一种地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法

技术领域

本申请涉及悬索桥施工技术领域，具体涉及一种地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法。

背景技术

目前，空间缆悬索桥的施工方法可分为两类：

第一类施工方法，先梁后缆(即先拼装主梁节段再张拉主缆)，多用于自锚式悬索桥，需在主梁悬吊段范围搭设支架。第二类施工方法，先缆后梁(即先张拉主缆再拼装主梁节段)，多用于地锚式悬索桥，适应大跨度施工。第二类施工方法中，首先完成主缆架设，然后在高空对主缆多处进行顶撑或对拉，将主缆缆间横向间距调整至理论成桥状态，最后再以主缆为支撑利用浮吊或缆索吊分节段吊装主梁节段。

但是，第一类施工方法因为要搭设支架，所以不适用于深水环境或风浪复杂水域环境。第二类施工方法需在高空多处对主缆增加顶撑或对拉装置，且后期均需拆除，存在工序复杂、高空作业量大的问题。尽管空间缆悬索桥施工面临上述问题，但由于空间缆悬索桥在景观、抗风等方面的优势，其在工程中的应用逐渐增加，因此，本领域技术人员亟待提出一种适用于空间缆悬索桥的更加简便的施工方法。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法，采用先缆后梁的施工方式，无需设置主缆缆间临时横向支撑，且主缆随主梁节段逐步吊装自动达成设计成桥线形。

为达到以上目的，采取的技术方案是：一种地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法，包括以下步骤：

S1:施工锚碇、桥塔及基础；

S2:依次完成猫道(6)架设、主缆(1)架设、猫道(6)改挂、索夹安装，然后将吊索(7)的顶端固定于索夹；

S3:安装两组单缆缆载吊机，两组单缆缆载吊机始终沿桥梁竖直中轴线对称设置，每组单缆缆载吊机包含分别匹配于两根主缆的两个单缆缆载吊机；所述单缆缆载吊机在空载状态能相对主缆转动或沿其长度方向行走，且单缆缆载吊机在载重状态能相对主缆转动但不滑动；

S4:两组单缆缆载吊机同步对称提升两个主梁节段，主梁节段吊起至指定位置，将对应吊索下端与主梁节段连接；同一组的两个单缆缆载吊机在主梁节段提升过程中均相对主缆转动，且两根主缆的缆间间距逐步趋向于设计成桥线形；

S5:重复S4，对称提升主梁节段，并在每次吊起主梁节段后，将新吊起主梁节段与临近已安装主梁节段对接，直至完成所有主梁节段吊装工作；

S6:施加二期恒载，两根主缆的线形达成设计成桥线形。

在上述技术方案的基础上，步骤S3中，所述单缆缆载吊机在载重状态能相对主缆转动但不滑动，包含：

单缆缆载吊机与主缆采用非抱紧接触连接，单缆缆载吊机绕主缆转动，且单缆缆载吊机通过自身临时索夹及牵引装置，限制单缆缆载吊机沿主缆长度方向滑动。

在上述技术方案的基础上，步骤S2还包含：两根主缆的两端通过散索鞍后连接于锚碇，两根主缆的中部均跨过桥塔顶端的主索鞍，所述索夹套固定于主缆，所述猫道挂设于主缆。

在上述技术方案的基础上，步骤S4中，包含：从两桥塔至跨中同步对称吊起并安装主梁节段，也可从跨中至两桥塔同步对称吊起并安装主梁节段。

在上述技术方案的基础上，当主缆横向空间效应较小，所述单缆缆载吊机与主缆连接可采用抱紧接触构造；单缆缆载吊机提升主梁节段时，所述主缆发生扭转变形以适应主梁节段提升过程中缆绳绕主缆的转动位移。

在上述技术方案的基础上，当跨中的主缆与主梁节段的顶面之间的距离较小，无法满足单缆缆载吊机空间需求时，相应的主梁节段可采用浮吊吊装。

在上述技术方案的基础上，步骤S1中，还包含，猫道的承重缆临时锚固于两侧锚碇；步骤S4中，两根主缆的缆间间距逐步趋向于设计成桥线形时，两个猫道也同步移动。

在上述技术方案的基础上，所述索夹在安装时设置转动预偏量，用于补偿步骤S4～S6中索夹相对主缆的转动位移。

在上述技术方案的基础上，所述单缆缆载吊机具有至少四个支腿，每个支腿均骑跨于主缆顶部，所述支腿可用于交替跨越索夹、以及猫道和主缆的挂设位。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法，采用先缆后梁的施工方式，主梁下方无须设置支架，适用于深水、复杂风浪水域。

