懸索橋主纜緊纜機(jī)的研究與開發(fā)

鄧海毅

摘 要：懸索橋主纜是懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁的救生繩。在超大跨度橋梁施工中，對(duì)超大跨度主懸索橋進(jìn)行加固的索裝置設(shè)計(jì)是超大跨度橋梁施工中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定了超大跨度主懸索橋的施工質(zhì)量。橋梁性能和使用壽命緩慢，因此，在建設(shè)具有優(yōu)良跨度的懸索橋時(shí)，主索張緊裝置的科學(xué)合理設(shè)計(jì)尤為重要。本文對(duì)主懸索橋加勁肋索進(jìn)行深入研究，并詳細(xì)闡述其設(shè)計(jì)技巧，供同行參考。

關(guān)鍵詞：懸索橋;主纜緊纜機(jī);研究;開發(fā)

1主纜緊纜機(jī)總體結(jié)構(gòu)

1.1緊錮結(jié)構(gòu)

緊固裝置由緊固蹄、液壓千斤頂和緊固架組成。由于收纜裝置需要在主纜的制造地安裝使用，所以緊固架就變成了兩部分。安裝時(shí)，先用銷子將兩部分連接起來，將主纜繞成六邊形，然后通過4塊連接板將其擰在一起作為一個(gè)整體。緊固架使用6個(gè)液壓千斤頂，千斤頂安裝在可拆卸的六角緊固架上，緊固裝置和液壓系統(tǒng)安裝在移動(dòng)設(shè)備上，移動(dòng)設(shè)備頂部增加了平衡吊梁，以為設(shè)備系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行提供保證。

1.2移動(dòng)裝置

移動(dòng)裝置是纜索加強(qiáng)筋的操作部分，主要由大車、小車、車架和液壓牽引絞車組成。施工時(shí)，由于緊固裝置被主纜包圍，方便移動(dòng)設(shè)備使用可在主纜上行走的推車。MC尼龍滾輪制成，有利于保護(hù)主纜。纜索加強(qiáng)筋的運(yùn)動(dòng)是塔頂?shù)纳道鸵簤航g車本身的拉力的組合。離塔頂較遠(yuǎn)時(shí)，采用液壓絞盤自行牽引，接近塔頂時(shí)，可通過塔頂升降機(jī)牽引。為增加運(yùn)行穩(wěn)定性，收緊纜繩裝置設(shè)有平衡吊梁，通過獨(dú)輪車與吉步行塔的承重繩相連。

1.3液壓系統(tǒng)

在主纜緊纜機(jī)中，作為其動(dòng)力的一個(gè)組成部分，主要由兩套高、低壓泵組成，其中還包括由液壓泵站、高壓軟管、快換接頭、液控單向閥、換向閥等部件。

1.3.1液壓系統(tǒng)的操作

高壓油管進(jìn)回油快換接頭端開閉至上座同號(hào)快換接頭，控制采用二通閥。后液壓千斤頂?shù)纳炜s，是一個(gè)三通四通換向閥，用于控制相應(yīng)的液壓千斤頂處于工作或非工作狀態(tài)。檢查油路連接是否可靠，然后打開溢流閥（順時(shí)針?biāo)砷_），同時(shí)主反向閥手柄處于中間位置。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，在各操作位置轉(zhuǎn)動(dòng)三通四通反向閥手柄，然后順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)溢流閥泄壓旋鈕調(diào)節(jié)壓力。在抽油站正常啟動(dòng)位置，先將三位四通換向閥手柄撥到“伸出”位置，各二位二通換向閥手柄處于非工作位置。狀態(tài)并檢查是否可以設(shè)置抽油站。調(diào)整壓力;其次，如能正常調(diào)節(jié)壓力，將雙向換向閥手柄轉(zhuǎn)至工作位置，打開各液壓千斤頂;再次將三通換向閥手柄轉(zhuǎn)至“縮回”位，所有液壓千斤頂即可收回;最后，將主換向閥手柄轉(zhuǎn)至中間位置，所有液壓千斤頂均不工作，完成后，液壓千斤頂必須復(fù)位千斤頂并清除每個(gè)油路中的高壓油。

1.3.2緊固蹄的操作

在初壓階段，在低壓（5MPa）下拉緊電纜，使夾鉗輕輕接觸主電纜表面并相互接觸，然后增加壓力（35MPa）進(jìn)行加載（同步）。當(dāng)緊固蹄碰到調(diào)整好的位置時(shí)保持壓力。 當(dāng)工作壓力超過設(shè)定值時(shí)，油泵自動(dòng)關(guān)閉以起到保護(hù)的作用。

在初壓階段，如果工作壓力很大，6個(gè)緊固蹄的性能會(huì)不協(xié)調(diào)，如果緊固蹄與主纜表面接觸，則緊固蹄不平整，鋼電線變得容易。緩慢滲入鞋子是縫隙被割破或變形，所以要嚴(yán)格控制6個(gè)緊固蹄同時(shí)擠出。

1.4附屬機(jī)構(gòu)

附屬裝置包括基座、底板和吊籃。立柱用于安裝主框架和加勁肋行走機(jī)構(gòu)，適用于運(yùn)輸和放置緊纜機(jī)。底板可加配重塊，使緊纜機(jī)的重心在主索下方，使緊纜機(jī)在主索上行走時(shí)不會(huì)滾動(dòng)。緊纜機(jī)沿主纜爬行時(shí)，在塔頂附近行走時(shí)，車身傾斜角度較大。

2關(guān)鍵技術(shù)

