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摘要：本文结合拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥地形极为复杂的实际情况，对缆索吊机整体设计思路深入探讨分析，从设计前调查、整体布置、结构设计细节等各个方面考虑，多次必选后得出最适用的布置方案，分析了缆索吊机设计中应该注意的问题，提出了可供设计参考的意见。
关键词：深沟峡谷、复杂地形、钢管拱桥、缆索吊机、架设施工
1、概述
近年来，我国基础设施建设突飞猛进，高速公路、铁路和市政等各类桥梁工程大规模相继建成，使我国的桥梁建设水平逐步进入世界领先水平。其中，有很多跨越峡谷、河流、深沟的桥梁，特别是拱桥，因自然环境恶劣，交通运输不便，而大型吊装施工等机械无法正常使用。由于缆索吊机具有跨度大，吊重大，效率高，结构简单，适应性强等特点，因此，成为了这类桥梁施工首选的机械吊装设备。
2、工程概况
拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥为中承式内倾提篮钢管混凝土拱桥，桥梁全长525.3m，主拱计算跨径430m，矢高112m，矢跨比为1:3.84，采用悬链线拱轴线，拱轴系数2.1，采用内倾角为4.59度的提篮拱结构，拱肋拱顶处中心距为7m，拱脚中心距为25m；采用变桁高拱肋，拱顶和拱脚桁高分别为8.8m和15m，拱脚局部钢管直径1.8m，其余钢管直径1.6m，钢管壁厚为24-52mm。
桥址位于雅鲁藏布江峡谷内，藏木水电站大坝上游约1.2km处，山高谷深，桥址水深达55m，河床下切较深，两岸施工场地极为狭小，气候极端恶劣，林芝岸有桑加公路，拉萨岸则无道路可前往，交通极为不便。
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雅鲁藏布江藏木特大桥效果图
钢管拱肋设计采用缆索吊机悬拼扣挂法进行架设，拱肋共分为56个吊装节段（不含合拢段），节段最大重量约240t。由于拱肋设计为内倾式提篮拱，提升到位后需在空中进行拱肋姿态调整，故采用4吊点进行提升吊装；考虑到跨度、吊重均较大，且姿态调整时各吊点的不平衡吊重，故设计时采用2组150t的缆索吊机进行抬吊架设。
3、整体方案概述
由于桥位处于库区深水区，附近场地极为狭小，缺少拱肋加工及预拼场地，若采用搭设水中钢平台作为拱肋加工及预拼场地方案的话，成本极大且施工难度也较大，安全风险较高，通过对现场实际考察，最终在桥位上游约7.5Km里处雅鲁藏布江边选了一块较为宽阔平缓的地方作为拱肋加工及预拼场地，但是由于此处离桥位较远，陆上运输只能通过桑加公路，但从预拼场到桥位这段公路有好几处要经过隧道，隧道的尺寸远远不能满足拱肋节段的运输要求，故最终选择用驳船从水上运输至桥位进行吊装架设的方案。
4、缆索吊机设计
4.1缆索吊机整体布置
由于两岸地形受限， 缆索吊机采用不对称、不等边跨、不等高塔架、同一侧塔架使用高低腿的布置形式。为减少塔架用钢量，节约成本，塔架结构设计为采用索塔、扣塔二塔合一的结构。缆索吊机布置跨度为180m+610m+89m，设计额定起重量为300t，采用2X150t缆索吊机进行抬吊架设。阶段吊装时两岸对称进行，先上游、后下游，吊装完上游第一节段后，主索横移至下游进行吊装，上下游交替进行吊装作业，下游节段吊装最多滞后上游2个节段。在塔顶及主索锚碇处均设有主索横移系统。
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下游侧缆索吊机整体布置示意图
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上游侧缆索吊机整体布置示意图
林芝侧拱座后方就是桑加公路，公路后方即为极为陡峻的山体，为不影响拱座开挖施工及桑加公路通行，故林芝侧塔架只能布置在远离桥台的陡峻山体上（非工作区135m)。拉萨侧由于无上山便道，若将塔架布置在山体较高处，则需增修上山便道，成本较高，且对山体破坏较大，另外考虑到本桥位于西藏高原高寒地区，生态极为脆弱，为减少对生态系统的破坏，综合考虑后拉萨侧塔架布置在桥台处（非工作区45m），缆索吊设计跨度为610m，设计控制垂度为L/12。
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林芝岸缆索吊机结构布置及地形图
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拉萨岸缆索吊机结构布置及地形图
