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【摘要】 叙述了缆索吊装设备的构成,总结了包括拱箱吊装、肋间系梁吊装、拱上砼的现浇、立柱与柱间系吊装、盖梁和桥面板吊装在内的缆索吊装施工工艺,以完善大跨径桥梁的无支架缆索吊装体系可供参考。
【关键词】 缆索;吊装;施工
一、设备构造
1.塔架及塔架基础。塔架基础采用C25的砼,并预埋钢筋,与塔架底座焊接。塔架采用万能杆件组拼而成。塔架顶端设4?椎37.5的八字缆风,塔腰设置4?椎37.5的腰缆风。
2.主索。主索道采用4?椎37.5的钢丝绳,左线桥跨度为280m,工作垂度30.6m,右线桥跨度为300m,工作垂度32.7m,分别锚于两岸地锚。
3.起重索。起重索套绕于天线滑车组,套绕方式一端固定在塔架上,另一端穿过天线滑车、卷扬机,以背起吊装物之用。选用柔软耐磨、不易打结的钢丝绳。
4.牵引索。牵引索为牵引天线滑车沿主索前后移动的无极式拉绳,不受拉力,选用柔性好的钢丝绳。
5.扣索系统。扣索系统由扣索、扣架、机具、滑车组、卷扬机、地锚组成。
6.风缆。风缆分侧向风缆和对扣风缆。侧向风缆用于稳定箱梁和调整拱箱轴线;对扣风缆一端固定在地锚上,经过塔架引到对岸,扣紧在地锚上。
7.天线滑车。天线滑车为在主索道上运行和起吊重物的装置。由车轮、起重滑轮组和牵引系统组成。
8.索鞍。索鞍一般固定在索塔中线上,为弧形,其半径应>12倍的钢索直径或>300倍的钢丝直径。
二、缆索吊系统布置(见图1)
1.缆索系统。根据该桥钢拱肋节段的重量和结构形式,大桥吊装系统设计索跨为440 m,主索长度约1200多m,采用两组主索,单组主索由7根+50密封钢丝绳组成,单组主索设计吊重100 t,两组主缆索系统总吊重能力为200 t。本桥主缆索的上、下游各设两组工作索道。用于负责起吊安装横撑结构和其他辅助性施工安装工作和吊运5 t以下的施工机具和材料。
2.扣挂体系。扣挂体系的设计受到地形、地质、节段重量等多方面因素的影响,其受力计算结果将决定扣点结构、扣索鞍、扣索地锚以及扣索锚固端横梁等结构的设计,也影响到拱肋节段、横撑结构的安装顺序和施工工期,并与本桥钢拱肋安装精度和施工安全息息相关。扣索采用1 860 MPa+15.24 mm高强度低松弛钢绞线,设置于吊装的钢拱肋节段端头附近的扣点结构锚固端采用墩头处理,钢绞线通过扣索鞍转向后进人后地锚张拉端,张拉端上使用夹片锚具,并使用千斤顶张拉调整索力,通过起重索的放松、千斤顶张拉收紧扣索,实现拱肋安装由缆索起重绳垂直力到扣索钢绞线扣挂受力的转换。
3.塔架系统。左岸主塔架放置于主墩上,塔架的中支柱需在二分离墩中间设置一扩大基础;右岸主塔架设在引桥桥台后路基上,左岸塔架高为108 m,右岸塔架高为94 m。另外,拱脚处两肋宽约36 m,考虑塔顶上一组索道的索鞍平车在塔顶两侧占用约3 m,主塔架顶宽采用48 m,塔架顺桥向4 m宽。根据施工现场的实际地形和扣索力初步计算结果,两岸扣塔布置在主塔前面,且扣塔顶标高按使最后一段扣索与拱肋水平夹角不小于6o控制。
4.地锚系统。该桥缆索吊装系统地锚采用重力式和桩式地锚,由混凝土和浆砌片石组合而成。为了保证塔架的稳定性和调整塔架垂直度需要,根据计算,必须在塔架前、后、左、右方向设置缆风索。拱肋在安装期间,也必须在拱肋上、下游方向设置缆风索,以调整拱肋安装时的轴线,同时保证拱肋安装稳定。缆风索地锚一般受力不大,可根据地形地质情况采用卧龙式地锚,为减轻缆风受力,地锚的布设以缆风与拱肋的平面交角不小于45o为宜。
三、缆索吊装施工
1.拱箱吊装。拱箱吊装顺序为拱脚段→次拱段→拱脚段 →次拱段→拱顶合拢段。完成两跨单肋靠内侧拱箱后,进行靠外侧拱箱的吊装合拢,然后横移主索,完成另一侧的内拱肋和外拱肋的吊装。吊运至大约安装位置后,用侧向风缆横移、调整,同时准确到位,控制轴线和标高变化,轴线偏差≤10mm,上端接头标高预抬高150～200mm,然后交扣索固定,收紧侧向风缆并固定。
