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悬索桥上部结构的施工技术探讨
2017-04-10  中国桥梁网 分享到:
关键词:上部结构 桥梁设计 猫道施工 主缆架设 

   以我国某三塔两跨悬索桥作为参考,将其与两塔悬索桥进行比较,充分的了解到悬索桥上部结构在具体的施工过程中所遇到的瓶颈。对具体施工过程中所使用的设备、器械以及制定的施工方案等进行分析,对悬索桥上部结构中的核心施工环节进行重点讲解,主要是为了让悬索桥上部结构在设计、施工方面得到更好的发展。

   1 施工案例

   某省份的大桥的主桥采用的是三塔两跨悬索桥,其中桥的跨径为(390+1080+1080+390)m。三塔两跨悬索桥与传统的两塔悬索桥进行对比发现,在进行三塔两跨悬索桥施工的过程中,其上部结构存在困难。

   (1)猫道跨越顶尖的位置会受到钢塔结构的影响;(2)在主要的缆架设计时,需要多次穿越塔顶,使得索股非常容易断,因此对牵引设备等质量提出了新的要求;(3)中间塔会受到温度、自然环境等方面因素的影响,使得主缆线的对其的控制难度大大增强;(4)钢箱梁吊的组装遇到了困难,三塔两跨悬索桥需要对中间的塔进行吊装,因此对其的控制难度大大增强。

   2 施工流程

   (1)安装索鞍。塔顶门架悬臂起吊系统对边塔主索鞍的主跨进行起吊。为了更好地减轻运输和吊装的重量,需要将鞍体分成两部分进行吊装,最后再在塔顶使用高强螺栓进行整合。中部的主鞍使用的是铸造和焊接两种形式结合的外壳,鞍座不需要安装有滑动轮等,并且鞍体是分开进行制作的,最后再在塔顶用使用高强螺栓进行整合。(2)安装猫道系统。在安装猫道系统时,采用重量较轻、强度较高的纤维绳,在水面上对先导索进行牵引。随后,两个主跨有秩序地过江,另外一个跨航道可以正常使用。使用托架法对承重索进行架设,并不会对正常的航行产生影响。(3)安装主缆。在安装主缆时,使用门架拽拉的方式将牵引系统从北岸牵引到南岸,并且使用基准索法对索股进行适当的调整。(4)紧缆。按照跨体的主次顺序对缆线进行收紧。主跨收紧缆线的方式是从跨体向中间塔的方向进行;边跨收紧缆线的方式是从锚靛向塔方向进行。(5)安装索夹。在安装索夹的时候,需要借助跨缆吊机由低向高进行索夹的安装,并且在具体的施工过程中需要分多次对索夹的螺栓进行紧固。(6)安装吊索。在安装吊索时需要选择在索夹的位置垂直安装吊索。(7)安装钢箱梁。在安装钢箱梁时,需要借助全液压跨缆吊机进行安装。整个悬索桥大约有136个吊装梁段,需要从主跨体向两边对称进行安装,按照先中塔后边塔的顺利进行。(8)主缆缠丝防护。主缆需要采用从上到下的方式进行缠丝。从塔顶位置向锚靛处进行缠丝,并且在上下位置同时进行。边跨完成缠丝工作之后,需要对主跨进行缠丝,采用的方式相同。所有跨体缠丝完成之后,需要对其进行涂装。

   3 主要施工设备

   3.1 ZJ620型紧缆机

   智能化控制主缆紧缆机适用于700~1000mm的直径范围,并且对主缆的紧固能力大约是6×2000kN。智能化控制主缆紧缆机由紧固设备、移动设备和液压设备等多部分组成。使用模块化的方式进行制造,具有质量轻、便于使用和操作的特点。

   3.2 缠丝机

   CSJ950型主缆缠丝机主要适用于对圆形钢丝和S型钢丝的缠丝,并且具有较强的上下连续缠丝的能力。CSJ950型主缆缠丝机的张力为3kN,倾角可达30°,缠丝的速度极快。

   3.3 跨缆吊机

   跨缆吊机的提升力大约为3700~3800kN,提升的速度为34~36m/h。跨缆吊机是由多个主要的部分组成的一个大规模机械设备,并且跨缆吊机可以在塔顶和跨中位置进行同时安装和拆卸,使得施工的工期大大缩短,施工的干扰有效降低。

   4 悬索桥上部结构施工关键技术

   4.1 猫道施工

   三跨两塔的悬索桥具有不同类型的构造,并且将这几种不同类型的构造与塔顶的连接处理部分进行对比,最终选择4跨连续作为主要的结构形式,主要是由于其具有以下四方面的特点:(1)在中塔的塔壁位置不设计猫道结构,这样可以有利的保护中塔;(2)在使用4跨连续的方式进行施工时,不会产生不平衡力,使得对跨体的影响大大降低,从而使得调索的难度和安装的难度大大降低;(3)采用4跨连续的方式进行施工,使得猫道的顶部位置和主缆更加的平行,便于以后的操作;(4)采用4跨连续的方式进行施工,大大地降低了对航道的影响。

