山區(qū)大跨度懸索橋特點分析
2018-03-05
我國的山區(qū)，交通條件差，線路缺乏且布局不太合理。為推動山區(qū)發(fā)展，交通設施建設先行，通過加快建設“五縱七橫”國道主干線的山區(qū)路段和大通道的建設，以滿足未來經濟發(fā)展和西部大開發(fā)的需要，同時還通過公路造就出一條條沿線經濟增長帶，拉動區(qū)域經濟發(fā)展。由于山區(qū)崇山峻嶺，峽谷深切、地質條件復雜，與內陸平原地區(qū)的橋梁建設有許多不同之處。對于寬、深的峽谷，為避免高達數百米的高墩，多采用大跨度懸索橋一跨跨越深谷。由于我國目前山區(qū)懸索橋建設剛剛起步，研究分析山區(qū)懸索橋建設的特點，對深切峽谷復雜地形的大跨度橋梁勘察、設計、施工具有重要意義。
一、我國的山區(qū)大跨度懸索橋
早期，我國山區(qū)建造了一些小跨徑的人行懸索橋，承載力低，構造簡單，其建造經驗難以用于大跨度、高承載的現(xiàn)代懸索橋建設。近年來，我國的高速公路逐步進入山區(qū)，山區(qū)大跨度懸索橋建設剛剛起步。據統(tǒng)計，我國山區(qū)跨度懸索橋（跨度900m以上）僅三座，即四渡河大橋[1]、壩陵河大橋[2]和矮寨大橋[3]。四渡河大橋位于滬蓉國道主干線湖北宜昌至恩施段，為主跨900米的單跨鋼桁加勁梁懸索橋?？缭剿亩珊訊{谷，谷底與高速公路高差達500米，谷寬700米。壩陵河大橋位于國道主干線上海至瑞麗公路（貴州境)鎮(zhèn)寧至新寨河段，跨越壩陵河峽谷，為主跨1088米的單跨鋼桁加勁梁懸索橋。峽谷兩岸地勢陡峭，地形急劇變化，起伏大，橋面至壩陵河水面370米。矮寨大橋位于吉首至茶洞高速公路上，跨越寬1100多米、深500多米德夯大峽谷，兩索塔間跨度達到1176米，主梁長1073.65米，是世界上跨越峽谷跨徑最大的鋼桁梁懸索橋，也是跨徑1000米以上的最高的峽谷大橋。目前三座山區(qū)跨度懸索橋均在建設之中：四渡河大橋已完成橋面板安裝，正在施工附屬工程；壩陵河大橋大橋上部鋼桁梁安裝進入到第十四節(jié)段，預計剩下的鋼桁梁將于6月完成；矮寨大橋正在施工索塔基礎。
二、山區(qū)大跨度懸索橋的特點
經過對上述我國的山區(qū)大跨度懸索橋的分析，可得到如下基本特點：
1．鋼桁加勁梁。在山區(qū)峽谷，由于地形陡峻，谷底一般不通交通，且深度動輒數百米，加勁梁難以從待安裝點直接垂直起吊安裝，而必須通過纜索吊機縱向運輸，故此對加勁梁的節(jié)段重量有了嚴格的限制，另一方面，山區(qū)工業(yè)基礎薄弱，加勁梁鋼結構制造工藝要求嚴格，必須在條件較好的工廠施工，而山區(qū)交通不便、道路等級一般不高。采用桁式加勁梁可以降低運輸難度、避免大件運輸。
2．隧道式錨碇。與重力式錨碇相比，隧道錨造價低廉。地質構造以巖體為主的山區(qū)，節(jié)理少，巖體性能好的情況下，對懸索橋采用隧道錨特別適宜。隧道錨可有效減少開挖量和混凝土用量，是理想的錨碇型式，如美國的華盛頓橋[4]，其新澤西岸隧道錨與紐約岸重力錨混凝土用量比1:4.8，我國四渡河橋[1]宜昌岸隧道錨與恩施重力錨混凝土用量比1:4，土石方開挖量之比1:5。因而，使用隧道錨可有效保護自然環(huán)境、避免大規(guī)模開挖、節(jié)約投資。
3．纜索吊施工加勁梁。山區(qū)地形地質條件復雜、交通不便、大件運輸極為困難，目前國內大跨度懸索橋中，較少采用桁架式加勁梁，其施工及架設缺乏經驗；山區(qū)施工場地狹小，工作面嚴重受限，無法采用纜載吊機架設方法，采用懸拼法工期過長。而纜索吊起吊重物后可以沿中跨全跨范圍內進行移動，起吊點位置不受限制，架設速度快、投資省。采用大跨度纜索吊進行吊裝山區(qū)懸索橋桁架式加勁梁是較好的選擇。
4．山區(qū)風場獨特。大跨度懸索橋屬風敏感結構，歷史上曾出現(xiàn)過19m/s的風把美國的老塔可瑪橋吹毀的事故（1940年）。橋梁跨越峽谷屬不易確定地表類別的特殊地形，其風況有與附近地表處的風況有較大的不同，地表的粗糙度類別不能簡單地歸類：山間盆地、谷地等封閉地形受周圍山嶺的屏障作用，經實際對比觀測證實，一般比平坦地區(qū)風速約小l0％～25％，相應風壓減小20％～40％；峽谷、山口地區(qū)，由于兩岸山高氣流受阻，在峽谷、山口處形成風速區(qū)，通常風速增大10％～20％，相應的風壓增大20％～45％．這里的峽谷和山口是指兩岸山高大于1．5倍谷寬的情況，最大風速的方向與山谷所成的夾角不超過22.5度，且沿峽谷、山谷的上風向，距橋址l0倍山高范圍內沒有屏障[5]。對特殊的風口地區(qū)，應按實際調查或觀測資料作深入研究。
三、結語
我國山區(qū)大跨度懸索橋的建設實例較少，經驗不多。隨著我國交通基礎設施建設的發(fā)展，山區(qū)大跨大跨度懸索橋的建設將急劇增加。本文分析了山區(qū)大跨度懸索橋的主要特點，供相關勘察、設計、施工參考：
1．鋼桁加勁梁有效解決山區(qū)運輸條件困難問題；
2．隧道式錨碇與山區(qū)地質、地形條件關系極大，對減少對山體、自然環(huán)境的擾動十分有利；
3．纜索吊施工加勁梁解決了山區(qū)施工場地狹小、工作面嚴重受限的困難；
4．對山區(qū)獨特風場應進行實際調查或觀測以保證風作用下橋梁的安全。
參考文獻：
[1]朱玉、廖朝華、彭元誠，懸索橋隧道錨設計[J].公路，2007,(11):22
～27.
[2]邊潔、王威強、管從勝，壩陵河懸索橋西岸隧道式錨碇錨塞體長度方案比選的數值模擬研究[J].水文地質工程地質，2005,(6):66～70.
[3]董志宏、張奇華、丁秀麗等，矮寨懸索橋隧道錨碇穩(wěn)定性數值分析[J].長江科學院院報，2005,22(6):54～57.
[4]鐵道部大橋工程局橋梁科學研究所編，懸索橋[M].北京：科學技術文獻出版社，1996.
[5]胡峰強、陳艾榮、王達磊，山區(qū)橋梁橋址風環(huán)境試驗研究[J].同濟大學，（自然科學版），2006,34(6):722～725.
作者簡介：
梁秦紅，女，陜西人，學士，武漢鐵路橋梁學校，講師。
