某懸索橋300 t纜載吊機(jī)機(jī)構(gòu)組成及安拆工藝分析

紀(jì)長春

（中交二航局第一工程有限公司，湖北武漢432200）

0 引言

目前懸索橋已發(fā)展成大跨度橋梁建設(shè)（1 000 m以上的）優(yōu)先考慮的橋型，隨著懸索橋架設(shè)跨度的不斷增大和普及，懸索橋箱梁架設(shè)將越來越困難，研究一系列能適應(yīng)各種地形的架設(shè)方法就很有必要。纜載吊機(jī)作為懸索橋箱梁的主要架設(shè)裝備，也越來越多地應(yīng)用到實(shí)際施工當(dāng)中，因此其安裝方式也影響到了整個(gè)工程的順利完成，本文主要介紹了一種300 t纜載吊機(jī)的機(jī)構(gòu)組成及安拆工藝。

1 工程概況

某工程為雙塔懸索橋，主橋跨度為580 m，大橋錨碇分別為重力錨、隧道錨；其鋼箱梁最大吊裝節(jié)段27.8 m×13 m，重約153.7 t；纜載吊機(jī)跨度為25.8 m，吊裝時(shí)最大荷載為165 t（含梁重、吊具、滑車組等），采用單臺纜載吊機(jī)通過分配梁四點(diǎn)吊裝鋼箱梁，纜載吊機(jī)為液壓卷揚(yáng)機(jī)提升式，安裝方便，提升能力較大，能滿足該橋鋼箱梁施工的要求。

2 纜載吊機(jī)簡介

2.1 機(jī)構(gòu)組成

如圖1所示，纜載吊機(jī)由梁體結(jié)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、索夾跨越系統(tǒng)等組成。

2.2 設(shè)備性能

纜載吊機(jī)的性能參數(shù)主要如下：整體提升能力300 t；工作最大坡度21.4°；平均行走速度2 m/min；提升速度2 m/min；下落速度2 m/min；運(yùn)行行走速度0.5 m/min；提升高度90 m；工作風(fēng)速25 m/s；抗風(fēng)風(fēng)速55 m/s；最大輪壓力17 t；最大下滑力30 t。

圖1 纜載吊機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 行走、固定

纜載吊機(jī)在主纜上行走采用“跨步方式”。在塔頂沿縱向各備一臺牽引能力100 kN卷揚(yáng)系統(tǒng)，作為吊機(jī)沿主纜向上行走的動力和向下行走的限制裝置，通過滑輪組、導(dǎo)向滑輪和固定于索夾的鋼絲繩托輥，連接于卷揚(yáng)機(jī)，另一端錨固在行走系統(tǒng)上。在吊機(jī)移動前，收緊卷揚(yáng)機(jī)，解開、收起吊機(jī)夾緊和抗剪裝置，直至完全懸空，逐漸將吊機(jī)荷載轉(zhuǎn)換至行走輪上，操作吊機(jī)沿主纜行走一個(gè)循環(huán)行走，重新落下夾緊裝置及抗剪裝置至主纜上。

纜載吊機(jī)行走至吊裝位置后，利用鎖定裝置固定在主纜上，鎖定裝置由三部分組成：（1）通過吊機(jī)兩端梁承壓-夾緊機(jī)構(gòu)夾住主纜；（2）拉緊輔助移動卷揚(yáng)系統(tǒng)；（3）在鄰近索夾兩側(cè)安裝調(diào)整墊片、抗剪塊及頂緊螺栓，頂緊索夾。

2.4 牽引系統(tǒng)

2.4.1 導(dǎo)輪組及滑輪組的布置

在靠近主塔側(cè)第一個(gè)索夾處安裝一個(gè)導(dǎo)向拖輪組3，牽引系統(tǒng)的定滑輪安裝在纜載吊機(jī)前方的第一個(gè)索夾處，在纜載吊機(jī)前第三個(gè)索夾處安裝導(dǎo)向拖輪組1，滑輪組與主纜鉸接，以便于調(diào)節(jié)鋼絲繩與滑輪之間的夾角達(dá)到理想狀態(tài)。將導(dǎo)向滑輪組2安裝在導(dǎo)向拖輪組1、3之間，且每隔2～3個(gè)索夾安裝一個(gè)導(dǎo)向滑輪組2。具體布置詳如圖2所示。