   为了使得猫道的承重索的架设速度大大提高,需要在承重30索的位置处分为两段进行架设,将中塔作为分界线,南北方向的猫道承重索采用上下游四套牵引系统进行架设(具体的牵引系统布局见图1)。两段不同方面的猫道成中所,在南北方面的牵引下,前锚头首先经过边塔然后再向中塔靠近,后锚头借助卷扬机的滑车牵引被反拉到锚固定处锚固,从而形成了4跨连续的猫道承重索。

   主跨的猫道承重索需要使用空中托架的方式进行间接的架设。托架之间的间距控制在100M左右,猫道承重索边塔自身的重量可以给其提供一定的反张力,因此采用空中托架的方式进行架设时,使得猫道承重索不会对正常的航海产生影响。承重索架设完成周后,需要对其进行调整。

   4.2 主缆架设

   主缆架设所使用的平行钢丝索股由169根索股共同组成,并且每根索股都是采用91根直径为5.2mm的镀锌钢丝组成,单根的索股长度大约在3100m,重量大约为475kg。在进行主缆架设时需要将索股进行顺利编号,并且按照从小到大的顺序进行使用。索股的架设一般都包含有牵引、整形等多道程序组成。  股的前段锚头和拽拉器进行衔接,然后开启卷扬机对索股进行牵引,两台卷扬机按照相同的速度进行收紧和放索。采用这种方式,可以使得索股的牵引速度和放索的速度保持一致性,并且使得索股的反拉力控制在一定范围内,有效地减少了索股散丝现象的发生。在一定距离内设有鱼雷夹具,在进行牵引时,需要安排专人对其进行观察,及时的发现遇到的问题,及时解决。索股的后锚头从索盘上放下之后,需要借助塔吊将其放置于锚跨位置。在索股进行牵引时,需要将中塔主索鞍的中点和索股的中点进行标记,观察其重合点,重合后,需要对索股进行停止牵引(索股牵引施工流程见图1)。

   索股入鞍之前,需要将索股的断面调整为矩形断面,主索鞍和散索鞍位置的索股断面调整完成之后,需要将索股放置在对应的鞍槽中。为了避免上层的索股对下层的索股进行挤压,需要在入鞍时,对索股的垂度进行相应的调整。主跨体跨中部的调整位置控制在300~400m,边跨跨中部的调整位置控制在100~200m。索股入鞍之后,需要借助锚室的卷扬机对索股的锚头进行锁定,并且将索股两段的锚头进行固定。

   在进行垂度调整时,首先对主跨进行调整,然后再对边跨进行调整。一般都是对基准的索股垂度和一般索股的垂度进行适当的调整,其他的不需要调整。基本索股调整一般采用的是绝对高程的方法进行调整;一般索股垂度调整是与基本索股进行对应调整。调整完索股的

   垂度之后,需要借助千斤顶来对螺母进行松紧,将其张力控制在规定的范围内。

   4.3 钢箱梁安装

   在进行钢箱梁安装时,除了需要将吊索当作一个整体来对待,还需要对其他的吊装梁使用分节分段的方式进行吊装。三塔两跨悬索桥共有134个吊装阶段,每个吊装阶段的长度空号在16m。在进行钢箱梁安装时,需要按照从南北方向向中间方向进行安装的方式进行,在中塔的两侧和边塔位置处需要各自设立一个合拢段,共设置有4个。全桥钢箱梁总体安装流程见图2所示。

   5 结语

   随着社会的不断发展,我国的经济、政治、文化等方面的能力也有所提高,尤其是综合国力的提高。国家、社会的发展离不开道路的发展,所以对我国现有的悬索桥的上部结构施工进行深入细致的分析,在施工过程中遇到困难和难题进行分析,积极地寻找解决办法,从而使得悬索桥的施工工期大大降低,为今后同类桥梁的设计提供数据参考,也为以后的发展和进步打下良好的基础。

   参考文献

   [1] 周畅,杜洪池.三塔两跨悬索桥猫道设计与施工[J].

   中国工程科学,2010,(4).

   [2] 薛光雄,闫友联,沈良成.泰州长江公路大桥上部结

   构施工方案综述[J].桥梁建设,2009,(4).

   [3] 陈策,钟建驰.三塔悬索桥垂跨比变化对结构静动力

   特性的影响[J].桥梁建设,2008,(6).

   作者简介:王霜锋(1975-),男,陕西铜川人,中交路桥华南路桥工程有限公司工程师,研究方向:路桥施工。
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