懸索橋鋼桁梁利用邊跨主纜起吊轉(zhuǎn)體施工技術(shù)

文/龐慶

1 工程概況

清江大橋采用單跨雙絞鋼桁架懸索橋方案，孔跨布置為2×25m(預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁)+420m(單跨雙絞懸索橋)+3×25m(預(yù)應(yīng)力混凝土T 梁)，主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股方法架設(shè)成纜，中跨主纜理論跨徑420m，主纜理論垂跨比定為1/9.6，兩根主纜中心間距13.3m,南、北邊跨主纜理論跨徑為120m。鋼桁梁由主桁架、上下平聯(lián)、橫向桁架組成。主桁架采用華倫式，桁架高3.6m，寬13.3m,標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長12m。

2 技術(shù)原理

懸索橋鋼桁梁利用邊跨主纜起吊轉(zhuǎn)體施工技術(shù)以既有主纜作為承重載體為主線思路，依托索夾、吊索為設(shè)計(jì)理念，采用4 套80t 滑車組兩兩結(jié)合組成上下游起吊系統(tǒng)，兩套起吊系統(tǒng)頂部定滑輪分別與主纜上臨時(shí)抱箍連接，底部動(dòng)滑輪采用鋼絲繩相互連接為一點(diǎn)，利用1 根單獨(dú)鋼絲繩將連為一點(diǎn)的動(dòng)滑輪與運(yùn)至該裝置下方的梁段連接在一起，同時(shí)啟動(dòng)上下游起吊系統(tǒng)，待梁段在提升裝置牽引下吊離運(yùn)梁平車后人工推動(dòng)梁段轉(zhuǎn)體90o后放在平車上運(yùn)至起吊點(diǎn)。

3 主要工序操作要點(diǎn)

3.1 方案設(shè)計(jì)

依托既有主纜為承重載體為主線思路，以索夾、吊索懸掛鋼桁梁為設(shè)計(jì)理念，在邊跨側(cè)主纜安裝自制臨時(shí)抱箍，滑輪組通過鋼絲繩懸掛在臨時(shí)抱箍吊耳上。通過卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)線滑輪組，利用臨時(shí)抱箍將定滑輪固定在主纜下方，采用鋼絲繩將兩動(dòng)滑輪連接成一點(diǎn)，在動(dòng)滑輪下懸掛1 根旋轉(zhuǎn)繩與鋼桁梁起吊捆綁繩連接，待鋼桁梁吊離運(yùn)梁平車后，人工推動(dòng)鋼桁梁實(shí)現(xiàn)在邊跨引橋橋面上轉(zhuǎn)體[1]。

整體布設(shè)：根據(jù)鋼桁梁自重計(jì)算，共設(shè)兩套起吊系統(tǒng)（單套起重量80t）。起吊系統(tǒng)的主繩采用Φ24 鋼絲繩繞4 門滑車組導(dǎo)滿8 線，設(shè)計(jì)吊裝重量為80t。將上下游起吊系統(tǒng)定滑輪拴接在主纜臨時(shí)抱箍吊耳內(nèi)，為滿足鋼桁梁具備一點(diǎn)起吊旋轉(zhuǎn)能力，將兩套起吊系統(tǒng)動(dòng)滑輪連接在一起，然后采用一根Φ50 鋼絲繩作為旋轉(zhuǎn)繩，將兩套動(dòng)滑輪與鋼桁梁連接在一起。啟動(dòng)提升卷揚(yáng)機(jī)，鋼桁梁起吊過程中通過觀察連接在一起的動(dòng)滑輪左右擺動(dòng)幅度來調(diào)整其提升速度。兩組起吊系統(tǒng)各用一臺(tái)10t卷揚(yáng)機(jī)作牽引動(dòng)力,10t 卷揚(yáng)機(jī)為主纜架設(shè)時(shí)安裝卷揚(yáng)機(jī)[2]。

