润扬大桥悬索桥主缆架设施工技术.docx

润扬大桥悬索桥主缆架设施工技术薛光雄 ,牛亚洲 ,程建新 ,张永福 ,李冰(路桥集团第二公路工程局 ,陕西 西安 710065)摘要 : 介绍自行研制的高效长距离索股牵引系统以及主缆架设施工技术 。应用该技术优质快速地完成了润扬大桥悬索桥主缆索股架设任务 ,施工中较好地解决了以往悬索桥索股架设时出 现的扭转 、鼓丝等不良现象 。关键词 : 悬索桥 ;缆索 ;桥梁架设 ;施工方法中图分类号 : U 443 . 38 ; U 445 . 46文献标识码 : AConstruction Techn iques f or Ma in Ca ble Erectionof Suspension Bridge of Runyang BridgeXU E Gu a ng2xi ong , N I U Ya2z hou , C H EN G J i a n2xi n , Z HA N G Yong2f u , L I B i ng( The 2nd Highway Engineering Bureau of China Road and Bridge Group , Xian 710065 , China)Abstract : In t his paper , t he self2developed high efficiency , lo ng2distance st rand hauling systemand t he co nst ructio n techniques fo r main cable erectio n are p resented. Wit h t he hauling system and techniques in questio n , t he erectio n of t he main cable wire st rands of t he Suspensio n Bridge of Run2 yang Bridge is co mpleted wit h goo d qualit y and in a rapid way. The p ro blems like wire t wisting and birdcaging t hat are co mmo n in t he p revio us co nst ructio n of suspensio n bridges are also satisf acto rily re2 solved in t he co nst ructio n of t his Bridge .Key words : suspensio n bridge ; cable ; bridge erectio n ; co nst ructio n met ho d1主缆架设工程概况润扬大桥南汊悬索桥主跨 1 490 m ,全桥由 5 跨 组成 ,由北向南分别为 : 北锚跨 、北边跨 、中跨 、南边跨 、南锚跨 。其跨径组成为 ( 21 . 76 + 470 + 1 490 +470 + 21 . 76) m 。中跨主缆理论跨径 1 490 . 051 m ,设计成桥状态理论垂度为 149 . 605 m ,垂跨比 110 。见图 1 。全桥 主 缆 共 2 根 , 每 根 长 2 580 . 8 m , 重 约10 444 t 。单根主缆由 184 股平行钢丝索股组成 。索 股横截面呈正六边形 ,每股含 127 丝 5 . 3 mm 的镀 锌高 强 钢 丝 , 见 图 2 ( a ) , 钢 丝 抗 拉 强 度 1 670M Pa , 索股单位长度重为22 . 06 kg/ m 。每根主缆图 1 润扬大桥悬索桥总体布置收稿日期 : 2004 - 04 - 21作者简介 : 薛光雄( 1954 - ) ,男 ,高级工程师 ,1982 年毕业于西安公路学院路桥专业 ,工学学士。润扬大桥悬索桥主缆架设施工技术薛光雄 ,牛亚洲 ,程建新 ,张永福 ,李 冰33紧缆前竖向排列成尖顶的近似正六边形 , 见图 2(c) 。紧缆后主缆横截面形状为圆形 ,其直径在索夹 处为 895 mm ,索夹间 906 mm ,见图 2 ( b) 。索股两端为热铸式锚头 ,锚头由锚板 、锚杯和盖 板组成 ,每束索股经主索鞍 、散索鞍后 ,通过锚头用拉杆与锚固系统连接 ,形成主缆系统 。锚块之间搭设斜向贝雷支架作为索股上锚通道 。索股架设施工前 ,施工现场应预存一定数量的 索股 。