兩河口水電站大橋懸索吊裝施工技術(shù)

張 瑞 麟

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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兩河口水電站大橋懸索吊裝施工技術(shù)

張 瑞 麟

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，四川 成都610091)

就勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋的施工從設(shè)計(jì)與安全參數(shù)驗(yàn)算、起重吊裝準(zhǔn)備、起重吊裝三個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)論述，經(jīng)工程實(shí)際施工檢驗(yàn)，此橋梁懸索吊裝技術(shù)能很好地滿足雅礱江流域橋梁施工，其安全性、經(jīng)濟(jì)性良好。

路橋工程；橋梁；吊裝施工技術(shù)；兩河口水電站

1　工程概述

玻璃溝大橋?yàn)檠诺a江兩河口水電站庫區(qū)復(fù)建縣道的一座勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋，凈跨170 m，孔跨布置為3×13 m連續(xù)板+170 m勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋+20 m簡支空心板，拱橋總長247 m。橋面凈寬：2×3.25 m車行道+2×0.75 m防撞護(hù)攔，橋梁全寬8 m；設(shè)計(jì)荷載為：公路-Ⅰ級(jí)，特-220驗(yàn)算；橋梁縱坡-1.6%。

2　懸索吊裝系統(tǒng)的布置

2.1總體布置

根據(jù)玻璃溝大橋?qū)嶋H地形特點(diǎn)，確定吊裝索跨為105 m+288.175 m(主跨)。懸索系統(tǒng)直接利用現(xiàn)有地形錨固于山體上，主錨碇設(shè)計(jì)為錨索分配梁結(jié)構(gòu)，通過錨索錨固型鋼分配梁，再在分配梁上設(shè)置座(拉)板和轉(zhuǎn)向滑輪來錨固鋼索；主錨碇用于主索、工作索、二扣扣索等的錨固。

2.2吊重的確定

根據(jù)勁性骨架設(shè)計(jì)圖及吊裝分段布置，節(jié)段最大凈重量為46.7 t，在吊裝計(jì)算中，按勁性骨架G=46.7 t控制設(shè)計(jì)，計(jì)算重量Pmax=(G+8)×1.2=65.64 t=643.272(kN),其中80 kN為吊具(含跑車、起吊滑車、起吊牽引鋼繩)及配重，1.2為沖擊系數(shù)。

2.3主索

主索按靜力平衡原理進(jìn)行計(jì)算，先假定主索初始垂度，計(jì)算重索垂度。初始(空索)垂度(f0)確定以后，空索長度(S0)為定值，在荷載作用下必然引起彈性伸長，受載后的總長度S應(yīng)等于空索長度S0加上由于荷載引起的彈性伸長值ΔS，即S=S0+ΔS。

在塔頂布置2組2φ56(6×37S+FC)的麻芯鋼索作為主索，公稱抗拉強(qiáng)度1 770 MPa。單根鋼繩最小破斷拉力為1 830 kN。懸索跨度L=288.175 m，空索垂度f0=12.5 m，矢跨比約為1/23。當(dāng)?shù)踹\(yùn)至索跨跨中時(shí)，主索垂度為fmax=21.834 m，矢跨比為1/13.2，主索最大張力Tmax=2 201.524 kN，拉力安全系數(shù)K=3.32>[3]，張力安全系數(shù)滿足要求。跑車輪作用處考慮彎曲作用的主索應(yīng)力σ=684.3 MPa，安全系數(shù)K=2.59>[2]；考慮接觸作用的主索應(yīng)力σ=523.8 MPa，安全系數(shù)K=3.38>[2] ；應(yīng)力安全系數(shù)滿足要求。

每根主索空索計(jì)算長度為403.827 m，考慮主索回頭錨固長度，每根主索實(shí)際需要長度為450 m，全橋主索用量為2×2×450=1 800(m)。