圖2 牽引、提升系統(tǒng)立面布置圖

2.4.2 牽引鋼絲繩纏繞

纜載吊機(jī)牽引鋼絲繩采用8倍率，鋼絲繩的規(guī)格型號根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選用φ22鋼絲繩，鋼絲繩從10 t卷揚(yáng)機(jī)中放出后經(jīng)過貓道上布置的導(dǎo)向滑輪組后纏入牽引定滑輪組以及牽引動滑輪組。

2.5 提升系統(tǒng)

2.5.1 導(dǎo)輪組及滑輪組的布置

提升系統(tǒng)在貓道上所需布置的導(dǎo)向滑輪組與牽引系統(tǒng)的一致，不同之處在于提升在塔頂門架處需布置一直徑為710 mm的轉(zhuǎn)向輪。具體布置詳如圖2所示。

2.5.2 提升鋼絲繩纏繞

提升卷揚(yáng)機(jī)采用主纜牽引系統(tǒng)所用250 kN卷揚(yáng)機(jī)，卷揚(yáng)機(jī)布置與主纜牽引系統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)布置一樣。

纜載吊機(jī)提升鋼絲繩采用6倍率，鋼絲繩的規(guī)格型號選用φ36鋼絲繩。將φ36鋼絲繩穿過塔頂門架轉(zhuǎn)向輪后經(jīng)過貓道上布置的導(dǎo)向滑輪組，纏入提升定滑輪組以及動滑輪組。

3 安裝工藝

3.1 纜載吊機(jī)安裝

當(dāng)主纜索夾安裝部分后，纜載吊機(jī)在牛軛、官山主塔塔頂主纜上采用塔吊和塔頂門架進(jìn)行拼裝。根據(jù)塔吊起重能力，按行走機(jī)構(gòu)、端梁、主梁、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、卷揚(yáng)機(jī)順序進(jìn)行安裝。纜載吊機(jī)各主要構(gòu)件重量如下：承壓裝置443 kg、抱緊裝置111 kg、端梁總成6 853 kg、主梁承重梁5 736 kg、主梁中間段13 800 kg、主梁中間段23 860 kg、牽引機(jī)構(gòu)1 943 kg、起升動滑輪組1 705 kg、起升定滑輪組2 285 kg。

根據(jù)纜載吊機(jī)安裝位置及現(xiàn)場情況，起重設(shè)備擬采用主塔250 t·m塔吊及塔頂門架上2臺10 t卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行安裝，70 t履帶吊在地面輔助作業(yè)的方案。

纜載吊機(jī)安裝步驟如下：

（1）將纜載吊機(jī)承壓裝置、抱緊裝置、端梁總成拼裝在一起（總重量為7.52 t），通過塔吊提升端梁，通過抱箍臨時(shí)固定于索夾位置（即抱箍螺栓不擰緊），并通過塔頂10 t卷揚(yáng)機(jī)將端梁中心緩慢拉至門架下方，用2根φ22鋼絲繩將端梁臨時(shí)固定在塔頂門架處，并將抱緊裝置固定主纜臨時(shí)索夾上，解除塔吊吊裝鋼絲繩。

（2）從塔頂門架10 t卷揚(yáng)機(jī)放出鋼絲繩，并將鋼絲繩穿過布置在主纜上的導(dǎo)向滑輪組后，纏入牽引定滑輪組以及動滑輪組。

（3）纜載吊機(jī)主梁分成四段（兩段端部承重梁和兩段中間梁段），在空地上將纜載吊機(jī)中間兩段主橫梁拼成整體，便于整體提升，拼裝的過程中采用扭力扳手進(jìn)行緊固，檢查高強(qiáng)螺栓是否牢固。

（4）將支座與主梁端部承重梁螺栓，利用塔吊提升主梁端部承重梁（5 736 kg），與主纜上端梁銷軸連接，待銷軸連接固定后，將事先固定在門架上的φ22鋼絲繩以及5 t手拉葫蘆牽至端部承重梁懸臂段用手拉葫蘆與主梁承重梁中間位置連接。

（5）將主梁中間梁段拼裝成一個(gè)整體，通過塔吊整體提升纜載吊機(jī)中間梁段，將梁段提升至上橫梁處，通過手拉葫蘆將中間梁段調(diào)平，在梁段上方掛上鋼絲繩及風(fēng)纜繩，再起吊至安裝位置，將主梁中間梁段一頭與主梁端部承重梁大致對齊，對齊后先將一頭臨時(shí)固定，再將主梁中間梁段另一頭與承重梁對齊固定，然后用高強(qiáng)螺栓以扭力扳手施擰固定。

