大跨懸索橋施工貓道構(gòu)造設計要點
2018-03-12
1 前言
施工貓道作為懸索橋主纜系統(tǒng)乃至整個上部結(jié)構(gòu)施工的工作平臺，通常架設在主纜之下，平行于主纜布置，作為施工人員進行空中作業(yè)的高空腳手架。施工貓道在安全上應有足夠的強度和抗風穩(wěn)定性，并保證工作人員行走的安全性和舒適性；功能上要滿足主纜架設、索夾安裝、吊索安裝、加勁梁吊裝、主纜纏絲、主纜涂裝等施工作業(yè)時的需要。
施工貓道的結(jié)構(gòu)構(gòu)造設計，涉及到施工貓道的布置與貓道索的布置、錨固和調(diào)整裝置、橫向天橋、抗風系統(tǒng)、貓道面層等構(gòu)造參數(shù)的設計。其設計與施工環(huán)境、主纜結(jié)構(gòu)形式、施工所用機械等有密切聯(lián)系，合理的構(gòu)造設計可以明顯優(yōu)化施工貓道的工作形態(tài)，確保施工順利進行。
2 貓道的布置
作為服務于主纜系統(tǒng)架設的高空腳手架，施工貓道的承重索線形設計需與主纜空纜線形基本保持一致，通常將貓道承重索中心與主纜中心的豎向距離設為1.2～1.5m，便于施工操作。
施工貓道在橫向布置上，一般使貓道中心與主纜中心保持在同一豎直線上。日本的關門橋和國內(nèi)的海滄橋采用貓道中心與主纜中心不重合的偏向布置，但偏心布置使得施工人員的活動集中于一側(cè)，容易影起貓道的傾覆，不利于貓道的自身穩(wěn)定?？紤]到架纜后期緊纜、放松、貓道改吊及纏絲作業(yè)的方便，對稱布置比偏心布置更好，所以施工貓道橫向一般都采用對稱布置。
施工貓道的寬度確定，與主纜的施工工藝有一定關系。如主纜采用AS法，貓道寬度一般取2.8-3.5米；當主纜用PWS法施工，需要在貓道上設滾動支架，貓道寬度一般取3.5-4.5米。
3 貓道索的布置
貓道索由貓道承重索、扶手索、門架承重索（設置貓道門架）組成。承重索是貓道結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，門架承重索是貓道結(jié)構(gòu)的次要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，而扶手索屬于輔助非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
3.1 承重索布置
貓道承重索按其布置方式可以分為連續(xù)式和分離式兩種。連續(xù)式就是兩邊跨和中跨三段貓道承重索采用連續(xù)的一根整索，在塔頂需設置轉(zhuǎn)索鞍、變位鋼架和下壓裝置；連續(xù)式貓道施工架設比較困難，貓遒線形調(diào)整相對麻煩。分離式就是貓道承重索按主跨和邊跨分成三段，每段各自錨固；分離式貓道施工較為簡單，貓道線形調(diào)整也較容易進行。
3.2 承重索選型
貓道承重索所選擇的鋼絲繩，應具有強度高、耐腐蝕、耐疲勞、低松弛等特點。作為臨時施工結(jié)構(gòu)，還需考慮其經(jīng)濟性及重復利用的可能。承重索的前期下料工作是一個比較重要的環(huán)節(jié)，它直接關系到貓道承重索的工作線形是否符合要求。
承重索的總面積依據(jù)計算確定[4]，并根據(jù)所選擇鋼絲繩確定所需根數(shù)（一般選擇偶數(shù)根）；如圖1所示，承重索在橫向應對稱布置；但須注意避免在主纜正下方布置，以避免對主纜吊桿的安裝帶來影響。
3.3 扶手索、門架索布置
貓道的每側(cè)欄桿一般布置l一3根扶手索。扶手索對貓道剛度的貢獻并不明顯，主要起到安全防護作用?？紤]迎風面大小和人的安全心理，扶手索高度在1-1.5米之間。
門架承重索在貓遵每側(cè)欄桿上方設置一根，與貓道面層豎向距離約為2.5～3.5m。在主纜索股架設階段，通過貓道門架與貓道相連，形成穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)；門架承重索在后期施工中與貓道分離，作為天吊索。