根据南锚场地情况 ,在南锚东侧设置面积约3 900 m2 的场地作为存索区 ,存索区内布置 1 台 80 t 龙门吊机 ,以满足场内运输装卸的需要 。南锚锚后为放索区 ,放索区内设置 1 台 80 t 龙门 吊机装卸索股索盘 ,在龙门吊机轨道范围内放置 2 套 放索支架 ,以保证上、下游侧同时进行放索作业。塔顶和散索鞍支墩顶部各放置一定数量的 5 t和 10 t 卷扬机进行辅助作业 。3 主缆索股牵引主缆索股架设分为基准索股架设和一般索股架 设两类 ,1 号索股为基准索股 见图 2 (c) , 其他索股 为一般索股 。索股架设顺序按编号从 1184 号依次进行 ,首先架设 1 号基准索股 ,待基准索股线形调 整完成后 ,再依次开始一般索股架设 。索股架设前 ,先将待架设的基准索股从存放区 运至放索区内 ,利用锚后 80 t 龙门吊安装在放索支 架上 ,拉出索股前锚头 ,用专用连接器将索股锚头与牵引系统拽拉器连接 ,检查拽拉器并调整好平衡锤 , 保持在牵引过程中拽拉器的平稳 ,然后启动 25 t 牵 引卷扬机进行索股牵引作业 。牵引过程中同一牵引 系统中的 2 台卷扬机保持同步运行 , 收 、放速度一 致 ,被动卷扬机保持一定的反拉力 。索股牵引速度一般控制在 20 30 m/ min ,在过塔顶门架 、锚碇门 架及猫道门架时适当降低牵引速度 ,减小拽拉器对 门架的冲击力 。当索股前锚头接近北锚前锚室时 , 将已从南锚锚后放索架索盘上脱出的后锚头装上专 用的托板小车 ,然后继续牵拉 ,最后用塔吊辅助将锚头放入前锚室适当位置 。索股架设过程中 ,在散索鞍支墩顶 、塔顶 、猫道 上 ,均安排人员监视看护索股牵引情况 ,若发现索股图 2 主缆与索股截面2 主缆索股牵引系统及机具布置主缆索股牵引是依靠牵引系统完成的 ,根据润 扬长江公路大桥场地地形特点及工期安排等 ,主缆 架设阶段采用双线往复式牵引系统 ,全桥共布置 2套 ,分别位于上游和下游侧 。牵引动力由我局联合 外协单位共同开发研制的 J KB25 智能化卷扬机提 供 。双线往复式牵引系统见图 3 。J KB25 牵引卷扬机布置在北岸锚后的地面上 ,放索机构布置在南锚后的地面上 。在放索支架和后图 3 双线往复式牵引系统布置34桥梁建设2004 年第 4 期扭转 、散丝 、鼓丝 、缠包带断裂等情况 ,及时纠正或处理 ,以确保索股架设质量 。索股架设时 ,原则上 ,上 下游 2 根主缆应基本对称进行架设施工 。止索股间相互挤压 。索股入鞍完成后 ,将索股两端锚头与该索股相对应位置的锚固系统通过拉杆相 连 ,将索股临时锚固 。主缆索股调整分为基准索股垂度调整和一般索 股垂度调整两种 。索股调整要求在风速较小 、温度稳定的夜间进行 。基准索股垂度调整方法是采用绝 对高程法 ,一般索股垂度调整采用相对基准索法进 行垂度调整 。索股各跨垂度调整完成后 ,用拉伸器 调整锚跨张力 。当索股架设到一定数量后 ,为便于 各索股的有序排列和保持其形状 ,应及时安装索股形状保持器 。主缆索股架设完毕后 ,在主 、散索鞍鞍槽顶部填 压锌填块 ,安装索鞍紧固拉杆 ,并将拉杆张拉至设计 吨位 。4 索股整形入鞍当索股牵拉到位后 ,利用放置于锚碇门架和塔 顶门架顶上的 10 t 卷扬机进行索股的上提 、横移和 整形入鞍工作 。在距离主索鞍前后各 20 m 的位置 处和散索鞍前 20 m 、鞍后 10 m 左右的位置处 ,将索 股握索器安装在主缆索股上 ,拧紧握索器上的夹紧 螺栓 ,确保主缆索股与握索器不产生相对滑移 。卷 扬机钢绳经动 、定滑车组绕线后与握索器相连组成提升系统 。待全部握索器和提升系统安装完毕后 , 启动塔顶门架和锚碇门架顶上的卷扬机 ,将整条索 股提离猫道托滚 ,同时利用门架上吊挂的手拉葫芦 , 将散索鞍支墩顶和主塔处索股提离索鞍处托滚 ,此 时 ,索鞍前后两握索器之间的索股呈无应力状态 ,在 此状态下将该段索股整形入鞍 。由于索鞍的鞍槽为 矩形 ,宽度为 59 mm ,而索股断面为六边形 ,入鞍前 须将该部分索股断面整形为 58 . 3 mm 56 . 5 mm 的矩形 ,见图 4 。5主缆索股架设常见问题及解决办法针对以往悬索桥主缆索股架设中经常出现的 “呼啦圈”、扭转 、散丝 、鼓丝及索股表面划伤等不良 现象进行了深入研究 ,提出了多项新工艺 ,研制了多 种新型机具设备 ,确保了主缆架设任务的高效完成 ,具体如下 。5 . 