6、缆索吊机的设计与施工

1、鉴定文件之六深圳彩虹大桥综合施工技术缆索吊机的设计与施工项目完成单位：中铁二局股份有限公司第五分公司二 年 七 月缆索吊机的设计与施工1.工程概况 深圳彩虹大桥主桥为150米跨的下承式钢管砼系杆拱桥，一跨横越深圳市火车北站站场的29股轨道。其下有广九、广深电气化高速列车通过，站内调车频繁，行车密度大，为保证车站的正常营运，主桥的施工只能在夜间进行，而主桥所设的两条格构桁式主拱，单片就重达250余吨，且拱矢高达33.5米，如何安全、优质、快速地完成主拱的架设任务是本桥施工的关键所在。结合施工现场的实际情况及我单位的既有实力，经多方论证和方案比选，决定主拱肋分七段在工厂制作（最大段重约37t），采

2、用缆索吊机与千斤顶斜拉扣挂相结合的无支架施工方案，以求在满足施工要求的同时能最大限度地减少对车站的干扰。 通过对现场的详细堪测，缆索吊机设计为118米+197米+128米的三跨连续结构，塔高66米，设计吊重50t，由于施工场地极为狭窄，大桥中部为密集的股道，西端两侧为57层的居民楼群，距桥仅35米，东端两侧为广铁公司的公寓楼群及洪湖水域，塔架几无侧缆风可布，但考虑到其特殊的施工环境，加之施工期正值台风季节，为保证安全的万无一失，采用不对称的形式布置了塔架侧缆风，仅作稳定措施。因西端进入施工场地须借用笋岗村村道，无运输大、长构件的条件，故而全桥的起吊场地均布置在东端，这样东塔设于5#墩后38米，

3、西塔设于4#墩前11米处，西端主地垄布置在引道上，东端主地垄则设在洪湖中，本桥缆吊系统设计时考虑主塔与扣搭共用，主地垄与塔架背缆风地垄共用的形式，其具体布置如下图所示：2. 缆索吊机的设计 2.1设计原则根据该桥单孔主跨150m，矢跨比为1：4.5的特点，并结合我单位现有吊装设备。设计索道主跨197m，索道最大垂度11m，吊装重量35.3吨（设计吊重50t），拱肋矢高为32.8m，塔架设计高度达66m，因该桥为两条拱肋，拱肋中心间距18.5m，为此塔架要求很宽，设计达24m才能满足吊装需要。两条拱肋的吊装由一付索道来完成，塔顶设置移动索鞍，以覆盖桥面宽23.5m范围内所有构件的吊运安装。由于塔

4、架必须保证有足够的强度和稳定性，设计上考虑设两层缆风。经计算塔架向跨中水平推力达68吨，后缆风拟设8根F28mm的缆风索；并设4根中缆风索，考虑到跨中位置是铁路既有线，不能直接拉前缆风索，因而在两塔架间设对拉缆风索，仅作塔架安装的稳定。 2.2、设计依据 2.2.1缆索系统主要钢丝绳的参数（见表）：缆索规格及型式表 用途 项目主 索起重索索引索型号密封式637+1637+1根数直径（mm）4F552F19.52F22单位重量（Kg/m）17.81.3261.646面积AM（mm2）21600141.16174.27钢丝直径（mm）00.91抗拉强度（MPa）148017001700破断抗力（T

5、max）t26219.6526.4说明 2.2.2缆索吊机设一组索道由四根F55mm密封式钢丝绳（日产），两个跑车组成。 2.2.3索道跨度：根据地形条件，既要兼顾地垅重量、距离，又要考虑塔架的足够强度和高度，索道跨度设为197m，西侧主塔距4#主墩外11m，东侧主塔距5#主墩外38m，兼作起吊拱肋的场地，此跨度减少地垅投资，降低塔高，在既有条件下，是较优化的跨距。 2.2.4塔架高度：由拱肋高度H=33.5m、桥面与北站地面高度H2=8.5m，索道垂度H3=11.0m，索道及空间高度H=12m之和确定。H=8.5+33.5+11.0+12.0=65.0m，取66m.。 2.3设计计算 因缆吊

6、系统的计算属常规的计算方法，已有多文阐述，此处不现再详述，仅将各索的参数取值结果例入下表：缆索系统钢丝绳的安全系数K值序号名 称规 格受力计算 安全系数容许安全系数1主索4F55（新）K=262/75=3.533.5 旧K=2490.75/75=2.533.52起重索2F19.5K=19.65/3.75=5.2563索引索2F21.5K=26.42/11=4.8454工作索轨 索2F47.5K=117.2/35=3.33起 重2F17.5K=18.950.82/3=55循 环2F17.5K=18.950.82/3.5=4.54北站大桥缆索吊装钢丝绳一览表序号名 称规 格数量长 度重量(Kg/）

