悬索桥主缆索股架设工法[标准工法]

1、悬索桥主缆索股架设工法1.前 言随着世界经济的快速发展，桥梁将不断向着更长、更大方向发展，在结构体系和施工方法上都具有大跨越能力的悬索桥将成为桥梁发展的引导潮流。主缆是悬索桥的主要组成部分，它承担着桥梁上部结构的全部恒载和活载，被称为悬索桥的“生命线”。主缆索股架设质量的好坏直接影响悬索桥的成桥精度及使用寿命，是悬索桥施工的关键工序。提高悬索桥主缆架设质量获得2004年交通行业优秀质量管理小组。 2.工法特点2.1形成一套完整的、科学合理的主缆索股架设施工方法，有效指导主缆索股架设施工，保证悬索桥主缆索股架设的质量、安全和进度。 3.适用范围本工法适用于单跨和多跨悬索桥的主缆索股架设施工。4.

2、工艺原理单根主缆由几十或上百根索股组成，单根索股又由几十或上百根高强钢丝组成；主缆的线形由每根索股的线形来确保，索股的线形由每根钢丝的线形来保证。索股架设既要保证单根索股中的钢丝排列正确、相互平行；又要保证单根索股在主缆排列中的位置正确，索股之间相互平行。5.施工工艺5.1施工准备1、索鞍安装就位，猫道架设完毕、牵引系统形成后，便可以正式开始进行主缆索股架设。2、测量塔柱偏位，主、散索鞍理论顶点的里程、高程，并结合主缆索股的弹性模量、温度等进行空缆状态下主缆线形的计算，并据此指导主缆索股架设施工。5.2主缆索股架设顺序及流程主缆索股架设分为基准索股架设和一般索股架设两种。对于跨径小于1000米

3、的悬索桥每根主缆可以各有一根基准索股（一根基准索示意参见图5.2.1-1），对于跨径大于1000米的悬索桥，一般会设立3-5根基准索股（多根基准索示意参见图5.2.1-2）。先进行首根基准索股的架设，基准索股调整完成后再进行一般索股的架设，两根主缆对称进行索股架设施工。索股架设流程如下：吊装索股索盘到放索机构上牵出索股前锚头把索股前锚头连接到拽拉器上索股牵引索股前锚头到达对岸锚碇检查校正索股的断带、扭转 从拽拉器上卸下索股前锚头索股前、后锚头分别安装到锚跨牵引系统上并牵入锚室内索股两端锚头临时锚固索股横移至索鞍上方对应位置 索股整形入鞍 索股边跨、中跨垂度调整索股锚跨张力调整。5.3基准索股的

4、架设5.3.1基准索股的牵引利用存索区龙门吊机将基准索股索盘安装在放索机构上，牵出索股前锚头吊挂在小跑马上，到达散索鞍门架处将前锚头改吊在拽拉器上，这时检查拽拉器的倾斜状况，如有必要可用平衡重进行调整；启动两岸主、副牵引卷扬机进行索股牵拉作业，通常主牵引索采用直径约为36mm的钢绳，副牵引索采用直径约为28mm的钢绳，索股牵引速度一般约为24m/min，过猫道门架导轮组时的速度减至约16m/min，过塔顶大导轮组时的速度减至约8m/min。索股牵引过程中从上猫道起，每隔100米使用鱼雷夹夹住索股，安排专人握紧鱼雷夹手柄，随索股移动，以免索股发生扭转。沿线派人负责看护主缆索股是否在滚轮中移动，若

5、发现索股有扭转（通过索股的着色基准丝观察）、磨损、缠包带断裂、鼓丝等现象，及时进行纠正或处理。当索股前锚头到达对岸散索鞍门架处时与拽拉器解除连接，利用锚洞内的简易牵引系统将前锚头牵拉入洞至前锚面处；后锚头采用和前锚头同样的方法牵引至存索区岸锚洞口，利用转向轮提升后缓慢放入锚洞内，利用锚洞内牵引系统牵拉入洞至前锚面处。至此完成了基准索股的牵拉作业。当索股两端均放入锚洞内前锚面处，利用手拉葫芦配合，将索股两端的锚头通过拉杆与索股对应位置的锚固系统临时进行锚固，临时锚固时索股锚头引入的长度不要过量，不然会使散索鞍部位的索股拉力加大，增加索股整形难度。5.3.2基准索股横移、整形入鞍当索股牵引到位后，