在架设好两根主缆后，用两组单缆缆载吊机每次同步对称吊起两个主梁节段，两根主缆之间无需设置缆间临时横向支撑，相对于现有技术在提升主梁节段前用临时横向支撑提前完成主缆横向线形的调整，本申请的缆梁施工方法可减少高空作业量，简化施工流程，降低施工风险。

在逐步对称吊起主梁节段的过程中，单缆缆载吊机可相对主缆转动，并带动两根主缆空间线形变化包含两根主缆的缆间间距，且随主梁节段吊装完成，两根主缆的线形逐步趋近设计成桥线形；主梁节段重量从单缆缆载吊机转移至对应吊索前后，主缆、吊索姿态相对稳定。单缆缆载吊机相对主缆转动的特点，相对于现有技术，可有效减小或避免施工过程主缆发生扭转和吊索发生弯折。

同时，每个主梁节段吊起至指定位置，即将对应吊索下端与主梁节段连接，吊索带载后横向转动小，吊索安装简单、高效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的空间缆悬索桥的立面布置图和平面布置图。

图2为本申请第二实施例提供的空间缆悬索桥的立面布置图和平面布置图。

图3为本申请第三实施例提供的空间缆悬索桥的立面布置图和平面布置图。

图4为本申请第一实施例、第二实施例或第三实施例的主梁节段的吊装立面图。

图5为本申请第一实施例或第二实施例的主梁节段的吊装横断面示意图。

附图标记：1、主缆；2、锚碇；3、桥塔；4、单缆缆载吊机；41、提升缆绳；5、主梁节段；6、猫道；7、吊索。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1到图5所示，本申请公开了一种地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法，包括以下步骤：

S1:施工锚碇、桥塔及基础。

S2:依次完成猫道(6)架设、主缆(1)架设、猫道(6)改挂、索夹安装，然后将吊索(7)的顶端固定于索夹。

S3:安装两组单缆缆载吊机4，两组单缆缆载吊机4始终沿桥梁竖直中轴线对称设置。每组单缆缆载吊机4包含分别匹配于两根主缆1的两个单缆缆载吊机4。一组单缆缆载吊机4用于吊装一个主梁节段5，两组单缆缆载吊机4同时工作，即同时吊装两个主梁节段5，使得主缆1受力沿桥梁竖直中轴线左右对称。单缆缆载吊机4在空载状态能相对主缆1转动或沿其长度方向行走，且单缆缆载吊机4在载重状态能相对主缆1转动但不滑动。

S4:两组单缆缆载吊机4同步对称提升两个主梁节段5，主梁节段5吊起至指定位置，将对应吊索7下端与主梁节段5连接，主梁节段5从单缆缆载吊机4承载转为吊索7承载。同一组的两个单缆缆载吊机4在主梁节段5提升过程中均相对主缆1转动，且两根主缆1的缆间间距逐步趋向于设计成桥线形。

S5:重复S4，对称提升主梁节段5，每次左右对称提升两根主梁节段5，并在每次吊起主梁节段5后，将新吊起的主梁节段5与临近已安装主梁节段5对接，直至完成所有主梁节段5吊装工作。具体地，在吊装主梁节段5过程中，可择机或待梁段全部吊装完成后将相邻主梁节段5永久刚接。

S6:施加二期恒载，两根主缆1的线形达成设计成桥线形。具体地，二期恒载为防撞栏杆、沥青铺装等等施工材料的重量；在施加二期恒载之后，两根主缆1的线形达成设计成桥线形。

本申请的地锚式空间缆悬索桥的缆梁施工方法，采用先缆后梁的施工方式，主梁下方无须设置支架，适用于深水、复杂风浪水域；在架设好两根主缆1后，用两组单缆缆载吊机4每次同步对称吊起两个主梁节段5，两根主缆1之间无需设置缆间临时横向支撑，相对于现有技术在提升主梁节段前用临时横向支撑提前完成主缆横向线形的调整，本申请的缆梁施工方法可减少高空作业量，简化施工流程，降低施工风险。

在逐步对称吊起主梁节段5的过程中，单缆缆载吊机4可相对主缆1转动，并带动两根主缆1空间线形变化包含两根主缆1的缆间间距，且随主梁节段5吊装完成，两根主缆1的线形逐步趋近设计成桥线形；主梁节段5重量从单缆缆载吊机4转移至对应吊索7前后，主缆1、吊索7姿态相对稳定。单缆缆载吊机4相对主缆1转动的特点，相对于现有技术，可有效减小或避免施工过程主缆1发生扭转和吊索7发生弯折。同时，每个主梁节段5吊起至指定位置，即将对应吊索7下端与主梁节段5连接，吊索7带载后横向转动小，吊索7安装简单、高效。