1研究主缆放索支架 ,提高放索质量 根据润扬大桥主缆索股及索盘特点 ,在海沧大桥放索成功经验的基础上 ,进一步研制了组合式被 动放索支架 。其优越性表现为 :在索股牵引过程中 ,使索股始终保持一定的反拉力 ,克服索盘转动惯性 引起的“呼啦圈”等不良现象 。5 . 2克服索股牵引过程中的散丝现象(1) 保持放索速度与牵引速度的一致性 ,在索 股牵拉期间 ,主缆索股始终保持一定的张力 ,避免索 盘上的索股松散下垂磨损而导致散丝 。(2) 加密塔顶 、散索鞍支墩位置处的托滚 ,在不 影响索股横移入鞍的情况下 ,尽可能增大塔顶 、散索 鞍支墩处索股滚筒所组成的曲线的竖向曲率半径 。 (3) 全部采用尼龙托滚 ,对索股缠包带有较好的保护 ,防止缠包带断裂造成的散丝 。5 . 3克服主缆索股牵引过程中的扭转现象的措施(1) 猫道设计时 ,合理分布猫道承重索的间距 等 ,尽可能减小荷载造成的猫道倾斜 。(2) 将牵引系统设计成双线往复式 ,对称于猫 道布置 ,调整牵引系统大小导轮组位置 ,并通过调整 拽拉器平衡锤位置 ,使拽拉器与索股支承托滚保持 同一竖直面 。(3) 拽拉器与索股锚头之间采用刚性连接 。图 4 索股整形断面开始整形前 ,在距离索鞍前后约 3 m 的地方 ,分 别安装上六边形夹具 ,解除两夹具间索股的绑扎带 。 在塔顶从边跨向中跨方向进行整形 ,在散索鞍支墩 顶由锚跨向边跨方向进行整形 ,边整形边人工用木 锤敲打索股 ,并用钢片梳进行断面整理 ,使其由六边 形变为四边形 ,再用专用四边形夹具夹紧 ,待主 、散 索鞍处索股全部整形完毕后 ,将该索股置入主 、散索 鞍相对应的鞍槽内 。索股入鞍的顺序为 ,塔顶处由 边跨侧向中跨侧 ,散索鞍支墩顶由锚跨向边跨方向 依次将索股放入鞍槽内 ,入鞍时应注意索股着色丝 在鞍槽里的位置 ,以确保索股不发生扭转 。为防止 已经入鞍的索股挤压隔板使鞍槽隔板变形 ,应在其 他鞍槽内填塞楔形木块 。索股入鞍后 ,调整索股上 的标记点与设计位置吻合 ,并适当调整索股垂度 ,防润扬大桥悬索桥主缆架设施工技术薛光雄 ,牛亚洲 ,程建新 ,张永福 ,李 冰35(4) 主缆索股断面为正六边形 ,因此将托滚锥角设计成 60,牵引过程中索股贴靠边缘 ,可以保持 一个面接触 ,以避免托滚形状造成的影响 。(5) 在索股上安装鱼雷夹具 ,内为六边形断面 ,与索股的断面尺寸一致 。鱼雷夹具每隔 300 m 安装1 个 ,安排 1 名工人跟踪控制 ,防止发生扭转 。5 . 4避免索股产生鼓丝现象的措施(1) 确定合理的整形入鞍工艺和顺序 。(2) 索股牵引过程中 ,严密监控 ,杜绝局部钢丝 受挂现象 。(3) 确定适度的预提高量 ,减小索股调整时产 生的鼓丝 。(4) 调整索股时 ,采用木锤在调整部位附近反 复敲打 ,并用手拉葫芦适当上提索股 ,以减小鞍槽摩擦影响 。(5) 对于锚跨 ,将锚跨鼓丝人工赶至边跨侧 ,远离 散索鞍 ,便于后期恒载增加后达到消除鼓丝的目的。5 . 5保护索股表面的措施(1) 托滚间距选择恰当 ,适当加大托滚直径 ,对 索股镀锌层有较好的保护 。(2) 将握索器及夹具边角打磨成圆角 ,并增大握索器与主缆索股的接触面积 ,以降低对索股表面的损伤 。(3 ) 防 止 钢 绳 与 索 股 钢 丝 摩 擦 造 成 镀 锌 层 损伤 。(4) 塔顶 、锚碇门架处采用尼龙吊带吊挂索股 整形入鞍 ,保护索股镀锌层 。(5) 索股表面局部镀锌层出现损伤 ,立即按要 求涂抹富锌环氧漆修复保护 。6 总 结主缆是悬索桥的生命线 ,主缆架设质量直接关 系到悬索桥的建设质量 。润扬大桥南汊悬索桥共有368 根主缆索股 ,单根索股重量和长度均居国内第 一 ,索股数量多 ,架设周期长 ,施工难度大 。综合天 气等各种实际影响因素 ,全部索股架设工期共计 4个月 ,单套牵引系统单日 12 h 作业牵引索股最大数 量达 4 根 ,创国内单日索股架设重量之最 。在汲取 以往悬索桥主缆索股架设的经验基础上 ,结合润扬 大桥实际情况 ,对提高索股架设质量进行了深入研 究 ,采取了切实有效的针对性措施 ,确保了润扬大桥索股优质高效的架设施工 。(上接第 31 页)索的塔顶转索鞍位于主索鞍两侧 ,要使猫道横断面 达到设计要求 ,需将各索向主缆中心线方向集中 ,故需安装变位刚架 。为了确保猫道线形与主缆线形一 致 ,在中跨靠塔部位设置下压装置 。变位刚架及下 压装置的安装在猫道承重索垂度调整完毕后在塔顶 工作平台上进行 。3 . 8 猫道面层铺设猫道面层采用下滑铺设法 ,在地面将组成猫道 面层的各种材料 ,如防滑木条