本文选自《中国公路》杂志2021年第23期
文/长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室 张永涛 杨建平 彭成明 张耀
近年来，国内外在建和规划的多座悬索桥均实现了2000米的跨度，这对更高索塔、超长主缆、长大节段主梁等提出了更高要求。2000米级悬索桥建设的关键问题是主缆和主梁的架设效率、质量和安全。其中，猫道设计，需重点解决承重索、猫道宽度和结构、作业空间、人员施工舒适性等问题；主缆架设，主要通过机构优化、智能化措施，提升索股牵引和线形调整效率及质量；主梁吊装设备，需主要解决提升能力、行走速度、同步性控制等问题。总体而言，自动化和智能化是提高工效、提升质量、保障安全的主要解决途径，大跨猫道结构、主梁施工期风致振动及安全评估是核心问题，未来，新材料、新工艺、新设备的应用有望推动悬索桥跨度进一步发展
国内外悬索桥的建设现状在悬索桥的四次大规模建设热潮推动下，其对应的施工技术也在不断创新。
主缆施工方面，以空中纺丝法（AS）和预制平行钢丝索股法（PPWS）两种工法为主。其中在国外，美国和欧洲等国家广泛应用AS法，代表性工程有首座真正意义上的悬索桥威廉姆斯堡桥、金门大桥和丹麦大贝尔特东桥（TheGreatBelt）。日本多采用PPWS法，代表性工程有日本本四联络桥上的多座悬索桥和明石海峡大桥。在国内，我国借鉴日本以“双（单）线往复式-门架系统”的PPWS法为主，实现了五峰山长江大桥直径1.3米的主缆索股架设纪录，而AS法在我国香港青马大桥和贵州阳宝山大桥也有应用。
主梁施工技术方面，国外以缆载吊机架设法为主，少数项目采用了浮吊架设法和桥面吊机架设法，仅法国沙瓦农桥（Chavanon）采用了荡移顶推法。国内方面除沿用国外已有架设方法外，又创新了多种工法，如湖南矮寨大桥采用了轨索移梁技术、华丽金沙江大桥采用了1400米级缆索吊装技术、湖北巴东水布垭清江特大桥采用了缆载吊机带梁行走架设法、重庆鹅公岩轨道专用桥采用了“先斜拉后悬索”主梁架设工艺等。
目前，土耳其在建恰纳卡莱1915大桥（1915Canakkale）主跨突破2000米（2023米），是首座2000米级的悬索桥，预计2023年建成通车。与此同时，我国近期规划的多座悬索桥（张皋过江通道2300米、狮子洋过江通道2180米）也实现了2000米级的突破。
土耳其恰纳卡莱大桥猫道承重索
对于2000米级悬索桥上部结构需重点研究的技术问题共三点：首先，超长猫道的设计与施工，猫道跨度大，对猫道设计提出了高要求；猫道材料多，对猫道架设速度提出了高要求。其次，超长主缆的架设，索股数量多、长度长，对牵引速度和施工质量都提出了新要求。最后，加劲梁数量、重量大大增多，对吊装设备性能提出了更高要求。
2000米级悬索桥猫道主缆施工关键技术猫道设计与架设技术
猫道关键参数
选择2000米级悬索桥的猫道，在满足安全的前提下，技术层面更应关注使用性和舒适性。
猫道承重索应选择高强高弹模材料。在猫道承重索类型选择方面，我国已建悬索桥猫道承重索多采用多股钢丝绳，此类钢丝绳弹性模量（1.1至1.2×105兆帕）相对较小，在荷载作用下猫道竖向变形位移较大，且跨径越大这种现象越明显。2000米级悬索桥猫道若采用此种钢丝绳，在主缆牵引阶段，猫道跨中竖向位移可达2米以上，将影响正常施工。而国外大跨径悬索桥在猫道承重索的选择上更多样，如丹麦大贝尔特东桥和韩国光阳大桥（Gwangyang）猫道承重索采用钢绞线、日本明石海峡大桥猫道承重索采用强度为2000兆帕的镀锌钢丝、在建的恰纳卡莱1915大桥也采用了特殊的绳索，但性能未知。因此，未来在我国2000米级悬索桥建设中，猫道承重索除常规材料外，还应研究应用高强、高弹模材料。
猫道宽度宜大于5米。在猫道宽度选择上，目前我国悬索桥多取4米左右，而舟山西堠门大桥由于设计基准风速达到了每秒41米，猫道宽度取为4.6米，明石海峡大桥猫道更是达到了5.5米的宽度。为什么这两座大桥的猫道设计这么宽？一方面，满足工人作业空间、牵引系统通过性，以及在横风作业下主缆与猫道的相对位移要求；另一方面，更宽的猫道宽跨比增加，更能提升悬索桥的抗风性能。2000米级悬索桥猫道对风荷载作用更敏感，主缆直径也更大，因此猫道宽度宜大于5米。
部分已建悬索桥猫道断面宽度
已建悬索桥主缆中心距猫道面层的垂直距离
猫道面层与主缆中心距离宜大于1.7米。随着主缆直径的增大，主缆中心距猫道面层的高度不断增大。2000米级悬索桥主缆直径在1.2米左右，若按经验仍取猫道中心到猫道面层为1.5米，将使现有紧缆机和缠丝机设备通过性受限，影响紧缆和缠丝工效。为此，2000米级悬索桥猫道面层与主缆中心距应取更大值。这也将带来施工人员调索需要“踩凳子”的问题，对此，可通过加强跨中处猫道防护来降低测量风险。
猫道更应关注人员施工的舒适性。现有研究表明，横向通道数量的增多并不能大幅度提升猫道抗风稳定性。通过调研已建悬索桥主跨横向通道间距发现，横向通道间距多在150米至180米之间，也侧向证明了横向通道间距在150米左右，猫道抗风稳定性可基本得到满足。对于2000米级悬索桥超长猫道，中跨施工人员需花费1.5小时至2小时才能走完，加上猫道在脉动风作用下的长期振动，人员很容易产生疲劳感和不适感，进而降低人员施工效率、增加安全风险。故2000米级悬索桥在猫道抗风性能满足的前提下，更应研究更合理的抑振措施，提高人员施工的舒适性。