2.1液壓系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

液壓控制系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)式換向閥，操作方便。超高壓控制，每個(gè)千斤頂可獨(dú)立或同時(shí)工作，液壓系統(tǒng)具有過載自動(dòng)保護(hù)功能。液壓泵站由兩套高低壓泵組成，當(dāng)系統(tǒng)壓力低（10MPa）時(shí)，系統(tǒng)流量增加（13.4升/分鐘），液壓缸高速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)壓力高（70兆帕），流量系統(tǒng)降低（每分鐘2.2升），液壓缸低速移動(dòng)，大大提高工作效率，滿足施工要求。

2.2緊纜機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

緊纜機(jī)反力架的結(jié)構(gòu)由之前的十二鑄鋼體改為六角焊接體，大大簡(jiǎn)化了加工工藝，車身結(jié)構(gòu)更加合理，不僅減輕了車身重量，而且還可以提高身體力量和免疫功能。機(jī)架與緊固蹄之間加有約束裝置，自動(dòng)控制液壓千斤頂?shù)倪\(yùn)動(dòng)，保證主纜成型，滿足制造工藝要求。緊固裝置由機(jī)器的液壓絞車承載，可保證緊纜機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行，防止塔頂絞車長時(shí)間牽引，具有靈活的特點(diǎn)。

2.3緊固裝置技術(shù)特點(diǎn)

重點(diǎn)是緊固蹄對(duì)外形進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效果，對(duì)緊固蹄的結(jié)構(gòu)造型進(jìn)行了改進(jìn)，形成了主拉線，為主纜線進(jìn)行波阿虎。緊固蹄的曲率半徑R主要受主纜直徑的影響，通過考慮緊固蹄結(jié)構(gòu)和孔隙率控制，在主纜孔隙率的情況下確定主纜的直徑。主纜的空隙率為 18%時(shí)，對(duì)緊固蹄的曲率半徑予以確定。

2.4移動(dòng)裝置的技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)于防傾斜裝置平衡吊梁的設(shè)置應(yīng)在重心降低的基礎(chǔ)上進(jìn)行，應(yīng)用鋼絲繩和貓道門對(duì)平衡吊梁兩端的承重繩利用滑車進(jìn)行了解，避免緊纜機(jī)出現(xiàn)左右搖擺的現(xiàn)象，為其裝置在實(shí)際運(yùn)用中的穩(wěn)定性提供保證。

3工作原理

將電纜架安裝在主電纜上后，車身由前后兩個(gè)滾輪支架支撐。主框架圍成正八邊形，用銷軸連接固定。為安全起見，使用滑輪將電纜加強(qiáng)件連接到平臺(tái)繩索承載繩，以防止車身傾斜。此時(shí)，索加強(qiáng)筋可在升力作用下沿主索行走。

緊纜機(jī)在進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，主要是對(duì)主電纜進(jìn)行移動(dòng)，當(dāng)其達(dá)到緊纜的位置時(shí)停止移動(dòng)，電動(dòng)泵站由電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，然后推進(jìn)手動(dòng)換向閥，使其到達(dá)千斤頂進(jìn)油的位置。在此過程中，由液壓千斤頂起到一定的推動(dòng)作用，推動(dòng)緊固蹄，確保其可以對(duì)主纜進(jìn)行固定。當(dāng)主纜的表面與壓緊蹄塊進(jìn)行接觸前，出現(xiàn)了較快的移動(dòng)，在壓力方面，液壓系統(tǒng)的值較低僅為2.5MPa。當(dāng)主纜的表面與壓緊蹄塊進(jìn)行接觸時(shí)，出現(xiàn)逐漸增加的壓力，當(dāng)其泵站設(shè)置的壓力達(dá)到最大的壓力值時(shí)停止，這一過程中就是主纜的拉緊過程。

泵站使用的反向閥具有保持中性壓力的功能。當(dāng)壓力增加到最大31.8 MPa時(shí)，手動(dòng)換向閥移動(dòng)到中間位置，然后關(guān)閉主電纜靠近蹄塊。進(jìn)行綁扎主纜的目的是為了保證液壓千斤頂卸荷后，剛性主纜幾乎保持圓形，并保持一定的自由空間比。綁扎完成后，將手動(dòng)換向閥移至千斤頂回油位置，將蹄塊回原位，然后用絞盤將電纜固定器拉至主電纜的下一個(gè)緊固位置。

4結(jié)語

簡(jiǎn)而言之，拉緊纜索是建造懸索橋上部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵過程。在收緊主纜時(shí)，自由空間的比例是質(zhì)量控制的目標(biāo)?？沼啾葲Q定了主纜成型后的直徑，直接影響懸索橋纜夾的安裝、主纜盤管的施工和主纜表面鋼絲的保護(hù)，具有重要意義。工況和使用場(chǎng)所要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作舒適、工作穩(wěn)定可靠，以保證施工質(zhì)量和工期。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢霄，賈麗君，肖汝誠.大跨徑懸索橋施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，24（01）：47-52.

[2]赫英，蔣敏杰.特大跨徑懸索橋主纜緊纜機(jī)設(shè)計(jì)與研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（24）：47.

[3]張念鋒.懸索橋主纜緊纜機(jī)的研究與開發(fā)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2012（01）：13-14.

[4]閆友聯(lián)，喻勝剛，張永福，張騰，彭武.潤揚(yáng)大橋懸索橋主纜緊纜施工[J].橋梁建設(shè)，2004（04）：44-46.

[5]張騰，閆友聯(lián).潤揚(yáng)長江公路大橋主纜緊纜機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)與研究[A].中國公路學(xué)會(huì).第二屆全國公路科技創(chuàng)新高層論壇論文集（上卷）[C].中國公路學(xué)會(huì)：中國公路學(xué)會(huì)，2004：5.