4.2缆索吊机结构设计
4.2.1索系统
全桥两组主索组成一套吊装系统，每组主索采用12φ60钢芯钢丝绳，并有相应2φ28纤维芯起重索（配12t卷扬机，走12）， 2φ32纤维芯牵引索（配15t卷扬机，走4）等与之配套。整套系统共4个吊钩，以便于在空中进行拱肋姿态调整。缆风索采用φ15.24钢绞线。
4.2.2塔架系统
拉萨岸和林芝岸上游侧塔架均采用吊塔与扣塔二塔合一的结构形式，吊塔与扣塔间用铰进行连接，林芝岸下游侧无扣塔，吊塔直接立于基础上，吊塔与基础用铰进行连接。拉萨侧上游塔架总高度155m（吊塔高21m，扣塔高134m),下游塔架总高度149.5m(吊塔高21m，扣塔高128.5m)，林芝侧上游塔架总高度55m（吊塔高21m，扣塔高34m),下游塔架总高度21m，无扣塔。
拉萨侧塔架结构示意图 林芝侧塔架结构示意图
4.2.3扣锚索系统
拉萨侧扣塔钢管柱上部设两层张拉平台，下平台为第一到第七号拱肋节段的扣锚索张拉平台，上平台为第八到第十三号拱肋节段的扣锚索张拉平台，锚索分三层用岩锚锚于山体上。
林芝岸受地形限制，下游侧无扣塔，仅设有扣索，扣索锚固点分两层，第四到第十三号拱肋节段扣索锚固点设于塔架基础上，第一到第三号拱肋节段扣索锚固点设于山体上。上游侧设有扣塔，扣塔钢管柱上部设置一层扣锚索张拉平台，作为第八到第十三号拱肋节段的扣锚索张拉平台。锚索锚固于桩基锚碇上。第一到第七号拱肋节段扣索直接用岩锚锚固于山体上。
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拉萨侧扣锚索系统布置示意图
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林芝侧下游扣锚索系统布置示意图
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林芝侧上游扣锚索系统布置示意图
4.2.4锚碇及基础
主索系统锚碇及塔架基础均使用桩基锚的结构形式，主索在锚碇处横移机构采用轮轨式横移系统。由于受地形限制，两岸上下游塔架基础均为不等高设计，特别是林芝岸上下游塔架基础底面高差达26m。两岸塔架基础均使用桩基承台结构形式。桩基础均采用直径2m的钢筋混凝土圆桩。由于林芝岸横桥向地形高差非常大，为减少基础开挖量，承台设计成高桩承台。
5、结语
藏木雅鲁藏布江特大桥位于西藏自治区加查县桑加峡谷内，藏木水电站大坝上游约1.2km处，属于高原高寒地区，且峡谷下切较深，两岸地形复杂，施工产地极为狭小，转体及支架法施工均无条件，只能采用缆索吊机悬拼扣挂法进行拱肋吊装施工。针对桥位复杂的地理条件和特定的地形地貌，综合考虑方案的安全性、经济性、适用性，以及水保、环保等各方面需求，制定了本方案。在特定的边界条件下，产生了本方案特殊的结构布置，方案结构受力计算较为复杂。与以往较为常规的缆索吊机方案相比，本设计方案有以下几个显著特点：
（1）两岸塔架布置不对称；（2）两岸塔架不等高；（3）两岸边跨不对称；（4）索塔、扣塔二塔合一；（5）同一侧塔架基础不等高；（6）上、下游拱肋仅设一套吊装系统，需在主索锚碇及塔架进行大横移。以上特点导致了本方案计算较为复杂，大大增加了设计计算工作量。
本方案为高原高寒地区复杂地形条件下钢管拱桥的施工做出了一些探索，具有一定的推广和借鉴意义。
参考文献：
1、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）
2、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
3、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
4、《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5-2005）
5、《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）
6、《钢丝绳国家标准》（GB8918-2006）
7、《缆索吊车》（周继祖）中国铁道出版社
8、《缆索起重机设计》（周玉申）机械工业出版社
论文作者:张应红
论文发表刊物:《基层建设》2015年第35期
论文发表时间:2016/12/7
标签：缆索论文; 林芝论文; 拉萨论文; 下游论文; 吊机论文; 雅鲁藏布江论文; 地形论文; 《基层建设》2015年第35期论文;