2.4工作索

考慮到吊運(yùn)扣索、檢修滑車及運(yùn)送小型機(jī)具等的需要，在每組主索內(nèi)側(cè)0.6 m位置布置了1根φ46(6×37S+FC)工作索。工作索公稱抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa，最小破斷拉力為 1 240 kN。工作索安裝垂度f0=10 m，按最大計(jì)算重量80 kN(含起吊牽引繩、吊具、配重及沖擊系數(shù))進(jìn)行控制，吊重索跨跨中垂度fmax=19.521 m，最大張力Tmax=340.909 kN，拉力安全系數(shù)K=3.64>[3]。工作索用量為2×450=900(m)。

2.5勁性骨架拱肋扣索

每道扣索皆采用4φ32(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa。單根鋼索最小破斷拉力為598 kN。

全橋共計(jì)4道(16根)扣索，扣索長短采用滑車組卷揚(yáng)機(jī)調(diào)整。左岸一扣扣索長約75 m，二扣扣索長約160 m，右岸一扣扣索長約65 m，二扣扣索長約228 m。全橋扣索用量：φ32(6×37S+FC)鋼索2 080 m。扣掛體系采用《通用結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件SAP2000》V14.1按空間桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

2.6起重索

起重索采用φ24(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa，鋼絲繩最小鋼繩破斷拉力為336 kN。按兩組主索前后4個(gè)吊點(diǎn)抬吊拱架，每個(gè)吊點(diǎn)采用1臺(tái)80 kN中速卷揚(yáng)機(jī)起吊，跑頭經(jīng)右岸塔頂及塔腳導(dǎo)向滑輪后進(jìn)入設(shè)置于塔后的起吊卷揚(yáng)機(jī)。全橋運(yùn)輸主索需4臺(tái)80 kN起吊卷揚(yáng)機(jī)，起吊卷揚(yáng)機(jī)容繩量應(yīng)不小于800 m。

按勁性骨架計(jì)算重量643.272 kN控制計(jì)算，起吊滑車組走4線布置，計(jì)算時(shí)考慮1.25倍吊點(diǎn)受力不均勻系數(shù)，計(jì)算跑頭拉力F=55.025 kN，張力安全系數(shù)K=6.11>[5]?？紤]接觸作用應(yīng)力σ=283.6 MPa，應(yīng) 力 全 系 數(shù)K=σmax/σ=

1 770/283.6=6.24>[3]。安全系數(shù)皆滿足要求。

全橋起重索φ24鋼索用量為4×850=3 400(m)。

2.7牽引索

牽引索采用φ124(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa，鋼繩最小破斷拉力為336 kN。牽引索每組主索設(shè)置一組，每組牽引滑車按來回線走3線布置(不含來回線通線)，設(shè)置1臺(tái)80 kN中快速卷揚(yáng)機(jī)牽引天跑車，跑頭經(jīng)右岸塔頂及塔腳導(dǎo)向滑輪后進(jìn)入牽引卷揚(yáng)機(jī)。全橋共需2臺(tái)80 kN牽引卷揚(yáng)機(jī)。前后兩臺(tái)天跑車之間采用2φ30(6×37S+FC 1 770 MPa)鋼繩進(jìn)行連接并同步。塔頂牽引導(dǎo)向滑輪連接固定千斤繩卡在主索后拉索上，使索力直接傳入錨碇。

牽引索牽引力由跑車運(yùn)行阻力、起吊索跑頭阻力、后牽引松弛張力三部分組成，按右岸及左岸拱腳段安裝、運(yùn)輸至索跨跨中共計(jì)算3個(gè)狀態(tài)的牽引力，最大牽引力發(fā)生在左岸拱腳就位階段，計(jì)算兩組共同的最大牽引力為329.515 kN，單個(gè)跑頭最大拉力F=59.534 kN，張力安全系數(shù)K=5.64>[5]。考慮接觸作用應(yīng)力σ=305 MPa，應(yīng)力安全系數(shù)K=σmax/σ=1 770/305=5.8>[3]。安全系數(shù)皆滿足要求。