3.2 材料準(zhǔn)備

3.2.1 臨時(shí)抱箍加工制作

根據(jù)索夾為設(shè)計(jì)理念，采用鋼板加工臨時(shí)抱箍，臨時(shí)抱箍分為上下兩部分，上下兩部分依靠兩側(cè)8 顆30 的8.8 級高強(qiáng)螺栓連接，臨時(shí)抱箍底部設(shè)吊耳。臨時(shí)抱箍為鋼桁梁加工制作專業(yè)分包隊(duì)伍場內(nèi)加工，制作材料采用Q345B，加工包括數(shù)控切割、冷彎曲、焊接施工工藝；焊接主要包括部件和整裝配焊接，工藝包括邊緣清理、裝配、焊接。

3.2.2 制作鋼絲繩

利用穿插工藝準(zhǔn)備兩端帶吊環(huán)鋼絲繩：長度為6m的Φ24 鍍鋅鋼絲繩2 根；長度為3m 的Φ28 鍍鋅鋼絲繩1 根；長度為6m 的Φ50 鍍鋅鋼絲繩1 根；Φ28 鍍鋅鋼絲繩1 根；Φ36 鍍鋅鋼絲繩4 根。

3.2.3 滑車組繞線

滑車組為索鞍吊裝過程中使用，在橋面上人工拉動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩將4 門滑車導(dǎo)滿線，進(jìn)繩方向由定滑輪進(jìn)入。

3.3 臨時(shí)抱箍安裝

利用塔吊將臨時(shí)抱箍安裝在邊跨側(cè)主纜上，為防止抱箍與主纜接觸有磨損，在主纜外側(cè)纏繞一層膠皮。臨時(shí)抱箍安裝位置選擇抵靠在邊跨側(cè)索夾上側(cè)，防止其受力下滑。

安裝前，首先將1cm 膠皮環(huán)繞在安裝臨時(shí)抱箍位置主纜表面，采用膠帶臨時(shí)固定。利用塔吊將上半部臨時(shí)抱箍安裝在膠皮上臨時(shí)穩(wěn)固，再采用塔吊將臨時(shí)抱箍下半部吊至安裝位置，采用葫蘆配合安裝，慢慢使臨時(shí)抱箍上下部分螺栓眼合龍，分別將8 顆8.8 級高強(qiáng)螺栓擰緊。螺栓施擰過程采用電動(dòng)扳手，按規(guī)范要求進(jìn)行初凝、終凝。臨時(shí)抱箍安裝時(shí)，為防止臨時(shí)抱箍下滑，盡可能靠近邊跨側(cè)索夾頂部[3]。

3.4 轉(zhuǎn)體起吊系統(tǒng)安裝

3.4.1 利用55t 卸扣安裝在臨時(shí)抱箍吊耳內(nèi)，讓其自由下垂；將兩端帶吊環(huán)長度為6mΦ24 的鍍鋅鋼絲繩纏繞3 圈后一端固定在臨時(shí)抱箍吊耳下的55t 卸扣內(nèi)，一端自由下垂穿過貓道面網(wǎng)。

3.4.2 將橋面上布滿8 線的一套4 門80t 滑輪組利用塔吊提升，采用55t 卸扣使其與臨時(shí)抱箍連接的鋼絲繩連接，確保定滑輪位于主纜下方且處于貓道面網(wǎng)下方，動(dòng)滑輪處于橋面上，組成上游起吊系統(tǒng)，采用同樣方法組成下游起吊系統(tǒng)。

3.4.3 利用1 根長度為3m 的Φ28 鍍鋅鋼絲繩纏繞4 圈將上下游起吊系統(tǒng)的80t 動(dòng)滑輪吊鉤拴在一起。

3.4.4 利用55t 卸扣將1 根兩端帶吊環(huán)長度為6m的Φ50 鍍鋅鋼絲繩與兩個(gè)拴在一起的80t 動(dòng)滑輪掛鉤下鋼絲繩連接在一起組成轉(zhuǎn)體系統(tǒng)。

3.4.5 將4 根兩端帶吊環(huán)長度為6mΦ36 鍍鋅鋼絲繩一端利用55t 卸扣與長度為6m 的Φ50 鍍鋅鋼絲繩吊環(huán)連接在一起后同時(shí)啟動(dòng)上下游卷揚(yáng)機(jī)提升動(dòng)滑輪，待轉(zhuǎn)體Φ50 鋼絲繩端部高于鋼桁梁高度后停止卷揚(yáng)機(jī)提升。

