独塔单跨地锚式悬索桥复合索鞍试验研究

虎跳峡金沙江大桥主桥采用(766+160) m独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥。该桥仅在东岸设置桥塔,西岸直接将主缆通过复合索鞍结构后锚于岩层中。为确定复合索鞍在施工及运营阶段的受力性能,设计制作1∶4的索鞍结构缩尺模型,通过静载试验研究主缆力作用下的索鞍位移、辊轴接触应力分布规律和辊轴活动性能,并对索鞍结构进行优化设计。结果表明:索鞍的竖向和纵向位移随索力增加逐渐增加,但增长速度变缓;辊轴接触应力分布不均匀,最不利荷载下最大接触应力为789 MPa,最小接触应力为66 MPa;加载过程中,各辊轴运动基本保持一致;对索鞍结构进行优化设计后,辊轴接触应力分布变均匀,最大接触应力减小至578 MPa,最小接触应力增大至399 MPa。

悬索桥新型复合索鞍设计

虎跳峡金沙江大桥为主跨766 m的独塔地锚式悬索桥。由于取消了香格里拉岸的桥塔,中跨主缆仅通过索鞍支承、转向及散索后锚于锚碇,该索鞍不仅需具备主索鞍的支承功能,还需具备散索和纵向活动功能,其功能及受力要求均较高。结合该桥建设条件,提出一种主要由鞍体、辊子组、承板、格栅等构成的新型复合索鞍,其中,鞍体承担支索、转索和散索的作用;辊子组连接于鞍体与支墩之间,当中跨主缆缆力发生变化时,辊子发生滚动;承板布置在辊子组的顶面和底面,与辊子组接触;格栅预埋在支墩顶面,将索鞍传递的竖向荷载均匀分布到混凝土中。经有限元和试验验证,新型复合索鞍鞍体最大等效应力为151.8 MPa,辊子与承板之间的最大接触应力为578 MPa,受力满足设计要求。

虎跳峡金沙江大桥复合索鞍安装关键技术

常规的悬索桥采用塔顶门架吊装的方法直接安装索鞍,但虎跳峡金沙江大桥的香格里拉岸没有桥塔,复合索鞍位于高陡的斜坡之上,不具备运输复合索鞍的条件,无法采用常规方法安装复合索鞍。故探索一种新的索鞍安装方法,采用“缆索吊机跨江吊运+拽拉到滑移支架+横向顶推+门架提升、滑移+调整就位”的方式进行安装。施工时,先进行缆索吊机、滑移支架和门架的施工;利用缆索吊机从施工条件较好的丽江岸将复合索鞍构件跨江吊运至香格里拉岸的滑移支架上;通过滑移支架把复合索鞍构件顶推至门架正下方,利用门架上的千斤顶提升、滑移、下放至指定位置。该方法可为山区无桥塔悬索桥索鞍的安装提供参考。

独塔单跨地锚式悬索桥复合索鞍吊装施工技术

香丽高速公路虎跳峡金沙江大桥为当今世界跨度最大的独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥,主缆孔跨布置为766 m+160 m,该桥为独塔非对称结构悬索桥,在香格里拉岸隧道锚处采用了集主索鞍和散索鞍于一体的滚轴式复合索鞍,单个鞍体重87.5 t。采用缆索吊装将索鞍各构件吊运至支墩门架下方的滑移支架上,并通过滑移支架横移至门架正下方,解决了山区施工便道坡度大及拐弯半径小、无法采用常规方法运输大吨位索鞍的难题;采用“组合吊具”将索鞍纵移至隧道锚锚洞内,解决了隧道锚锚洞内吊装空间不足的问题;通过各构件安装精度控制,完成复合索鞍的精确定位与安装,解决了索鞍安装精度要求高的难题。

滚轴式复合索鞍制造关键技术

香丽高速虎跳峡金沙江大桥是国内大跨度悬索桥中首次使用滚轴式复合索鞍,它将常规悬索桥的主索鞍和散索鞍两种结构部件的功能合二为一,实现了主索鞍对主缆的支撑转向作用和散索鞍对主缆的活动及对索股的发散功能,鞍座底部设置滚动系统,以满足其活动要求。通过对制造关键技术的研究和分析,首次高质量的完成了复合索鞍的制作,为后续类似地质悬索桥的建造形式提供了参考指导依据。

独塔单跨地锚式悬索桥上部结构施工监控技术

香丽高速虎跳峡金沙江大桥为主跨766 m的独塔单跨地锚式悬索桥,该桥仅设1个桥塔,中跨加劲梁跨度小于主缆跨度。为保证上部结构施工安全,提高主缆和加劲梁线形控制精度,在主缆架设过程中,基准索股架设时,通过测点切线角度、温度和跨度的变化换算实际跨中测点标高;一般索股架设时,每层设置相对基准索股,通过温差计算该层其余索股的标高,并在架设24根索股后解除复合索鞍的临时约束;通过温度和跨度的变化计算索夹放样点距桥塔中心的距离和切线角度;以锚跨索股无应力长度不变为原则计算复合索鞍锚跨索股理论索力,并编制理论索力的计算程序;梁段吊装采用“先端部吊装,而后从跨中向两端对称吊装,最后单边吊装”的方案,端部吊装6个梁段、跨中吊装2个梁段后对地锚索进行无应力安装,并通过梁段下弦开口间距确定铰固转换时机;通过复合索鞍的滑移修正计算顶推量,对塔顶主索鞍进行5次顶推,每次顶推“分小步逐步顶推”到位。在成缆状态下,中跨、边跨跨中标高实测值与理论值的偏差分别为4~36 mm、11~57 mm,钢梁吊装过程中,桥塔偏位为-6.9~7.0 cm,钢梁杆件应力为-122.0~122.5 MPa,结果均满足规范要求。

虎跳峡金沙江大桥桥型方案比选分析

香丽高速公路虎跳峡金沙江大桥位于云南省丽江市和迪庆州交界处金沙江虎跳峡附近,桥区两岸地质条件差异较大。香格里拉岸地形陡峭、浅部坡强卸荷带发育;丽江岸地形较缓,覆盖土层差异大。根据制约因素,因地制宜采用766 m跨径的独塔单跨地锚式悬索桥,不设香格里拉岸陡峭岸坡上的索塔及引桥,将主缆通过集主索鞍和散索鞍于一体的滚轴式复合索鞍锚于隧道锚中,而桥另一端为重力锚。因减少了一岸索塔和引桥墩开挖,在安全、环保和经济上均有很大优势。