２０１３年４月 【ｌ】国灌湾建设 Ｃｈｉｎａ Ｈａｒｂｏｕｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｐｒ．，２０１３ Ｔｎｔａｌ １８５．Ｎｏ．２ 第２期总第１８５期 马鞍山公路长江大桥猫道设计与安装施工技术 尚龙 （中交二航局第四工程有限公司，安徽芜湖２４１００９） 摘要：马鞍山长江公路大桥猫道形式为四跨连续无抗风缆构造，对左汊悬索桥的猫道结构和安全设计以及整个施 工过程进行研究。结果表明，通过增加横向通道取消抗风缆，既能保证整个猫道架设和使用的安全，同时减小猫道 架设的难度，提高猫道架设进度，为其他多跨悬索桥猫道施工提供借鉴。 关键词：悬索桥；猫道；设计；施工技术 中图分类号：Ｕ４４８．２５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３—３６８８（２ｏ１３）０２—００６５—０６ ｄｏｉ：１０．７６４０／ｚｇｇｗｊｓ２０１３０２０１６ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃａｔｗａｌｋ ｆｏｒ Ｍａａｎｓｈａｎ Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ＳＨＡＮＧＬｏｎｇ （Ｎｏ．４ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．ｏｆ ＣＣＣＣ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｂｏｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈｕ，Ａｎｈｕｉ ２４１００９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃａｔｗａｌｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｍａａｎｓｈａｎ Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｒｉｖｅｒ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ａ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｏｕｒ ｓｐａｎｓ ａｎｄ ｗｉｔｈｏｕｔ ｗｉｎｄ ｃａｂｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｄｕｃｔｓ ａ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｗｈｏｌｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔｗａｌｋ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｕｔｈ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｃｒｏｓｓ ｂｒｉｄｇｅｓ ａｎｄ ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｒｏｐｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃａｔｗａｌｋ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｕｓｅ ｓａｆｅｔｙ，ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｏｆ ｃａｔｗａｌｋ ｅｒｅｃｔｉｏｎ，ｉｍ－ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃａｔｗａｌｋ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｏｒ ｆｏｔｈｅｒ ｍｕｈｉ—ｓｐａｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ；ｃａｔｗａｌｋ；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ １工程概况 约３ ０４５．