4.5 梁段拼裝

在清江大橋錨后側(cè)路基布設(shè)鋼桁梁拼裝場，利用80t 龍門吊完成標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段鋼桁梁拼裝，為保證鋼桁梁能夠橫橋向通過主纜間距，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段之間抗風(fēng)穩(wěn)定板、斜腹桿等部分桿件暫不拼裝。鋼桁梁拼裝過程中采用“2+1”拼裝模式控制其成橋線形，拼裝過程通過“三檢”制嚴(yán)格控制胎架頂面標(biāo)高。

4.6 鋼桁梁運(yùn)輸

4.6.1 貓道承重繩體系轉(zhuǎn)換

貓道內(nèi)凈距寬度為10.3m，鋼桁梁橫向?qū)挾葹?1.98m，為保證鋼桁梁運(yùn)輸過程中順利通過貓道凈距。需將貓道內(nèi)側(cè)3 根承重繩在鋼桁梁運(yùn)輸高度內(nèi)轉(zhuǎn)換到外側(cè)。轉(zhuǎn)換工藝流程如下：在散索鞍處靠近滿足鋼桁梁運(yùn)輸高度的索夾正下方貓道面網(wǎng)上各設(shè)置一根橫梁，從貓道承重繩下方向上用U 型螺栓將承重繩與橫梁固定；將兩根75 角鋼制作的拉桿下端分別與橫梁的兩端通過螺栓連接，兩根拉桿的上端分別與貓道正上方索夾的兩側(cè)通過螺栓連接；拆除欲改移變位的貓道內(nèi)側(cè)3 根承重繩上面的貓道面網(wǎng)層，再將其面網(wǎng)整體向外側(cè)平移固定，再逐根松掉內(nèi)側(cè)的3 根承重繩；將貓道內(nèi)側(cè)的3 根承重繩從橫梁處向外側(cè)平移，分別與外側(cè)的3 根承重繩連接牢固。

4.6.2 鋼桁梁從拼裝場運(yùn)至轉(zhuǎn)體點(diǎn)下方

鋼桁梁從拼裝場運(yùn)至起吊點(diǎn)采用軌道運(yùn)輸，拼裝場至起吊點(diǎn)按6m 間距布設(shè)軌道，軌道基礎(chǔ)采用混凝土澆筑。自制運(yùn)梁平車安裝在軌道上方，利用龍門吊將待運(yùn)輸鋼桁梁放在平車上，啟動(dòng)電機(jī)，平車沿軌道將鋼桁梁運(yùn)送至轉(zhuǎn)體點(diǎn)正下方。龍門吊將鋼桁梁放在運(yùn)梁平車時(shí)應(yīng)注意鋼桁梁所處位置，確保鋼桁梁能順利通過主纜間距。

4.7 鋼桁梁轉(zhuǎn)體

待鋼桁梁運(yùn)至引橋轉(zhuǎn)體點(diǎn)正下方時(shí)，將4 根長度為6m 的Φ36 鋼絲繩底部與鋼桁梁下主玄桿捆綁，鋼絲繩與鋼桁梁玄桿棱角接觸部位均鋪設(shè)過度鋼管圓弧。檢查各項(xiàng)工序具備起吊條件后，同時(shí)啟動(dòng)上下游提升卷揚(yáng)機(jī)，在牽引繩帶動(dòng)組合動(dòng)滑輪提升過程中觀察其左右偏移情況來調(diào)整上下游卷揚(yáng)機(jī)提升速度；待鋼桁梁底部離開運(yùn)梁平車大約10cm 后停止卷揚(yáng)機(jī)。人工推鋼桁梁使其慢慢轉(zhuǎn)體90o后扶穩(wěn)。同時(shí)啟動(dòng)上下游卷揚(yáng)機(jī)慢慢下放，下放過程中人工扶穩(wěn)，通過上下游卷揚(yáng)機(jī)下放速度調(diào)節(jié)鋼桁梁左右位置，確保鋼桁梁運(yùn)輸過程中能穿過主塔，待鋼桁梁與平車接觸后穩(wěn)定后解除4 根Φ36 起吊繩。

