大跨径钢管拱肋揽索吊机系统的设计与施工__期刊目录网,论文发表,发
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副标题#e#摘要：本文详细介绍了大跨径钢管拱肋缆索吊机系统的设计与施工，并以王沱乌江大桥为例，对缆索吊机系统的塔架、跑车、滑车的设计以及缆索的安装、试吊等进行了详尽的说明，为适用于缆索吊机系统吊装的大跨径桥梁的施工提供参考和借鉴。
关键词：缆索吊机；跑车；施工；塔架
中图分类号：U448．22文献标识码：A
1、工程概况
王沱乌江大桥为净跨230m钢管混凝土中承式桁架拱桥,总长240m，净矢跨比1/5主拱轴线为无绞悬链线，拱轴系数m=1.543，拱肋为等截面钢管混凝土桁架结构，单个拱肋断面采用4根ф800×14mm钢管组成拱肋上、下弦杆，截面高4.3m，宽2.2m。水平采用ф351×10mm钢管横向连接两根主钢管.水平腹杆和斜腹杆采用ф351×10mm钢管连接.主拱肋拼装形成后在Φ800钢管、设吊杆和立柱处的横撑管内部都灌注混凝土，采用早强、缓凝、微膨胀C50混凝土。主桥主拱肋为钢管桁架拱，钢桁拱肋节段按吊装重量控制，从拱脚至拱顶划分为4个扣节段，一个合拢段，全桥共18个节段，最大节段吊装重量为55t。
2揽索吊机系统的设计与施工概述
2．1概述
根据王沱乌江大桥实际地形情况，缆索吊装系统施工跨径布置为80m+406m+55m，洪渡岸塔架设于0#桥台台尾，距拱座背墙距离为91米，彭水岸塔架布置于7#桥台台尾，距拱座背墙距离为58.8米，两岸塔顶高程相同。彭水岸后拉索水平夹角为32.2°；洪渡岸后拉索水平夹角为32.190。
吊装索塔与吊扣塔为同一索塔。缆索吊机主索系统设计为两组（2-5ø56），分别对应于上下游拱肋。安装拱肋节段时，上、下游侧拱肋同步安装。
为方便安装拱肋横撑和其他辅助工作，缩短整个上部构造吊装作业时间，缩短吊装高风险期，除设置71t缆吊外，在缆塔上另设置辅助工作天线（上、下游各一组），每组设计吊重5t。缆索吊机布置如图1。
图1
2.2缆索系统设计
2.2.1缆索吊机设计主要技术参数
计算跨径：80m＋406m＋55m设计吊重：55t（计算吊重71T）
载重控制垂度：最大索力：2552KN/5根
空索安装垂度：安装索力：605KN/5根
塔顶最大控制位移：25cm
起升速度：0～2.5m/min牵引速度：0～7m/min
起升卷扬机：卷扬机型号：JM8电机功率：36kW
容绳量：（1500/2）m/台钢丝绳规格：ø21.5
牵引卷扬机：卷扬机型号：JM10电机功率：45kW
容绳量：1500m/台钢丝绳规格：ø28
2.2.2、缆索系统的组成
缆索吊机系统主要由塔架支撑系统、锚固系统、绳索系统、天车、机械部分和索鞍等组成。
2.2.3吊重的确定
经计算，拱肋节段最大净重量为55吨，在吊装计算中，按拱肋G=55吨控制设计，吊装节段重P1=551×1.2=661.2KN。考虑1.2的吊重不均衡系数，（跑车+吊具重P2=14KN、两台跑车配重P4=30KN组成。起吊索重P3=6KN、
1、万能杆件塔架构造
缆索吊机塔架主要由M型万能杆件组拼而成的桁架结构，塔架横向为2组4m×4m万能杆件双立柱塔柱，塔柱中心距为8m，由万能杆件横联将上、下游塔柱联成整体，形成门形框架，塔脚与基础铰接，通过风缆来约束塔顶位移。塔顶设工字钢上、下分配梁来支承主、扣索及工作索座滑轮，并将悬索系统传递来的荷载分配到塔顶各节点上。塔架高度均为72m，塔顶横向宽16m。滚动索鞍设置在塔顶上，为放置承重索、起重索、牵引索等。
塔架立柱采用4N1，纵桥向均为双排立柱，双排4N1之间采用2N19缀板连接，主面斜杆为4N3，塔顶横杆为4N1及2N1，其它联接系杆件横杆均为2N4，斜杆均为2N5。塔架见图2
图2
2、铰脚的布置
铰脚采用56B工字钢组拼而成。具体构造详见后铰脚构造图。
3、塔顶分配梁
塔顶设上、下分配梁。两岸上下分配梁结构相同，上分配梁为4Ⅰ45b工字钢，下#p#副标题#e#分配梁为4Ⅰ56b工字钢(单侧立柱)。下分配梁简支于万能杆件柱头上，上分配梁连续弹性支承于下分配梁上。两岸塔顶分配梁共41t。综合各工况分配梁内力计算：
4、吊具
拱肋吊装系统吊具包括缆索跑车、起吊滑车组、吊点分配梁、吊点、夹具等结构。全桥共布设两组主索，每组设置两套吊具共计4套。跑车总体设计图和起吊滑车组设计图见图3和图4
图3
图4：起吊滑车组设计图
2.2.4锚固系统
在两岸索塔后设置主地锚。主要用于主索、扣索、工作索、牵引索、起吊索和索塔后风缆的锚固。两岸主锚碇设计皆采用桩与承台复合式锚碇，锚桩嵌入中风化基岩。为减小塔架的横向水平力，主锚碇相对于主桥轴线对称布置，每岸设置8根直径1.8m的钢筋混凝土锚桩。
2.2.5缆索系统
缆吊系统缆索主要技术规格见表1：
项目 主索 起重索 牵引索 缆风索
后风缆 通风缆