在一个实施例中，在上述技术方案的基础上，步骤S3中，单缆缆载吊机4在载重状态能相对主缆1转动但不滑动，包含：

单缆缆载吊机4与主缆1采用非抱紧接触连接，单缆缆载吊机4绕主缆1转动。单缆缆载吊机4通过自身临时索夹及牵引装置，限制单缆缆载吊机4沿主缆1长度方向滑动，同时适应主梁节段5提升过程中单缆缆载吊机4的提升缆绳41绕主缆1的转动位移。

具体地，单缆缆载吊机4包含特定的临时索夹，主要通过临时索夹实现能够相对主缆1转动但不滑动。具体地，牵引装置连接临时索夹和索夹，临时索夹与主缆1采用非抱紧连接，临时索夹能够相对主缆1转动，且索夹通过牵引装置牵拉着临时索夹，防止临时索夹沿主缆长度方向滑动。其中，临时索夹属于单缆缆载吊机4的特有结构，牵引装置和索夹等同于常规的缆载吊机。

本申请的缆梁施工方法，通过单缆缆载吊机4的临时索夹、索夹以及牵引装置，能够实现单缆缆载吊机4在载重状态能相对主缆1转动但不滑动，为后续两根主缆1的线形逐步趋向于设计成桥线形提供了基础。

在一个实施例中，步骤S2还包含：

两根主缆1的两端通过散索鞍后连接于锚碇2，两根主缆1的中部均跨过桥塔3顶端的主索鞍，索夹套设固定于主缆1。

步骤S2中还包含，将猫道6的承重缆挂设于主缆1，且猫道6的承重缆的线形与主缆1保持一致。

在一个实施例中，在上述技术方案的基础上，步骤S4中，包含：

从两桥塔至跨中同步对称吊起并安装主梁节段5，也可从跨中至两桥塔同步对称吊起并安装主梁节段5。

在一个特殊的实施例中，当主缆1横向空间效应较小，具体地，即横向空间效应小于等于设定阈值时，单缆缆载吊机4与主缆1连接可采用抱紧接触构造；单缆缆载吊机4提升主梁节段5时，所述主缆1发生扭转变形以适应主梁节段5提升过程中缆绳绕主缆1的转动位移。

具体地，主缆1横向空间效应较小代表成桥状态吊索7横向角度小，吊索7更加接近铅锤线，代表主缆1在后续施工过程的扭转变形较小；在转动幅度非常小时，直接用主缆1的扭转变形适应角度变化。

在另一个特殊的实施例中，当跨中的主缆1与主梁节段5的顶面之间的距离较小，具体地，跨中的主缆1与主梁节段5的顶面之间的距离小于设定距离时，无法满足单缆缆载吊机4空间需求时，相应的主梁节段5可采用浮吊吊装进行辅助吊装。

在一个实施例中，步骤S1还包含，猫道6的承重缆临时锚固于两侧锚碇；步骤S4中，两根主缆1的缆间间距逐步趋向于设计成桥线形时，两个猫道6也同步移动。

在实际吊装主梁节段的过程中，随着主梁节段的缓缓吊起，缆载吊机的吊索7索力和方向不断改变，主缆1和猫道6伴随产生空间位移。

在一个实施例中，索夹在安装时设置转动预偏量，用于补偿步骤S4～S6中索夹相对主缆1的转动位移。

具体地，在最开始，两根主梁1自然下垂的时候，两根主缆1之间具有一定间距，便于安装单缆缆载吊机4。

在一个实施例中，进一步地，单缆缆载吊机具有至少四个支腿，每个支腿骑跨于主缆1顶部，所述支腿可用于交替跨越索夹、以及猫道6和主缆1的挂设位。

优选地，四个支腿沿主缆的长度方向等间距设置。

进一步地，步骤S4中，将新吊起主梁节段5与临近已安装主梁节段5对接，还包含：

刚开始，新吊装的主梁节段5与临近已安装主梁节段5在顶面铰接且梁段间下缘张开，即新吊装的主梁节段5处于上翘的状态；主缆在新吊装的主梁节段5的重力作用下逐渐下移，使得已吊装梁段间下缘间隙逐步闭合，可择机或待梁段全部吊装完成后将相邻主梁节段5永久刚接。

进一步地，本申请提供多种空间缆悬索桥的实施例，成桥线型的姿态的俯视图，分别为图1、图2和图3；图1的两个桥塔3之间的主缆1呈花瓣形，两个桥塔3两侧的主缆1呈一字型；图2的两个桥塔3之间的主缆1呈花瓣形，两个桥塔3两侧的主缆1分叉开；图3的两个桥塔3两侧的主缆1呈两条平行线，两个桥塔3之间的主缆1呈彼此靠近的弧形。

图1、图2和图3这三种样式的空间缆悬索桥，均可以通过本申请的缆梁施工方法施工而成。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。