５３ ｍ。 马鞍山长江公路大桥位于安徽省东部，起自 马鞍山市和县姥桥镇省道２０６，接规划中的马鞍 山至合肥高速公路，跨江后进入马鞍山市，终点 止于马鞍山市当涂县牛路口（皖苏界），与规划中 的马鞍山至溧水公路（江苏段）相接。马鞍山长 江公路大桥左汊主桥为三塔两跨悬索桥，结构呈 对称布置，两边塔为钢筋混凝土结构，中塔为钢 混叠合塔结构Ｉｌ＿，塔高均为１７８－３ ｍ。主桥跨径为２ ｘ ｌ ０８０ ｍ，桥跨布置为（３６０＋１ ０８０＋１ ０８０＋３６０） 马鞍山长江公路大桥共设两幅猫道作为主缆 施工作业平台，单幅猫道长约２ ９８６．５ ｍ，宽４ ｍ， 并在两幅猫道之间设置横向通道增加猫道的抗风 性阁，也作为猫道作业人员的行走通道。 ２猫道结构设计 三塔悬索桥猫道结构形式，根据桥跨特点可 为“四跨连续”、 “两跨连续” （锚碇和中塔处锚 固）、“四跨分离”。根据对三种构造形式猫道的 线形、静力、与索塔的连接关系构造的对比研究， “四跨连续”猫道具有以下优势： ｍ，主桥净宽３３ ｍ，设计车速１００ ｋｎＹｈ。全桥共两 根主缆，主缆采用预制平行钢丝索股，每根主缆 由１５４根索股组成，每根索股由９１丝、直径为 ５．２ ｍｍ的高强镀锌钢丝组成，单根索股无应力长 收稿日期：２ｏ１２—０８—２０ 作者简介：尚龙（１９８５一程专业。 ），男，陕西咸阳市人，助理工程师，土木工 １）不需在中塔塔壁上设置猫道锚固构造，对 永久结构钢结构中塔的成品保护有利。 ２）连续式猫道布置方式理论上不会对主塔产 生不平衡力，实际施工中可以做到猫道对永久结 构的附加影响（如塔顶偏位）控制到最小程度， 对降低施工过程中调索难度，对提高成桥安装精 ・６６・ 中国港湾建设 ２０１３年第２期 度均有好处。 ３）猫道线形在端部区段更接*行于主缆， 竖向距离较为均匀，方便上部施工作业。 因此猫道形式选择四跨连续无抗风缆构造【 。 猫道中心距３５ ｍ，单侧猫道采用８根４＞５４承重 索，２根＋５４门架承重索。猫道门架在猫道上每 隔４５ ＩＴＩ布置一道，将猫道承重索与门架承重索连 接成空间结构，以提高猫道整体抗风稳定性，上 下游猫道间每隔１３５ Ｉｎ设置一道猫道横向通道作 在上下游对应于主缆中心线下方设一幅猫道，猫 道主要由承重索、扶手索、猫道面层、塔顶转索 鞍及变位系统、横向通道、锚固体系等组成。猫 为两侧猫道横向通行便道，如图１。 猫道承重索与主缆的径向距离为边跨１．７ ｉｎ， 中跨１．５ ｍ。 一 ８ｎ＿【 道索布置采用对应主缆位置对称布置形式，两侧 酗苴门架间距 ５７４３ Ｉ３４３４ ３１｜ ２４ｘ４５＝１ ０８０ Ｉ ２４ｘ４５＝１ ０８０ ４５４３４：ｔ４３４ ： ４３５ 丝 一＿ 一 向通 横向诵｛首７、 ． 、 （ａ）立面布置图 （ｂ）平面布置图 图１猫道布置总图 ２．１猫道承重索布置及锚固 ２．１．１猫道承重索布置形式 根据计算，猫道索采用对称布置形式，每条 ｆ， ｝一＼ 一 猫道设８根 ５４钢芯镀锌钢丝绳猫道承重索，横 桥向采用０．４２×３＋１．３＋０．４２×３的布置形式，如 图２。单根猫道索分两段制造，在中塔靠南岸侧 约１３．５ Ｉｎ处对接。 ２Ｏｏ０ ２ ｏｏＯ ●－ －● ［ ± （转史 室索鞍埋件塑 Ｉ／ 虹 塔７＿］ － ２ ｌ０ｏ １ ４００ １ ４００ ２ １ｏｏ 猫 ＿ 塔身 ●一 轴 线 ’ 玉｜ （ａ）侧面图 一ｊ ！ ｌ ４４Ｏ０ 扶手立柱 侧面网 ， －＿ ＿ －１ 中塔转索鞍 ｆ ｈ嘲 目目 ｜：－ Ｉ 转索 埋件 ｌ ．图２猫道断面结构图 ＬＩ． Ｉ －’ ●－ 凹 幽 ＿ ●－ｉ －－ ２．１．２猫道承重索塔顶变位及转索鞍 ｌ ２４（ ｌ Ｉ１ ７６０ １ ７６０ ● ｌ ２４０ 猫道为四跨连续式结构，猫道线形与主缆平 行，边跨距主缆中心线高１．７ ｍ，中跨距主缆中心 线高１．５ ｍ，设计宽度４．０ ｍ，设置转索鞍（如图 ３），保证猫道承重索顺利通过塔顶及在塔顶固定， 通过变位钢架进行猫道收分，将猫道承重索的间 距由０．４２ｍ变为０．１０ｍ。 ２．１．３猫道承重索锚固 在锚碇散索鞍支墩上设置锚固调节系统。