能越过虎跳峡的猛虎现身了？看猛虎如何跃大江

　　撰文 / 马永红
　　丽香铁路金沙江大桥（摄影 / 谢明）
　　云南省丽江市与迪庆州（州府为香格里拉市）之间，有一道由湍急的金沙江水冲涤出来的、极窄的陡峭峡谷，因传说有猛虎跃过，故人称＂虎跳峡＂。千百年间，虎跳峡以奇景吸引着数不尽的游人，但跳过虎跳峡的虎，何曾有人遇见？现在，跃峡的＂虎＂真的来了——丽香铁路金沙江大桥。该大桥于2015年10月开工，2020年10月合龙。让我们一起来看看这只＂虎＂吧！
　　火车要过江
　　虎跳峡丽江岸有玉龙雪山，香格里拉岸有哈巴雪山，两岸山崖平均坡度大于40度。高山之间的深切峡谷几乎没有平地。而山风作为这里的＂原住民＂，常年在峡谷中肆意游荡。
　　峡谷底部的两侧有路，是两车道的景区公路。若有滚石，砸人、砸车的命中率会极高。
　　这样的山谷，想跳过去的老虎——首先它得是矫健的，如此才能在陡坡上站稳；其次它应是轻盈的，这样才不会踩落山石；第三它须是体壮的，不然会被风吹歪了身形；第四它还该是＂透风＂的，否则产生的风阻将产生可怕的破坏力——真难。
　　但是，我们现在需要有一只＂老虎＂跳过峡谷去，不论多难。
　　因为火车要来了。
　　2014年10月，丽（江）香（格里拉）铁路宣布动工开建。这条全长不足140千米的高原铁路是典型的山区铁路，需要在穿山越涧中推进，桥隧比高达72.9%，施工难度非常规铁路工程可比。过金沙江时，列车刚于右岸穿出隧道，即刻又要钻入左岸的隧道。两岸隧道口相距924米，与江面垂直距离约250米。这里，就是虎跳峡，
　　显然，虎跳峡需要一座桥。这座桥应该像传说中矫健的老虎一样一步跨过峡谷，还必须具有以下特点：轻盈、体壮、透风。
　　谁能当＂猛虎＂
　　最轻盈的桥型莫过于悬索桥。
　　悬索桥又叫吊桥，由源自中国的古老索桥发展而来。现代悬索桥主要由主缆索、主塔、锚碇（dìng）和主梁4个部分组成。
　　在主缆索上安装吊杆（摄影 / 谢明）
　　吊杆全部安全完成（摄影 / 谢明）
　　主缆索，就是又长又结实的绳子，抗拉经拽，是悬索桥的标志性构件。理论上，绳子有多长，桥就可以建多长。主缆索一般来说有两根。
　　主塔，其实是支架。主缆索从一头牵至另一头，中间会自然下垂，为保证最低下垂点与水面之间有足够的距离，就需要用主塔（支架）把主缆索顶起来。理论上，主缆索越长，主塔就会越高。主塔可能有一座、两座或更多座。
　　锚碇，是蹲着的大力士，它们在两头紧紧拽住主缆索。
　　主梁，是铺设桥面的功能构件。它需要直接承受来自桥面的一切荷载，然后传导给主缆索——因为主梁是通过一根根吊杆悬挂在主缆索上的——再由主缆索传导给主塔和锚碇，最后由大地吸收化解。
　　悬索桥可以没有水中墩，不必考虑沟涧的深切程度和水流的湍急程度。而且，它极简的造型与超强跨越能力，非常适合运输不便、自然条件苛刻的高原山区。
　　因此，在虎跳峡这个长924米、深250米的尺寸框定的空间里，悬索桥是＂猛虎＂的最优选择。
　　但是，相对于其他桥型来说，悬索桥柔性有余，刚性不足，虽已在公路桥梁领域得到广泛应用，但在铁路桥梁上尚缺乏经验。
　　2014年的时候，中国还没有一座铁路悬索桥，全世界也屈指可数。
　　要过江的火车，能接受一位＂温柔＂的＂猛虎＂吗？
　　如何让＂猛虎＂虎虎生威
　　恒定的荷载是绝对的存在，承载能力却是可以改变的相对值。不论＂猛虎＂多么＂温柔＂，它都是＂虎＂，我们只要提高它的刚性，让它足够威猛就可以了。
　　火车和火车行驶带来的荷载不能改变，我们就来改变桥好了。