2.次拱段吊装。次拱段吊运至大约安装位置后,用侧向风缆横移到位,调整上下端标高,使接头标高相对,安上接头螺拴,同时用两台水准仪观测上下端,控制标高变化,此时接头螺栓不可旋得太紧,应留出一定间隙。先收紧次拱段扣索,然后松一次起重索,如此反复多次进行,直至起重索松完为止。在每次收紧扣索,放松起重索时,应用水准仪配合观测,控制上端接头升降幅度≤5～10cm。
3.拱顶段吊装。按照先拱脚段扣索,后次拱扣索的的顺序,两侧对称,均匀放松扣索,反复循环。标高变化控制在次拱段上端头△y上为次拱段下端头△y下的两倍左右,即△y =2△y下,标高变化以≤10mm为限,直至次拱段上、下端头的标高等于设计标高。
4.肋闻系梁吊装。在烘箱吊装完成以后,将布置在桥轴线上的4?椎47.5的主索分开,沿两肋轴线布置成2×247.5的形式,以方便肋间系梁及其他拱上建筑的吊装,加快施工进度。
5.盖梁的吊装。盖梁用索道天车线滑车缓缓运送到离支座上端头约50cm处停止,然后栓好横向缆风索,同时听口令松短刹车和调节横向缆风索,使盖梁两端同时缓缓就位。用经纬仪和吊垂球的方法,观测安装垂直度,同时用水准仪观测盖梁顶部标高,达到设计要求后,立即焊接接头,焊接后,冷却1～2h,脱钩、解除缆风索,接头用高标号水泥砂浆抹面封闭。
通过总结施工经验,介绍缆索吊装设备构造组成,与正拱的钢管混凝土拱桥不同。由于拱肋有了一定角度的内倾,故在拱肋安装过程中,只有通过充分的准备、科学的分析和合理的计算才能保证整个过程的安全、顺利进行,实践证明所采用的缆索吊装技术非常成功,其成果全面完善了大跨径桥梁的无支架缆索吊装体系,可供同类型桥梁借鉴。
参考文献
[1]何雨微,刘三元.大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装施工方案选择[J].武汉交通科技大学学报.2000,24(6):630～633
[2]廖金平,张浩,陈伟.大跨钢管混凝土拱桥预制吊装施工拱肋线形控制[J].辽宁交通科技.2005(7):68～70
【关键词】 缆索;吊装;施工
一、设备构造
1.塔架及塔架基础。塔架基础采用C25的砼,并预埋钢筋,与塔架底座焊接。塔架采用万能杆件组拼而成。塔架顶端设4?椎37.5的八字缆风,塔腰设置4?椎37.5的腰缆风。
2.主索。主索道采用4?椎37.5的钢丝绳,左线桥跨度为280m,工作垂度30.6m,右线桥跨度为300m,工作垂度32.7m,分别锚于两岸地锚。
3.起重索。起重索套绕于天线滑车组,套绕方式一端固定在塔架上,另一端穿过天线滑车、卷扬机,以背起吊装物之用。选用柔软耐磨、不易打结的钢丝绳。
4.牵引索。牵引索为牵引天线滑车沿主索前后移动的无极式拉绳,不受拉力,选用柔性好的钢丝绳。
5.扣索系统。扣索系统由扣索、扣架、机具、滑车组、卷扬机、地锚组成。
6.风缆。风缆分侧向风缆和对扣风缆。侧向风缆用于稳定箱梁和调整拱箱轴线;对扣风缆一端固定在地锚上,经过塔架引到对岸,扣紧在地锚上。
7.天线滑车。天线滑车为在主索道上运行和起吊重物的装置。由车轮、起重滑轮组和牵引系统组成。
8.索鞍。索鞍一般固定在索塔中线上,为弧形,其半径应>12倍的钢索直径或>300倍的钢丝直径。
二、缆索吊系统布置(见图1)
1.缆索系统。根据该桥钢拱肋节段的重量和结构形式,大桥吊装系统设计索跨为440 m,主索长度约1200多m,采用两组主索,单组主索由7根+50密封钢丝绳组成,单组主索设计吊重100 t,两组主缆索系统总吊重能力为200 t。本桥主缆索的上、下游各设两组工作索道。用于负责起吊安装横撑结构和其他辅助性施工安装工作和吊运5 t以下的施工机具和材料。