（6）安裝液壓、電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)從上橫梁處接出，沿著主纜布置，在纜載吊機(jī)上布置轉(zhuǎn)輪，方便收放電纜。

（7）先將φ36鋼絲繩從25 t卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)放出，穿過布置在邊跨的導(dǎo)向拖輪組內(nèi)，在塔頂門架上布置轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，將φ36鋼絲繩穿過塔頂門架轉(zhuǎn)向輪后經(jīng)過貓道上布置的導(dǎo)向滑輪組，纏入提升定滑輪組以及動滑輪組。

（8）卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩與吊具連接，完成纜載吊機(jī)安裝。

3.2 纜載吊機(jī)調(diào)試及試驗(yàn)

纜載吊機(jī)調(diào)試：（1）根據(jù)產(chǎn)品使用說明書，對纜載吊機(jī)進(jìn)行全面調(diào)試，保證各種安全裝置的靈敏可靠；（2）根據(jù)起重機(jī)械試驗(yàn)規(guī)程和生產(chǎn)廠家的試驗(yàn)方法，配合廠家對設(shè)備進(jìn)行各種試驗(yàn)；（3）在試驗(yàn)完成且自檢合格后，報(bào)請主管部門進(jìn)行設(shè)備的檢測工作。

纜載吊機(jī)在使用前進(jìn)行靜載和動載試驗(yàn)，以驗(yàn)證其性能。試驗(yàn)采用鋼箱梁加配重塊進(jìn)行試吊，配重塊采用水箱。靜載試驗(yàn)采用額定荷載1.25的倍率，動荷載采用額定荷載1.1的倍率進(jìn)行試吊。

試驗(yàn)內(nèi)容：提升系統(tǒng)運(yùn)行、鋼結(jié)構(gòu)承載能力、連接件應(yīng)力、控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)等。

試驗(yàn)方法：（1）將纜載吊機(jī)行走至4#索夾位置處，下放吊具，通過履帶吊將水箱吊至鋼箱梁上，抽水至水箱內(nèi)至額定載重后，吊具與鋼箱梁連接；（2）仔細(xì)檢查纜載吊機(jī)各部件的連接情況，確認(rèn)無誤后，驅(qū)動纜載吊提升系統(tǒng)，緩緩垂直提升鋼箱梁；（3）根據(jù)提升機(jī)構(gòu)的測力裝置，推算纜載吊機(jī)吊點(diǎn)承受的荷載，對纜載吊機(jī)各部件進(jìn)行檢查，并做好記錄；（4）待配重全部由纜載吊機(jī)承擔(dān)，再次檢查，并做好記錄，配重離開支承面高度控制在10 cm內(nèi)，并穩(wěn)定60 min，經(jīng)檢查一切正常后放下配重；（5）將配重荷載逐步提速至設(shè)計(jì)提升速度，做動載試驗(yàn)；（6）試驗(yàn)時(shí)，測量纜載吊機(jī)主梁撓度變化。

3.3 纜載吊機(jī)拆除

纜載吊機(jī)拆除步驟與安裝步驟相反，拆除采用兩臺25 t汽車吊或履帶吊進(jìn)行作業(yè)。纜載吊機(jī)拆除步驟如下：

（1）兩臺纜載吊機(jī)完成合龍段吊裝后移至SJ22#、SJ24#索夾處；

（2）將吊具下放至鋼箱梁上，解除提升鋼絲繩與吊具之間的聯(lián)系，通過25 t卷揚(yáng)機(jī)回收φ36鋼絲繩，拆除提升系統(tǒng)定滑輪以及動滑輪；

（3）拆除液壓、電氣系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)沿著主纜回收電纜；

（4）通過兩臺吊車將主梁梁段提住，拆除主梁與端梁之間的聯(lián)系，同時(shí)起吊主梁至鋼箱梁橋面上，在橋面上主梁拆除連接螺栓，分節(jié)段運(yùn)回至后場；

（5）拆除行走構(gòu)件上的牽引鋼絲繩與構(gòu)件之間的聯(lián)系，并通過塔頂卷揚(yáng)機(jī)將其收回，拆除牽引系統(tǒng)動滑輪以及定滑輪；

（6）通過25 t汽車吊將端梁提住，拆除抱緊裝置，將端梁提至鋼箱梁橋面平板車上，運(yùn)至后場。

4 結(jié)語

運(yùn)用纜載吊機(jī)架設(shè)懸索橋的鋼箱梁，既能保證工程安全和質(zhì)量，又能確保工程進(jìn)度，后期也取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。