锚 ， 塔身 ●＿—— （ｂ）正面图 图３猫道中塔塔顶转索鞍 固系统由预埋件、拉杆和锚梁等组成，通过千斤 顶调整猫道索锚固拉杆长度，以满足猫道各阶段 线形要求。锚固系统如图４、图５。 ・６８・ 中国港湾建设 ２０１３年第２期 表２猫道承重索恒载猫道张力计算结果 荷载 状况 猫道索类别 直径／ｍｍ 大索力／ｋＮ 钢丝绳最 最小破断 安全 拉力，ｋＮ 系数 猫道承重索 ５４ ４５８．２３９ ２ ０３０ ４．４３ １ 门架承重索 ５４ ４４９．１１５ ２ ０３０ ４．５２ 猫道承重索 ５４ ４７４．２９９ ２ ０３０ ４．２８ ２ ｔ 门架承重索 ５４ ４６５．５９６ ２ ０３０ ４‘３６ 猫道承重索 ５４ ４７９．９０５ ２ ０３０ ４－２３ ３ 门架承重索 ５４ ４７２．Ｏ９３ ２ ０３０ ４Ｉ３０ ４ 猫道承重索 ５４ ５２３．１９６ ２ ０３０ ３．８８ 门架承重索 ５４ ５１２．６２６ ２ ０３０ ３．９６ 猫道承重索 ５４ ５２１．８５１ ２ ０３０ ３．８９ ５ 门架承重索 ５４ ５１２．６２６ ２ ０３０ ３．９６ 塔处四跨连续猫道水平力差为０，不会造成索塔 偏位。 ４猫道架设施工 马鞍山长江公路大桥，地处长江黄金水道， 航运繁忙，为减小猫道架设对航道的影响，主跨 猫道承重索采用空中托架法间接架设，托架间距 １００ ｍ一道。面网铺设由塔顶向主跨跨中、锚碇 方向下滑铺设，初期设置反拉系统控制下滑速度， 以策安全。面网铺设主跨一侧设置配重辅助下滑， 减小猫道铺装难度。 ４．１猫道架设施工工序 准备工作一上游南主跨先导索过江 先导索 垂度调整一上游南主跨过渡索架设 上游南侧牵 引索架设一上游南侧单线往复式牵引系统架设完 毕一上游北主跨先导索过江一先导索垂度调整一 上游北主跨过渡索架设 上游北侧牵引索架设一 上游南北２套单线往复式牵引系统架设完毕一上 游牵引系统空中架设下游侧过渡索 上游南北主 跨过渡索横移至下游侧 下游南北侧牵引索架 设 全线４套单线牵引系统全部架设完成 主跨 托架承重索架设一托架安装＿＋猫道承重索架设一 托架拆除一猫道承重索垂度调整一变位钢架安 装一猫道面层铺设及横向通道安装一门架承重索 架设施工＿＋猫道门架安装 猫道防护、照明及警 示装置安装一边塔处猫道主跨侧下拉施工 猫道 整体系统调整＿＋猫道架设完成。 ４．２猫道索制备 ４．２．１猫道索制作 猫道索以中塔为界分为二段，其中一段的两 端接头为开式接头，另外一段的两端为一端开式 接头，一端闭式接头。猫道索的联接采用 “ＩＳＯ７５９５一钢丝绳套接方法一熔融金属套接”的方 法进行。钢丝绳与接头连接用合金浇铸而成，浇 铸用的接头应符合“ＩＳＯ３１８９一般用途钢丝绳索 节”的规定。 ４．２．２猫道索钢丝绳下料 在气温稳定的时段采用温度修正的方法，将 预张拉后的钢丝绳在持荷（最小破断拉力２０％） 状态下按设计无应力长度＋弹性伸长量的修正长度 进行精确测长、下料、标记。 ４．２．３灌铸锚头 对锚头浇注工艺进行评定，并制作试验段进 行静载试验，确保浇铸部分实际抗拉力大于钢绳 最小破断力，以策安全。然后按灌铸工艺完成承 重索锚头灌注工作。 ４．３托架施工 托架系统含两根托架承重索、若干托架和一 根定位索组成。托架承重索采用３６ ｍｍ钢丝绳， 托架承重索采用吊环法假设。托架定位索采用１６ ｍｍ 钢丝绳。托架由支架、导轮和滚轮等组成，沿跨 度每隔１００ ｍ一道布置于中跨，边跨不布置。施 工由塔顶塔吊、塔顶卷扬机、牵引系统配合完成。 ４．４猫道承重索安装 ４．４．１猫道承重索架设顺序 根据上下游对称施工、南北跨同步施工的顺 序依次架设，以减小不均衡荷载对主塔的影响。 施工顺序为先猫道外侧后猫道内侧。 ４．４．２猫道承重索架设 猫道承重索南边跨、南中跨与北中跨均采用 托架法架设，北边跨采用北塔顶１０ ｔ卷扬机直接 牵引架设，至塔顶后与拽拉器相连。 由牵引系统将猫道承重索向中塔方向牵引， 牵引速度控制在１８ ｍ／ｍｉｎ，保持匀速牵引；当经 过塔顶转索鞍时，安装在正确的槽口内。 当索盘上索长不足５０ ｍ时，将猫道承重索从 索盘上取出，使用上锚通道运行小车送至锚体门 架处，锚体门架１０ ｔ卷扬机连接后锚头，并施加 适当的反张力，继续牵引猫道承重索至设计位置。 猫道承重索接头位置位于中塔靠南侧约１３．