大跨悬索桥施工猫道构造设计要点
2018-03-12
1 前言
施工猫道作为悬索桥主缆系统乃至整个上部结构施工的工作平台，通常架设在主缆之下，平行于主缆布置，作为施工人员进行空中作业的高空脚手架。施工猫道在安全上应有足够的强度和抗风稳定性，并保证工作人员行走的安全性和舒适性；功能上要满足主缆架设、索夹安装、吊索安装、加劲梁吊装、主缆缠丝、主缆涂装等施工作业时的需要。
施工猫道的结构构造设计，涉及到施工猫道的布置与猫道索的布置、锚固和调整装置、横向天桥、抗风系统、猫道面层等构造参数的设计。其设计与施工环境、主缆结构形式、施工所用机械等有密切联系，合理的构造设计可以明显优化施工猫道的工作形态，确保施工顺利进行。
2 猫道的布置
作为服务于主缆系统架设的高空脚手架，施工猫道的承重索线形设计需与主缆空缆线形基本保持一致，通常将猫道承重索中心与主缆中心的竖向距离设为1.2～1.5m，便于施工操作。
施工猫道在横向布置上，一般使猫道中心与主缆中心保持在同一竖直线上。日本的关门桥和国内的海沧桥采用猫道中心与主缆中心不重合的偏向布置，但偏心布置使得施工人员的活动集中于一侧，容易影起猫道的倾覆，不利于猫道的自身稳定。考虑到架缆后期紧缆、放松、猫道改吊及缠丝作业的方便，对称布置比偏心布置更好，所以施工猫道横向一般都采用对称布置。
施工猫道的宽度确定，与主缆的施工工艺有一定关系。如主缆采用AS法，猫道宽度一般取2.8-3.5米；当主缆用PWS法施工，需要在猫道上设滚动支架，猫道宽度一般取3.5-4.5米。
3 猫道索的布置
猫道索由猫道承重索、扶手索、门架承重索（设置猫道门架）组成。承重索是猫道结构的主要结构构件，门架承重索是猫道结构的次要结构构件，而扶手索属于辅助非结构构件。
3.1 承重索布置
猫道承重索按其布置方式可以分为连续式和分离式两种。连续式就是两边跨和中跨三段猫道承重索采用连续的一根整索，在塔顶需设置转索鞍、变位钢架和下压装置；连续式猫道施工架设比较困难，猫遒线形调整相对麻烦。分离式就是猫道承重索按主跨和边跨分成三段，每段各自锚固；分离式猫道施工较为简单，猫道线形调整也较容易进行。
3.2 承重索选型
猫道承重索所选择的钢丝绳，应具有强度高、耐腐蚀、耐疲劳、低松弛等特点。作为临时施工结构，还需考虑其经济性及重复利用的可能。承重索的前期下料工作是一个比较重要的环节，它直接关系到猫道承重索的工作线形是否符合要求。
承重索的总面积依据计算确定[4]，并根据所选择钢丝绳确定所需根数（一般选择偶数根）；如图1所示，承重索在横向应对称布置；但须注意避免在主缆正下方布置，以避免对主缆吊杆的安装带来影响。
3.3 扶手索、门架索布置
猫道的每侧栏杆一般布置l一3根扶手索。扶手索对猫道刚度的贡献并不明显，主要起到安全防护作用。考虑迎风面大小和人的安全心理，扶手索高度在1-1.5米之间。
门架承重索在猫遵每侧栏杆上方设置一根，与猫道面层竖向距离约为2.5～3.5m。在主缆索股架设阶段，通过猫道门架与猫道相连，形成稳定空间结构；门架承重索在后期施工中与猫道分离，作为天吊索。
4 锚固与调节装置
猫道承重索的备锚固端一般要设线形调节装置，以使猫道适应施工过程中主缆线形改变，保证施工人员和机械设备能进行正常操作。锚固和调节装置最好能方便地进行单根和整体调整，目前实际中常采用的锚固和调节装置主要是承重索两端灌铸锚头的锚梁、锚杆方案和承重索两端灌铸锚头的锚梁、锚杆方案2种。
5 横向天桥布置
横向天桥是联系上、下游猫道之间的高空横向走道，同时增强了猫道的整体稳定性和抗风能力。横向天桥不仅要考虑其自身的刚度，还要尽量降低恒载质量，所以一般制作成以钢管为主体的三角形桁架。
对于大跨径悬索桥施工猫道，应该布置多少道横向天桥才合理，和很多因素有关，如猫道是否设置了抗风缆，桥址处的风环境等，最终归结于能否满足了抗风稳定性要求。横向天桥能减小猫道的竖向变形，有效抑制猫道的扭转，但对猫道的横向位移没有明显的效果。如果施工猫道没设置抗风缆，可以增加横向天桥数来加强猫道的抗风稳定性。在初步设计时，临海（或基本风速大）的桥址处，横向天桥可以间隔150-180米布置；内陆的桥址处可以间隔180-200米布置。但由于各猫道设计及桥址的情况不同，有必要可通过风洞试验来确定横向天桥的布置。
6 抗风系统设计
传统的猫道抗风系统是指抗风缆和抗风吊索。抗风系统的设置，能有效提高猫道的抗风稳定性，减小施工人员通过猫道时局部变形和振动，还可调整猫道的线形。但是，在特大跨度悬索桥上设置抗风索，特大跨度悬索桥猫道抗风索的锚固比较困难，猫道设置抗风索会导致施工难度和施工费用的大量增加。
近年新建的悬索桥已经较少采用传统的抗风缆式的抗风系统。目前，常采用以下方法构建特大跨度悬索桥新的抗风系统。
（1）增加横向天桥的数量，无抗风缆猫道横向天桥间距采用130—170 m为宜。
（2）利用连接承重索、门架索的刚性抗风门架形成空间结构，提高猫道的抗风稳定性。
（3）利用抗风门架、横向天桥和斜拉索形成猫道制振装置。
7 猫道面层设计
猫道面层一般由横梁、双层钢丝网和木踏步等组成。横梁可采用角钢、槽钢和工字钢，间隔布置。双层钢丝网采用大小直径及不同孔眼两种，下层用大直径大孔钢丝网、上层用小直径小孔钢丝网，这样布置不仅可减轻自重，还可减小了猫道的阻风面积，也可防止施工小件坠落。
横梁由角钢和槽钢交替布置组成，主要是为了将承重绳联系起来共同受力变形，增加猫道的刚度和稳定性。此外猫道的栏杆立柱固定在角钢上；猫道改吊后，猫道需通过横粱悬挂在主缆上。如果猫道设有抗风缆，一般还需设工字钢横梁，用于抗风吊索的连接。横梁只需做构造设计。
8 结束语
本文结合国内外部分悬索桥旅工猫道工程实例，对施工猫道的结构构造特点进行了详细阐述；对施工猫道的布置、猫道索的布置、锚固和调整装置、横向天桥、抗风系统、猫道面层等构造参数进行了比较和分析，对国内悬索桥猫道的构造设计有积极的参考意义。
参考文献：
[1]卢义等．猫道荷载在悬索桥施工控制中的影响分析[J]重庆交通大学学报，2009，10
[2]坝陵河大桥项目经理部，猫道系统计算文件[M]．坝陵河大桥项目经理部．2008
[3]韦世国，薛光雄等．润扬大桥悬索桥猫道系统设计与施工[J]桥粱建设，2004，04:29-35
[4]黄平明等．大垮径悬索桥猫道承重索施工控制计算方法[J]中国公路学报，2000，7