型号 6×37S+PPC 6×37S+PPC 6×37S+PPC 6×37S+PPC 6×37S+PPC
根数—直径（mm） 2-6φ56 2-12φ21.5 2-2φ28 4-2φ28 2-2φ47.5
单位重量（kg/m） 11.07 1.638 2.768 2.768 7.929
钢丝直径d（mm） 2.6 1 1.3 1.3 2.2
截面积（cm2） 11.78 1.7427 2.9452 2.9452 8.4347
公称抗拉强度（MPa） 1960 1960 1670 1670 1960
钢丝绳弹模（MPa） 7.56×104 7.56×104 7.56×104 7.56×104 7.56×104
破断拉力（t） 164 28 47 47 116
规范要求拉力安全系数 3-4 5-6 4-5 3.0-3.5 3.0~3.5
设计计算拉力安全系数 3.02 5.8 5.1
2.3缆吊系统的安装
2.3.1吊扣塔塔体结构安装
1、吊扣塔各拼装构件采用汽车转运至索塔前，由索塔上的摇头扒杆起吊组拼。
2、索塔基础施工完成后，按照设计图纸，精确放样，安装索塔下铰座和上铰座。下铰座与基础预埋钢板焊接，铰脚安放好调平之后两端用钢管临时支撑，待索塔风缆拉好后，拆除支撑，让铰脚由固接转换为简支。
3、吊扣塔万能杆件拼装过程中应设置临时缆风稳定。
4#p#副标题#e#、索鞍部分构件根据设计图纸制造。构件的制作和安装将制订专门的工艺规程和验收标准，确保安装质量。
5、缆吊扣塔架构造详见缆索吊机施工设计图。
2.3.2锚碇系统施工
1、按照设计图纸放样出锚碇基坑开挖边线。
2、锚碇的开挖采用小间距、小装药、低爆速设计，确保对基坑不造成损害，在接近基底50cm范围内，由人工用风镐修整到位。基底应密实，对局部软弱土层要用片石混凝土作换填处理。
3、锚碇混凝土采用一次浇筑完成。
4、施工锚碇时，应按设计图纸埋设相关预埋件。
2.3.3主索及跑车系统安装
用ø15mm钢丝绳作为主索的临时拖拉索。主索牵引前，先将拖拉索牵引绕过一岸塔顶索鞍，用船将其牵引过河，并绕过另一岸塔顶索鞍，进入另一岸牵引卷扬机。
为使主索受力与设计相符，须对主索的安装垂度进行严格控制。主索牵引到位后，一端锚固，用另一端作为调索端，先用卷扬机走线初调垂度，再用自制调索器精确调整至满足设计要求。主索安装时严格控制空索安装垂度为：。
主索空索安装完成后用塔顶摇头扒杆吊安装起重跑车及支索器，在利用临时拖拉索安装起重索和牵引索。
2.4吊装系统试吊
吊装系统安装完成，正式吊装前，应进行以下几方面的工作：
1、复核跨径、起拱线标高，放样拱脚对位大样并画线。
2、对拱脚预埋件进行检查和校正。
3、检测吊装段拱肋的几何尺寸及加工施工质量。
4、对吊装系统进行全面检查并进行试吊，以检验吊重能力及系统工作状态。缆索系统的试吊包括吊重的确定及重物的选择、系统观测、试验数据收集整理。
2.5缆索吊机施工注意事项
1、缆索吊机为空中运行的起吊设备，其加工制造和安装质量尤其重要。缆索吊机结构的钢结构、焊接构件、机加工销轴、铸造件滑轮片及一些外购件等，其设计、制造标准，完全与永久结构相同，加工前应严格制定加工工艺和操作细则，并进行技术交底，确保满足设计要求的工艺、精度及技术要求。
2、原材料要使用正规厂家的合格产品，要有产品质量证明书、合格证，并按有关规定进行验收。对旧钢丝绳必须详细检查，对其承载力作出评估报告。
3、对使用的销轴、铸造件滑轮片等要对其原材料和加工成品进行探伤和验收，对销轴要按设计图纸要求进行调质。
4、对外购件（如轴承等）、委托加工件等要有材质说明书、合格证，并检查验收符合设计要求后方可使用。
5、对缆索吊机起重跑车、索鞍及分配梁、主索锚头及锚碇预埋件等产品要专项检查验收，并有验评报告。
6、现场施工时应深刻领会设计意图，制定安全操作细则并进行技术交底，使缆索吊机的安装工作根据设计图纸及工艺与技术要求，按章有序进行。
7、为确保施工安全，在施工过程中，应组织专门人员负责施工观察与通信的联系，及时发现情况并上报。
3、建议与结论
1、为了加快缆索吊装系统的施工进度，保证拱肋吊装和其它安装工作的顺利进行。缆索吊装系统施工必须运用科学的方法，精心编制施工计划，进行动态计划管理。
2、成立缆索系统施工指挥机构，由指挥机构统一调度安排施工管理。形成一个反应迅速，工作效率高的决策层。
3、实施方案确定后，尽早开工，并充分利用有利季节，掀起施工高潮。
4、投入足够的机械设备和劳动力，优化人、机组合，同时保证设备的正常使用，提高利用率，力争提前完工。
参考文献：
[1]徐君兰．大跨度桥梁施工控制[M]．北京：人民交通出版社，2000．
[2]中华人民共和国建设部．JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[s]．北京：中国建筑工业出版社，2000．