4 錨固與調(diào)節(jié)裝置
貓道承重索的備錨固端一般要設線形調(diào)節(jié)裝置，以使貓道適應施工過程中主纜線形改變，保證施工人員和機械設備能進行正常操作。錨固和調(diào)節(jié)裝置最好能方便地進行單根和整體調(diào)整，目前實際中常采用的錨固和調(diào)節(jié)裝置主要是承重索兩端灌鑄錨頭的錨梁、錨桿方案和承重索兩端灌鑄錨頭的錨梁、錨桿方案2種。
5 橫向天橋布置
橫向天橋是聯(lián)系上、下游貓道之間的高空橫向走道，同時增強了貓道的整體穩(wěn)定性和抗風能力。橫向天橋不僅要考慮其自身的剛度，還要盡量降低恒載質(zhì)量，所以一般制作成以鋼管為主體的三角形桁架。
對于大跨徑懸索橋施工貓道，應該布置多少道橫向天橋才合理，和很多因素有關，如貓道是否設置了抗風纜，橋址處的風環(huán)境等，最終歸結(jié)于能否滿足了抗風穩(wěn)定性要求。橫向天橋能減小貓道的豎向變形，有效抑制貓道的扭轉(zhuǎn)，但對貓道的橫向位移沒有明顯的效果。如果施工貓道沒設置抗風纜，可以增加橫向天橋數(shù)來加強貓道的抗風穩(wěn)定性。在初步設計時，臨海（或基本風速大）的橋址處，橫向天橋可以間隔150-180米布置；內(nèi)陸的橋址處可以間隔180-200米布置。但由于各貓道設計及橋址的情況不同，有必要可通過風洞試驗來確定橫向天橋的布置。
6 抗風系統(tǒng)設計
傳統(tǒng)的貓道抗風系統(tǒng)是指抗風纜和抗風吊索?？癸L系統(tǒng)的設置，能有效提高貓道的抗風穩(wěn)定性，減小施工人員通過貓道時局部變形和振動，還可調(diào)整貓道的線形。但是，在特大跨度懸索橋上設置抗風索，特大跨度懸索橋貓道抗風索的錨固比較困難，貓道設置抗風索會導致施工難度和施工費用的大量增加。
近年新建的懸索橋已經(jīng)較少采用傳統(tǒng)的抗風纜式的抗風系統(tǒng)。目前，常采用以下方法構(gòu)建特大跨度懸索橋新的抗風系統(tǒng)。
?。?）增加橫向天橋的數(shù)量，無抗風纜貓道橫向天橋間距采用130—170 m為宜。
?。?）利用連接承重索、門架索的剛性抗風門架形成空間結(jié)構(gòu)，提高貓道的抗風穩(wěn)定性。
（3）利用抗風門架、橫向天橋和斜拉索形成貓道制振裝置。
7 貓道面層設計
貓道面層一般由橫梁、雙層鋼絲網(wǎng)和木踏步等組成。橫梁可采用角鋼、槽鋼和工字鋼，間隔布置。雙層鋼絲網(wǎng)采用大小直徑及不同孔眼兩種，下層用大直徑大孔鋼絲網(wǎng)、上層用小直徑小孔鋼絲網(wǎng)，這樣布置不僅可減輕自重，還可減小了貓道的阻風面積，也可防止施工小件墜落。
橫梁由角鋼和槽鋼交替布置組成，主要是為了將承重繩聯(lián)系起來共同受力變形，增加貓道的剛度和穩(wěn)定性。此外貓道的欄桿立柱固定在角鋼上；貓道改吊后，貓道需通過橫粱懸掛在主纜上。如果貓道設有抗風纜，一般還需設工字鋼橫梁，用于抗風吊索的連接。橫梁只需做構(gòu)造設計。
8 結(jié)束語
本文結(jié)合國內(nèi)外部分懸索橋旅工貓道工程實例，對施工貓道的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點進行了詳細闡述；對施工貓道的布置、貓道索的布置、錨固和調(diào)整裝置、橫向天橋、抗風系統(tǒng)、貓道面層等構(gòu)造參數(shù)進行了比較和分析，對國內(nèi)懸索橋貓道的構(gòu)造設計有積極的參考意義。
參考文獻：
[1]盧義等．貓道荷載在懸索橋施工控制中的影響分析[J]重慶交通大學學報，2009，10
[2]壩陵河大橋項目經(jīng)理部，貓道系統(tǒng)計算文件[M]．壩陵河大橋項目經(jīng)理部．2008
[3]韋世國，薛光雄等．潤揚大橋懸索橋貓道系統(tǒng)設計與施工[J]橋粱建設，2004，04:29-35
[4]黃平明等．大垮徑懸索橋貓道承重索施工控制計算方法[J]中國公路學報，2000，7
