調整索夾位置方法正確簡便實用；
(4)三腳式滾排拖運大型空間結構桁架單元段，施工方法先進合理；
(5)采用貝雷片搭設懸挑式吊裝平臺安全可靠；
(6)采用萬能桿件在索塔頂搭設纜索吊支架方法可行，具有一定的創(chuàng)新性。
3.2 設計存在的問題及建議
3.2.1 存在問題
(1)采用鋼絲繩做主纜彈性太大，對加勁桁架整體受力不利；
(2)加勁桁架桿件偏細，可靠度不足；
(3)縱、橫桁交接點鋼筋難以預埋和對接；
(4)主索鞍支座與塔架支腿中心線偏離太多而使頂蓋梁承受太大彎矩。
3.2.2 建議
(1)采用高強鋼絲做主纜并加大主纜截面，以增強其剛度及承載能力。
(2)改鋼筋混凝土加勁桁架為鋼結構桁架以增強其可靠度及有利加工制作和吊裝。若仍然采用鋼筋混凝土加勁桁架方案，則應在增大主纜承載能力的同時適當加大桁架桿件截面尺寸，以增強桁架整體承載力和可靠度。
(3)兩塔架支腿從中系梁開始相向偏斜一定角度，以使其中心線與主索鞍支點基本重合。
(4)錨洞未考慮排水問題，長期受水的浸泡會使錨索等金屬構件銹蝕，影響結構的耐久眭。
3.3 施工中存在的問題及改進措施
3.3.1 存在問題
(1)加勁桁預埋鋼筋位置不準，給縱、橫桁拼裝對接造成困難，影響拼裝節(jié)點處鋼筋搭接的質量；
(2)采用拽拉與保險相結合的方法架設主纜效率太低。
3.3.2 改進措施
(1)加勁桁預埋鋼筋應使用專門模具，嚴格控制埋沒位置；
(2)采用“貓道”腳手或自脫式夾鉤輔助架設主纜，效率可能會更高。
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