　　924米的区间，根据计算，悬索桥两塔之间的跨度为660米。这将是世界上最大跨度的铁路专用悬索桥。
　　桥型确定、跨度确定，主塔高度自然也确定了，我们还能改变什么？主梁。
　　主梁是＂猛虎＂的脊梁骨和躯体。
　　对于这副脊梁骨来说，行驶的火车不能是可压塌它的雪山，而应该是轻松奔跑的猫咪。只有这样，＂猛虎＂才能虎虎生威。那么，设定火车是奔跑的猫咪，就能计算出大桥主梁该有的数值。
　　丽江铁路金沙江大桥钢桁（héng）梁（摄影 / 谢明）
　　最后，大桥的主梁决定采用钢桁（héng）梁。全桥由71个节间钢桁梁拼装组成，每节间重量都在320吨左右，钢桁梁总重超过2.2万吨——这是世界上单位重量最大的钢桁梁之一。在有这样脊梁骨的肩背上奔跑，火车真的仅是一只猫咪。
　　那么，钢桁梁又是什么梁？
　　桁，又叫＂檩（lǐn）＂，是又直又硬的棍子；桁架，就是用棍子搭成的用于架空的受力结构。由此可知，＂钢桁（架）梁＂就是由一根根铁棍子（杆件）组拼成的梁体，组拼的原则是以三角形区格为基本框架，因为三角形属于＂几何不变体系＂。
　　这座大桥的钢桁梁为何特别重？因为在桁架的每个约等于等边三角形的框架中都增加了一根竖杆，杆件密度增大，结构更加稳定。
　　杆件密度增大，梁体依然镂空——最透风的梁莫过于钢桁梁——我们不要忘了，还有风。
　　如此，有着镂空＂虎纹＂的＂猛虎＂在图纸上呈现出来。
　　看＂猛虎＂如何跃过峡谷
　　图纸上的＂猛虎＂如何在现实中跃过峡谷？我们单来看看主梁的架设。
　　顶推
　　大桥是双塔三跨悬索桥，两主塔之间为主跨，两主塔外侧为两个边跨。边跨的下方是陡峭的山坡，材料运输艰难，在此施工对坡下的景区公路安全也是极大的威胁。于是，边跨钢桁梁采用顶推法施工。
　　安装首片主跨梁段（摄影 / 谢明）
　　具体怎么操作？
　　先在两岸桥台处搭设施工平台，平台上设置由千斤顶和滑板等组成的顶推装置。
　　然后，钢杆件一根根运送到平台上，现场组拼成钢桁梁节间后，由顶推装置向主塔方向顶推。顶推完成一个节间，后方再接着组拼下一个节间，组拼完成继续顶推。如此循环往复，直至边跨钢桁梁架设完成。最后的最大顶推重量超过3000吨。
　　顶推施工的好处之一是，将对梁下区域的影响降到了最低。
　　缆载吊装
　　主跨钢桁梁是通过吊杆悬挂在主缆索上的，所以需要自中间往两边对称地一点一点挂到吊杆的下端。怎么挂呢？这座桥采用的办法是用缆载起重机吊装。
　　缆载吊装不能一根根吊装杆件，而需要在预拼场将杆件拼成一个个钢桁梁节段。为提高功效，大部分梁段以两个节间一组拼装，它们长24.4米、高12米、重640吨。
　　这时，一台了不起的桥梁装备登场了——缆载起重机。顾名思义，这台起重机是由缆绳承载的。
　　因场地受限，丽香铁路金沙江大桥缆载起重机的扣塔（支架）只能立在建成的主塔上，缆绳两端也只能锚固在山体上。这相当于在未建成的悬索桥上方先建起一座临时的＂悬索桥＂。这座＂悬索桥＂的塔顶距山脚下的钢桁梁预拼场垂直距离330米，最大吊重可达800吨。2020年时，这是世界上起吊高度最大、吊重最重的缆载起重机。
　　安装最后一片主跨梁段（摄影 / 姚思超）
　　丽香铁路是滇藏铁路的重要组成部分，对区域资源深度开发意义重大。它的控制性工程——丽香铁路金沙江大桥，跨越了＂茶马古道＂最难以逾越的金沙江天堑，是世界首座大跨度铁路专用悬索桥。大桥的建成拓宽了山区铁路选线的弹性，为跨越高山险谷提供了宝贵的建设经验。
　　协助组稿：《施工技术（中英文）》编辑部