7、总重()备注1主 索F55460017.842.82起重索F19(67+1)27501.32623索引索F22(69+1)28001.6462.6344工作索轨 索F47.6(69+1)26007.939.52起重索F17.5(637+1)210001.052.1循环索F17.5(637+1)28004.857.765塔架缆风前 缆F2822502.741.37侧 缆F2881202.742.63后 缆F28161302.715.76索鞍横移F15.5410000.8463.384 2.4主地垄简况 主地垄由两部份组成，一是砼体，一是片石压重，设计本垄砼373m3，计858t，片石压重105m

8、3，计210t，地垄总重1068t。3. 缆索吊机的施工 3.1主索 根据设计,主索仅布置一组,设双搬运器,主索由4根55的密封式钢丝绳组成,主索经过塔项4门索鞍转向(塔顶索鞍为可移式索鞍,以满足吊装南北拱肋的需要),进入主地垄在主地垄半圆承力梁上锚固.由于实际仅有1000米的主索1根,500600米的主索2根,因而在现场须将1000米的主索与一根500600米的主索接用,主索接长采用搭接法,利用40副双槽索卡来达到接长的目的.主索的架设利用两端已安好的主索牵引卷扬机进行拖拉,为防止在跨中主索下垂过大影响行车,利用已架好的工作索进行辅助架设.由于该索道主边跨跨距相差不大,加之主索长度受限,且又

9、有接长倒用的情况,使该主索垂度的调整和搬运器及挂钩的安设较难。现场采用在栈桥上搭设支架，在支架上安装搬运器及挂钩的方法加以解决，支架高10米，由碗扣式脚手架组成，垂度的调整则经多次揉调才达到要求。3.2起重索及牵引索设计起重索为19.5（637+1）的钢丝绳，牵引索为21.5（619+1）的钢丝绳，后来考虑到主桥所处环境的特殊性，将起垂索改用21.5（637+1）的钢丝绳，牵引索改用24（619+1）的钢丝绳。起重索走“8”布置，其一端锚于西端主地垄，另一端（即活头）通过东端主地垄的转向滑车进入起重扬所机，共设有JM-8型卷扬机两台，均在东地垄前侧，每台负责一个主挂钩的起降。牵引索走“2”布置

10、，一端锚固于主地垄上，活头过塔后经搬运器上的牵引动滑轮倒向再过搭顶，返回主地垄，经主地垄的转向滑轮进入牵引卷扬机，牵引卷扬机在东、西端各设一台，型号为JM-10型。起重索与牵引索均利用设于东、西端的扣索用卷扬机用15.5的钢丝绳作架设渡绳。主索道用的起重及牵引卷扬机均接进中心控制室，由中心控制室统一指挥。3.3工作索道的架设 按设计，本系统共设有工作索道两副，分设于主索道的两边起辅助吊装用，工作索主索采于47.5（619+1）的钢丝绳，上设5t搬运器各一套，工作索道的卷扬机为JJK2-5型，共2台，其循环索视为17.5（619+1）的钢丝绳，起重索采用17.5（637+1）的钢丝绳，起重索走“

11、4”布置。在主索道架设前，先架好工作索道，以为主索系统的架设作准备，工作索以15.5的钢丝绳作渡绳进行架设。3.4塔架本桥因设一组主索，为满足全桥吊装范围的需要，塔架设为宽24m，厚2m，下端铰支，高66m的三层门式框架，均采用万能杆件拼成桁架结构，并在塔头部分各飞出2m，通过塔顶的可移式索鞍，使整个系统的覆盖面达到28m宽。塔架的拼装采用人工配合机械进行，并随着拼接高度的增加设置临时前、后缆风，后缆风设于引桥墩柱处，并逐渐向主地垄移动，最后锚固在主地垄上；前缆风则临时固接在栈桥梁上，待塔架间的对拉缆风架设好后再予以拆除。塔架的侧缆风则待塔体拼装完成后再架设，由于塔架的侧缆风受环境所限，架设较

12、难，又无卷扬机可用，故只能人工布设，并越过房顶，再用手动葫芦收紧，对有些困难地段得用吊车辅助布设。3.5地垄主地垄在东、西两端各一，其中西端主地垄位于拆后的屋址上，采用机械开挖，人工浇注砼的方法施工，东端主地垄因局部位于洪湖中，故先作围堰排挡水，再开挖完成施工，由于单个主地垄的砼量即达400余方，故而采用分次浇注法成型，层间预埋连接筋，以加强整体性。4. 缆索吊机的试运行缆索吊机安装完成后，反复调整塔架的缆风绳，使塔架的倾角满足设计要求，然后空车运行几个回合，检查系统的工作情况，待全系统情况均正常后，再进行试吊，试吊分三次进行，即按设计吊重的70%、110%及130%进行，其中70%和110%试吊为全程往返运行，130%则作静载和冲击试验，经三次试吊，证明全系统一切正常，