6、利用散索鞍门架上的卷扬机和塔顶门架上的卷扬机进行基准索股的提升横移、整形入鞍作业。 1、基准索股的提升横移 图1 索股的提升横移示意图在距离主索鞍前后各约20米和散索鞍前约20米的位置处， 图5.3.2-1 索股的提升横移将握索器安装在主缆索股上，并分别拧紧握索器上的紧固螺栓，确保主缆索股与握索器不产生相对滑移；塔顶门架、散索鞍门架上的卷扬机的钢丝绳将动、定滑车绕成滑车组后与握索器相连，组成提升系统；待全部提升系统安装完毕后，启动各提升卷扬机，将整条索股提离猫道面滚筒。通常牵引系统位于主缆内侧1m处，门架上的卷扬机位于主缆上方，在提升系统将索股缓慢提离猫道面滚筒的过程中，索股亦自动横移至主缆上

7、方(索股的提升横移参见图5.3.2-1)。2、基准索股的整形入鞍基准索股被提升横移之后，索鞍处两握索器之间的索股成为无应力状态，在距离索鞍前后约3米处的索股上分别安装六边形夹具，解除两夹具间索股的缠包带，然后在距离六边形夹具1米的地方开始整形；由于索鞍的鞍槽为矩形，主缆索股是六边形，故索股在放进鞍槽之前必须整方，即将六边形断面整形为矩形断面（索股六边形断面与矩形断面示意参见图5.3.2-2）。图5.3.2-2 索股六边形断面与矩形断面示意图索股整形在主索鞍处从边跨向中跨方向进行，在散索鞍处由锚跨向边跨方向进行。整形利用钢片梳进行梳理，用专用矩形工具整理成规则矩形断面后，用专用四边形夹具夹紧(索

8、股由六边形断面整形为矩形断面示意参见图5.3.2-3)；整形过程中用木锤敲打索股，并边整形边入槽，入槽段立即用木楔打紧。图5.3.2-3 索股由六边形断面整形为矩形断面示意图为将边跨鼓丝和散丝消化在中跨，索股整形入鞍时把标志点往跨中方向偏移4050cm ，索股入鞍后再往两边跨方向牵拉，利用索股与鞍槽的摩擦力来消除边跨索股的鼓丝和散丝，有个别鼓丝和散丝严重者辅以木锤击打和多次来回牵拉的办法。3、基准索股的垂度调整为了便于索股的调整，在制缆时即在索股上对应于散索鞍处、边跨跨中、主索鞍处、中跨跨中设置了相应的标志点，做为索股垂度调整的参考值，并用特定标记标好。通常主缆设置9个标志点，分别在北散索鞍圆

9、弧顶点M1，北边跨跨中点M2，北塔塔顶主索鞍圆弧点M3，中跨跨中M4，南塔顶主索鞍圆弧顶点M5，南边跨跨中M6，南散索鞍顶M 7，以及两锚头附近的M0和M8 （主缆标志点位置示意参见图5.3.2-4）。图5.3.2-4 主缆标志点位置示意图基准索股的垂度测定与调整应在夜间气温稳定且风速较小时进行,温度稳定的基本条件是：长度方向索股的温差T2，横截面索股的温差T1。主缆基准索股垂度调整的基本方法是：先将索股的M5标志点与南塔主索鞍圆弧顶点精确对位并用木楔打紧固定，接着调整索股在北塔主索鞍中的位置直至中跨垂度符合要求后固定，再调整两边跨索股的垂度，达到要求后在散索鞍中固定，最后调整两边锚跨，锚跨索