4.8 鋼桁梁運(yùn)至起吊點(diǎn)

鋼桁梁在平車放穩(wěn)后，解除起吊捆綁繩，利用塔吊將鋼桁梁未安裝的抗風(fēng)穩(wěn)定板、斜腹桿等部分桿件全部安裝到位，為防止桿件懸挑時(shí)間過長影響其形變，此部分桿件安裝時(shí)采用螺栓配合沖釘臨時(shí)鉸接。待各項(xiàng)工作準(zhǔn)備結(jié)束后，啟動(dòng)運(yùn)梁平車，將鋼桁梁運(yùn)至起吊平臺(tái)等待起吊。

4.9 鋼桁梁邊跨主纜起吊轉(zhuǎn)體系統(tǒng)拆除

待全部鋼桁梁轉(zhuǎn)體結(jié)束后，利用塔吊將此系統(tǒng)拆除。拆除施工技術(shù)如下：

利用卷揚(yáng)機(jī)讓轉(zhuǎn)體起吊系統(tǒng)的動(dòng)滑輪受向下的力落在橋面上。定滑輪上安裝2 根5t 吊帶，一根吊帶從貓道面網(wǎng)孔放在貓道上，另一根吊帶從貓道外側(cè)臨時(shí)固定在扶手繩上。首先利用塔吊將定滑輪起吊，確保連接卸扣不再受力，拆除卸扣，使定滑輪與臨時(shí)抱箍分離，然后將從貓道面網(wǎng)孔穿過的吊帶利用卸扣固定在主纜上，塔吊下放，讓定滑輪及鋼絲繩全部受力在主纜上。塔吊轉(zhuǎn)動(dòng)，吊鉤與貓道外側(cè)扶手繩吊帶連接，吊鉤提升，當(dāng)拴在主纜上的吊帶不受力時(shí)將其解除，塔吊下放，將其一側(cè)起吊系統(tǒng)放在橋面上，將貓道孔洞利用網(wǎng)片封堵。采用同樣方法將另一側(cè)起吊系統(tǒng)拆除后放在橋面，將貓道孔洞利用網(wǎng)片進(jìn)行封堵。利用扳手將臨時(shí)抱箍螺栓擰逐步擰松，使臨時(shí)抱箍上下部分離，采用尼龍繩將臨時(shí)抱箍下半部采用“騎馬”形式放在主纜上，將螺栓全部松掉，利用塔吊將上半部吊離后，再將下半部吊離。起吊系統(tǒng)在橋面解體后，將鋼絲繩收回卷揚(yáng)機(jī)，滑輪組組裝好后放置倉庫備下次使用。

5 結(jié)語

本文在鋼桁梁轉(zhuǎn)體施工時(shí)以既有主纜作為承重載體為主線思路，依托索夾、吊索為設(shè)計(jì)理念，通過卷揚(yáng)機(jī)導(dǎo)線滑輪組，利用臨時(shí)抱箍將定滑輪固定在主纜下方，利用鋼絲繩將兩動(dòng)滑輪連接成一點(diǎn)，在動(dòng)滑輪下掛1 根旋轉(zhuǎn)繩與鋼桁梁起吊捆綁繩連接，待鋼桁梁吊離運(yùn)梁平車后，在人工推動(dòng)作用下實(shí)現(xiàn)鋼桁梁在邊跨側(cè)橋面上轉(zhuǎn)體。此創(chuàng)新技術(shù)在清江大橋鋼桁梁轉(zhuǎn)體時(shí)發(fā)揮了提質(zhì)增效作用；整套轉(zhuǎn)體裝置利用主纜架設(shè)時(shí)材料設(shè)備，節(jié)約了施工成本；鋼桁梁整個(gè)轉(zhuǎn)體過程全部在地面完成，保證了施工安全，并對以后懸索橋鋼桁梁轉(zhuǎn)體施工具有重大意義。