全橋牽引索φ24鋼索用量為 2×1 280=2 560(m)。

2.8工作索起吊與牽引

工作索起吊采用φ19.5麻芯鋼索(6×37S+FC 1 700 MPa)，滑車組走3線布置，采用50 kN卷揚(yáng)機(jī)做起吊動(dòng)力。工作索牽引采用φ19.5麻芯鋼索(6×37S+FC 1700 MPa)，滑車組走2線布置(不含來回線通線)，采用50 kN卷揚(yáng)機(jī)牽引。

全橋工作索起吊牽引需50 kN中速卷揚(yáng)機(jī)4臺(tái)，φ19.5鋼索3 280 m。

2.9天跑車系統(tǒng)及起吊滑車組

全橋共有4個(gè)2線天跑車(每個(gè)跑車有跑車輪4個(gè))。跑車采用φ400鑄鋼輪，銷軸直徑為65 mm，肋板中部為2 mm×10 mm鋼板，邊板為10 mm厚鋼板，材質(zhì)為Q345。肋板之間采用M24套筒螺栓限位。

每個(gè)吊點(diǎn)采用2門20 t滑車組1付(全橋4付)，滑車組在市場上購置由專業(yè)起重設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品。

3　吊裝系統(tǒng)的施工

3.1塔架安裝

纜吊塔架為M型萬能桿件組拼結(jié)構(gòu)，塔架安裝靠人工散拼完成，利用獨(dú)腳拔桿配合卷揚(yáng)機(jī)滑車組提升萬能桿件。

塔架拼裝完成后，收緊風(fēng)纜，調(diào)正塔架軸線后再進(jìn)行主索、工作索等的安裝。

3.2導(dǎo)索、承重索的安裝

導(dǎo)索和承重索分別利用纜索吊機(jī)自身φ24起重索和牽引索。導(dǎo)索起循環(huán)牽引作用，而承重索則作為主索安裝時(shí)的承重結(jié)構(gòu)，在空中掛索過程中，將導(dǎo)索和承重索的垂度控制在L/20以上，以減少主索安裝過程中的牽引力。

3.3主索安裝

主索為φ56麻芯鋼絲繩，單重11.6 kg/m。首先將主索索盤置于右岸后錨索盤拖架上，利用塔架循環(huán)索將主索繩頭牽到塔頂，跨過主索索鞍，將繩頭與導(dǎo)索用繩卡連接，安裝滑鉤。起動(dòng)塔底部導(dǎo)索卷揚(yáng)機(jī)，將導(dǎo)索連同主索一起向跨中牽引，牽引的同時(shí)后面用卷揚(yáng)機(jī)放主繩，邊牽引邊安裝滑鉤，滑鉤間距為50 m，一直將主索牽至左岸錨梁，并將繩頭繞過主索錨固滑輪后用索卡固定，單根主索索卡數(shù)量為15個(gè)。此時(shí)右岸塔架頂也將主索臨時(shí)卡住，將主索從索盤中放出，在右岸安裝走4線滑車組，定滑輪錨固于主錨碇預(yù)埋件上，用卷揚(yáng)機(jī)作動(dòng)力，將滑車組與放出的主索繩頭連接，并用卷揚(yáng)機(jī)稍微帶上勁，然后將塔頂索卡放松索力轉(zhuǎn)換到滑車組上，隨后收回滑鉤。啟動(dòng)滑車組卷揚(yáng)機(jī)，將主索繩頭牽至右岸后錨，調(diào)整主索的安裝垂度為12.5 m，錨固主索繩頭。

3.4天車及起吊滑車組的安裝

利用塔架循環(huán)繩將天車散件吊上塔頂，逐個(gè)按圖安裝于主索上并相互聯(lián)接好聯(lián)桿，整個(gè)天車用千斤繩捎于塔頂附近，防止天車向跨中滑動(dòng)。利用導(dǎo)索將后錨處φ24鋼絲繩從索盤中牽上塔頂，起重繩走4線穿入上、下滑車組，并將滑車組另一側(cè)繞出的起重繩的繩頭固定于定滑車銷軸上。后錨處起重繩繞出索盤進(jìn)80 kN起重卷揚(yáng)機(jī)。