10、股采用穿心式千斤顶调整其张力至符合监控单位的要求（索股调整顺序示意参见图5.3.2-5 ）。图5.3.2-5 索股调整顺序示意图1）中跨索股调整利用全站仪采用三角高程法进行测量：在主缆中跨跨中悬挂全站仪反光棱镜，置全站仪于观测站控制点上，利用已知水准控制点测出仪器高，根据竖直角测量出跨中点水平距离和垂直距离，反算出主缆跨中点高程（基准索股垂度测量参见图5.3.2-6）。若水平距离有偏差，则在主缆前后移动棱镜，直至符合设计要求后，计算出索股跨中点的垂度，并与设计垂度进行比较，依据监控单位提供的垂度调整图表，计算出索股需移动调整的长度，并进行温度修正后得出待调索股在各索鞍处收紧或放松的长度，通过控

11、制索股在鞍槽内的移动量来达到垂度调整的目的。索股在主索鞍鞍槽内的移动利用手拉葫芦牵拉，同时用木榔头敲打索鞍附近的索股，直至中跨的跨中点垂度符合设计要求后，在北塔主索鞍处将索股锚固在鞍槽内。在垂度测定时，除了基准索股的标高以外，还应测定主塔的偏移量，索股的表面温度等数据。 图5.3.2-6 基准索股垂度测量2）边跨索股调整中跨跨中点垂度符合要求后，开始调整两边跨跨中垂度，两边跨跨中垂度调整方法同中跨，也采用三角高程法调整，并用悬挂钢尺法测量复核，依据事先计算好的索股垂度与索股放松量的关系图表，并考虑温度修正，计算出最终放松或收紧量，然后进行垂度调整，并通过调整前锚面处锚固拉杆螺母的位置来进行垂度

12、控制，满足设计要求后，在散索鞍鞍槽处将索股固定。3）锚跨索股调整经过中、边跨垂度调整后，最后调整锚跨张力。锚跨张力通过松紧索股锚固拉杆的螺母来进行调整，为了确保股索锚跨张力的精确，利用监控单位的测力装置进行测控，使得锚跨索股张力值符合设计要求。基准索股的垂度调整好后，应连续观测三个晚上，确认线型符合设计要求后，才能进行一般索股的架设。5.4一般索股架设基准索股以外的索股均为一般索股。一般索股的架设方法同基准索股，其垂度调整采用相对垂度调整法，方法是在各跨垂度调整点以相对垂度测量卡尺测出待调整索与基准索的垂度差，如设置多根基准索，则按照就近原则，选择靠近的一根基准索股作为基准（一般索股垂度测量参

13、见图5.4-1）。根据垂度差，计算索股在索鞍处的放松和收紧调整量，并经温度修正后，通过移动索股在鞍槽内的位置来达到垂度调整的目的，直至相对垂度差小于设计要求为止。图5.4-1 一般索股垂度测量为了垂度调整的方便和精度保证，一般索股入鞍时，应将索股跨中垂度预提高200300，使该待调索股不致于压在基准索或已调好的索股上，影响索股的调整精度。一般索股垂度调整顺序及松紧方法与基准索股相同，已调整好的索股在各鞍槽内必须锚固好，防止其在各鞍槽内发生移动，一旦发生此类事故，应立即查明原因，并采取相应的措施处理好后，才能进行后续索股的架设。已调整索股之间保持若即若离状态，必须避免索股相互叠压的情况发生，一旦

14、有此类事情发生，须立即查明原因，并进行适当处理。对于跨径较大的悬索桥，索股根数较多，由于内外温差等原因造成的索股线性比较难控制，对此，要对已经架好的索股每隔100-150米左右加主缆索股保型器（主缆保型器示意参见图5.4-2 ）。在调整索股前对主缆保型器进行检查，看是否会对调整的索股造成影响，如有影响，要先对其进行处理。调整完索股后，在保型器前后用1-2吨的葫芦把索股捆绑住，等到下次调整索股前再松开。以此，直到索股调整完成。 图5.4-2 主缆保型器示意图 6.主要机具设备本工法采用的主要机具设备见表6。表6 主要机具设备表序号机具、设备名称 型号 数量用途1卷扬机18T4台牵引索股2卷扬机1