2.扣挂体系。扣挂体系的设计受到地形、地质、节段重量等多方面因素的影响,其受力计算结果将决定扣点结构、扣索鞍、扣索地锚以及扣索锚固端横梁等结构的设计,也影响到拱肋节段、横撑结构的安装顺序和施工工期,并与本桥钢拱肋安装精度和施工安全息息相关。扣索采用1 860 MPa+15.24 mm高强度低松弛钢绞线,设置于吊装的钢拱肋节段端头附近的扣点结构锚固端采用墩头处理,钢绞线通过扣索鞍转向后进人后地锚张拉端,张拉端上使用夹片锚具,并使用千斤顶张拉调整索力,通过起重索的放松、千斤顶张拉收紧扣索,实现拱肋安装由缆索起重绳垂直力到扣索钢绞线扣挂受力的转换。
3.塔架系统。左岸主塔架放置于主墩上,塔架的中支柱需在二分离墩中间设置一扩大基础;右岸主塔架设在引桥桥台后路基上,左岸塔架高为108 m,右岸塔架高为94 m。另外,拱脚处两肋宽约36 m,考虑塔顶上一组索道的索鞍平车在塔顶两侧占用约3 m,主塔架顶宽采用48 m,塔架顺桥向4 m宽。根据施工现场的实际地形和扣索力初步计算结果,两岸扣塔布置在主塔前面,且扣塔顶标高按使最后一段扣索与拱肋水平夹角不小于6o控制。
4.地锚系统。该桥缆索吊装系统地锚采用重力式和桩式地锚,由混凝土和浆砌片石组合而成。为了保证塔架的稳定性和调整塔架垂直度需要,根据计算,必须在塔架前、后、左、右方向设置缆风索。拱肋在安装期间,也必须在拱肋上、下游方向设置缆风索,以调整拱肋安装时的轴线,同时保证拱肋安装稳定。缆风索地锚一般受力不大,可根据地形地质情况采用卧龙式地锚,为减轻缆风受力,地锚的布设以缆风与拱肋的平面交角不小于45o为宜。
三、缆索吊装施工
1.拱箱吊装。拱箱吊装顺序为拱脚段→次拱段→拱脚段 →次拱段→拱顶合拢段。完成两跨单肋靠内侧拱箱后,进行靠外侧拱箱的吊装合拢,然后横移主索,完成另一侧的内拱肋和外拱肋的吊装。吊运至大约安装位置后,用侧向风缆横移、调整,同时准确到位,控制轴线和标高变化,轴线偏差≤10mm,上端接头标高预抬高150～200mm,然后交扣索固定,收紧侧向风缆并固定。
2.次拱段吊装。次拱段吊运至大约安装位置后,用侧向风缆横移到位,调整上下端标高,使接头标高相对,安上接头螺拴,同时用两台水准仪观测上下端,控制标高变化,此时接头螺栓不可旋得太紧,应留出一定间隙。先收紧次拱段扣索,然后松一次起重索,如此反复多次进行,直至起重索松完为止。在每次收紧扣索,放松起重索时,应用水准仪配合观测,控制上端接头升降幅度≤5～10cm。
3.拱顶段吊装。按照先拱脚段扣索,后次拱扣索的的顺序,两侧对称,均匀放松扣索,反复循环。标高变化控制在次拱段上端头△y上为次拱段下端头△y下的两倍左右,即△y =2△y下,标高变化以≤10mm为限,直至次拱段上、下端头的标高等于设计标高。
4.肋闻系梁吊装。在烘箱吊装完成以后,将布置在桥轴线上的4?椎47.5的主索分开,沿两肋轴线布置成2×247.5的形式,以方便肋间系梁及其他拱上建筑的吊装,加快施工进度。
5.盖梁的吊装。盖梁用索道天车线滑车缓缓运送到离支座上端头约50cm处停止,然后栓好横向缆风索,同时听口令松短刹车和调节横向缆风索,使盖梁两端同时缓缓就位。用经纬仪和吊垂球的方法,观测安装垂直度,同时用水准仪观测盖梁顶部标高,达到设计要求后,立即焊接接头,焊接后,冷却1～2h,脱钩、解除缆风索,接头用高标号水泥砂浆抹面封闭。
通过总结施工经验,介绍缆索吊装设备构造组成,与正拱的钢管混凝土拱桥不同。由于拱肋有了一定角度的内倾,故在拱肋安装过程中,只有通过充分的准备、科学的分析和合理的计算才能保证整个过程的安全、顺利进行,实践证明所采用的缆索吊装技术非常成功,其成果全面完善了大跨径桥梁的无支架缆索吊装体系,可供同类型桥梁借鉴。
参考文献
[1]何雨微,刘三元.大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装施工方案选择[J].武汉交通科技大学学报.2000,24(6):630～633
[2]廖金平,张浩,陈伟.大跨钢管混凝土拱桥预制吊装施工拱肋线形控制[J].辽宁交通科技.2005(7):68～70