采用同樣的方法安裝另一臺(tái)天車及起吊滑車組，然后穿牽引索，牽引索按來回線布置，將牽引索在牽引卷揚(yáng)機(jī)滾筒上纏繞3～5圈，兩端頭分別經(jīng)過塔腳導(dǎo)向滑輪后進(jìn)入塔頂導(dǎo)向輪，右岸牽引走3線后將繩頭卡于右側(cè)天跑車軸上；另一繩頭經(jīng)右岸塔頭導(dǎo)向輪至左岸錨梁處導(dǎo)向輪走通線，然后走3線將繩頭卡于左側(cè)天跑車軸上，牽引索長度應(yīng)控制好，將系統(tǒng)松弛一側(cè)(后牽引)垂度控制在1/20左右。牽引索穿線完畢、放松天跑車臨時(shí)固定千斤繩，同時(shí)應(yīng)事先連接好前后跑車之間的2φ30連接繩，開動(dòng)80 kN牽引卷揚(yáng)機(jī)，慢慢前移天跑車。此時(shí)，纜索部分及天車和起吊滑車組安裝完畢。

4　勁性骨架的吊裝

4.1試吊方案

(1)根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定、結(jié)合本橋的實(shí)際情況，以本橋勁性骨架節(jié)段最大設(shè)計(jì)吊重G=643.272 kN為100%試吊重量，按50%G(322 kN)→100%G(643.272 kN)→120%G(772 kN)確定。

吊重物分別選用：20 m空心板邊板1塊(325 kN)→勁性骨架最重節(jié)段(643.272 kN)→勁性骨架最重節(jié)段+129 kN鋼筋等配重(772 kN)。重物行走完索跨全程后再回到起吊位置；試吊過程中，分別在起吊處、索跨跨中位置及兩岸拱腳位置做短暫停留(約5 min),以便觀測。

4.2勁性骨架的安裝方法

勁性骨架分5段吊裝，全橋勁性骨架共有5個(gè)吊裝節(jié)段。

勁性骨架在橋垂直下方組拼焊接成吊裝分段，經(jīng)檢驗(yàn)節(jié)段幾何參數(shù)、加工質(zhì)量及橫向連接情況符合設(shè)計(jì)要求后，準(zhǔn)備吊裝。

勁性骨架吊裝利用千斤繩捆綁吊裝，吊、扣點(diǎn)采用捆綁連接，吊扣點(diǎn)設(shè)置于距端頭6～8 m位置的上弦節(jié)點(diǎn)豎桿與腹桿交叉處?？鬯鹘酝ㄟ^30 tH板、轉(zhuǎn)向輪及扁擔(dān)梁、捆綁繩與勁性骨架上弦鋼管連接。捆綁千斤繩安全系數(shù)應(yīng)大于8，勁性骨架每個(gè)吊點(diǎn)采用φ32捆綁千斤繩，扣點(diǎn)采用φ38捆綁千斤繩。同時(shí)注意吊、扣點(diǎn)捆綁位置應(yīng)設(shè)置在腹桿之間的節(jié)點(diǎn)位置，防止捆綁繩前后滑移。

5　結(jié)　語

兩河口水電站大橋懸索吊裝采用的施工技術(shù)合理、有效，取得了較為滿意的效果，可為同類工程借鑒。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-05-20

U445.4;U445.3;U448.25

B

1001-2184(2016)04-0104-03

張瑞麟(1986-)，男，甘肅白銀人，項(xiàng)目機(jī)電物資部部長，助理工程師/中級(jí)經(jīng)濟(jì)師，學(xué)士，從事設(shè)備管理和機(jī)電工程管理.