15、0T4台牵引索股3卷扬机5T 24台牵引索股、提升、起重4吊机25T1台材料设备转运5吊机16T1台材料设备转运6平板车8T1台材料设备转运7塔吊60T2台材料设备转运8电梯2台人员上下索塔9工程驳船1艘水中材料运输10专用穿心千斤顶60T8台索股张力调整、锚固11张拉千斤顶350T8台主索鞍顶推12猫道门架32套索股牵引猫道导轮组32套索股牵引13猫道滚筒300个索股牵引14猫道滚筒架300个索股牵引15侧向限位轮300套索股牵引16手拉葫芦10T20只索股垂度调整17手拉葫芦5T30只索股垂度调整18手拉葫芦3T50只索股垂度调整19手拉葫芦2T20只索股整形、入鞍20手拉葫芦1T20-3

16、0只索股整形、入鞍21双门滑车组20T12只索股提升横移226门滑车组50T24只材料设备吊装23单门滑车5T20只索股张力调整、锚固24单门滑车3T10只索股张力调整、锚固25放索机构2套索股牵引26龙门吊机40T1架索股索盘吊装27握索器20T12个索股提升横移28整形夹钳32个索股整形、入鞍29六边形整形器32只索股整形、入鞍30四边形整形器48只索股整形、入鞍31专用尼龙带30只索股整形、入鞍32梳形器40只索股整形33钢丝绳3614T主牵引绳34钢丝绳2610T起重绳、承重绳35钢丝绳21.530T起重绳36钢丝绳17.510T起重绳37型钢56a8T顶推反力架38型钢36a15T顶

17、推反力架、支撑卷扬机39型钢36a10T顶推反力架、支撑卷扬机40型钢14a6T门架平台41全站仪尼康2基准索测量42专用卡尺定做6一般索股测量43点温计10测索股内外温度44记号笔20在索股上做记号45鱼雷夹20-307.劳动组织7.1索股牵引劳动组织（见表7.1）。表7.1 索股牵引劳动组织表位置技术人员操作人员工作内容放索区13索盘吊运、放索北锚8握索器安装，索股横移、整形入鞍北岸边跨2观察北塔18握索器安装，索股横移、整形入鞍中跨4观察南塔18握索器安装，索股横移、整形入鞍南边跨12观察南锚8握索器安装，索股横移、整形入鞍指挥人员12指挥拽拉器行走主、副卷扬机4操作卷扬机7.2索股调整

18、劳动组织（见表7.2）。表7.2 索股调整劳动组织表位置技术人员操作人员工作内容北锚洞15操作千斤顶北锚2敲打索股北岸边跨2（测量）2垂度调整北塔15安装、拆卸葫芦，敲打索股中跨2（测量）2垂度调整南塔15安装、拆卸葫芦，敲打索股南边跨2（测量）2垂度调整南锚12敲打索股南锚洞5操作千斤顶8.质量控制8.1主缆索股架设质量标准及质量控制依据公路桥涵施工技术规范（JTJ 041-2000）。8.2主缆索股架设质量检验依据公路工程质量检验评定标准（JTG F 80/1-2004）。8.3主缆索股牵引过程中沿线布置观察人员，在索鞍及跨中点配备对讲机，一旦出现索股断带、散丝、挂伤等问题，立即停止牵拉，待处理完善后方可继续进行索股牵拉。8.4出现鼓丝，则尽量将锚跨的鼓丝处理到边跨，将边跨的鼓丝处理到中跨。8.5要特别注意索股在索鞍鞍槽内按正确位置排列，将索股在中、边跨跨中位置用油笔标明编号，以便随时和索鞍鞍槽内的正确位置进行对应检查。8.6每根索股调整完毕后，及时将缠包带间隔割除，以利主缆紧缆的施工。8.7索股丝束必须顺畅，杜绝跳丝现象发生。9.安全措施9.1主缆索股架设属高空作业，有关安全保证措施严格执行经理部下发的高空作业安全操作技术规范，完善安全管理制度，正确配戴安全防护用品