５ ｍ 处，牵引到位后，使用人工将两个索节连接，然 后解除与牵引系统的连接。 使用锚体门架卷扬机反拉，将后锚头牵引至 锚体鞍部锚固系统上，与锚固系统固定。 待猫道承重索全部架设连接就位后，根据监 控单位计算出空缆阶段猫道承重索线性，进行垂 度调整。 ・７０・ 中国港湾建设 ２０１３年第２期 ４．９面层托架滚轮安装 在猫道铺装完成后，安装面层托架滚轮。托 架滚轮采用人工安装，在牵引系统将托架滚轮吊 放至正确位置后，人工用铁丝将托架支架与猫道 承重索固定。 ４．１Ｏ猫道门架安装 由塔吊将门架吊至塔顶，将门型门架置于门 架承重索上，利用塔顶门架卷扬机反拉，将门架 逐个下滑至设计位置安装。利用牵引索将门架导 轮组及托架滚轮牵引到相关位置，安装固定。猫 道门架安装顺序为由中跨跨中向塔顶、边跨锚碇 向塔顶方向进行安装。 ４．１１猫道照明设施安装 照明系统沿猫道１２．５ ｍ一道在猫道单侧扶手 立柱上安装猫道照明灯具，猫道灯具采用低压节 能照明灯，并按设计在相应位置设置配电箱。 ５猫道整体垂度调整 ５．１猫道线形设计 猫道线形设计为中跨距主缆径向距离１．５ ｍ 高，边跨距主缆径向距离１．７ ｍ高。 ５．２猫道垂度调整 猫道垂度调整【４峻照由中塔开始、逐步向锚固 端推进的原则进行。计算工况见表３，调整过程 如下： 表３猫道垂度计算工况表 调整 调整时间 调整 调整跨 荷载 垂度计算考 步骤 方式 虑因素 １ 承重索架设时 单根、 主跨、边 猫道承重 边、中塔变 粗调 跨 索空索 位长度 ２ 承重索架设完成 单根、 主跨 猫道承重 边、中塔变 细调 索空索 位长度 ３ 中塔变位架安装 单根、 主跨 猫道承重 边塔主跨侧 后 细调 索空索 变位长度 ４ 边塔主跨变位架 整体、 主跨 猫道承重 安装后 细调 索空索 ５ 边塔边跨变位架 单根、 边跨 猫道承重 边塔边跨侧 安装前 细调 索空索 变位长度 ６ 边塔边跨变位架 单根、 边跨 猫道承重 安装后 细调 索空索 ７ 锚固处整体调整 整体、 边跨 猫道承重 细调 索空索 ８ 面网、横通道等 整体、 先主跨 猫道全部 温度 全部恒载安装后 细调 后边跨 恒载 １）中塔猫道承重索制作标记点与塔顶转索鞍 标记点对准，拧紧压板固定螺栓，锚固猫道承重 索。 ２）主跨猫道承重索垂度调整。 ３）考虑变位长度的影响，计算确定每根猫道 承重索跨中垂度，利用边塔塔顶门架上的卷扬机 及滑车组逐根调整直至满足垂度要求后，在边塔 塔顶转索鞍处锚固好。 ４）安装中塔侧变位架，逐根复测猫道承重索 跨中标高，与计算值比较，如有误差，边塔处再 次调整。 ５）安装边塔变位装置主跨侧变位架。复测主 跨跨中猫道承重索垂度。 ６）边跨猫道承重索调整。猫道锚固梁就位在 初始设计位置，利用小拉杆调节单根承重索，消 除猫道承重索制作精度误差并调整跨中标高到考 虑变位长度差的修正标高。 ７）安装边塔边跨侧变位架，与计算值比较， 如有误差，锚固处小拉杆处再次调整。 ８）铺设猫道面层（面网、横梁、横通道、扶 手等）。 ９）复测主跨跨中标高。考虑温度修正，边塔 顶转索鞍间千斤顶辅助整体调整系统整体复调主 跨垂度。 ｌ０）复测边跨跨中标高。考虑温度修正，猫 道锚固拉杆整体调整边跨垂度。 １ １）猫道边塔主跨侧下拉到位。 ６结语 马鞍山公路长江大桥上构安装施工开工以来， 前期由于各种因素的影响，上构施工速度相对较 慢，但是猫道架设施工开始以后，以平均２ ｄ架 设３根猫道承重索，猫道单元平均也以每１．５ ｄ绑 扎和下放１３５ ｍ，为后续索股架设和钢箱梁吊装 赢得了宝贵时间，同时这种猫道结构体系及施工 方法也为其他同类型桥梁建设提供借鉴。 参考文献： 【１］杨光武，徐宏光，张强．马鞍山长江大桥三塔悬索桥关键技术研 究［Ｊ］．桥梁建设，２ＯＬＯ（５）：７－１１． ［２］王中文，朱宏平，钟建峰，谭立心．大跨度悬索桥猫道抗风设计 与施３２［Ｊ］．桥梁架设．２００９（２）：６５—６８． 【３］薛光雄，闰友联，沈良成，金仓，先正权．泰州长江公路大桥上部 结构施工方案综述叨．桥梁建设，２００９（４）：５９—６３． ［４］周昌栋，谭永高，宋官保．悬索桥上部结构施３２［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００４：８２—８３．