纜索吊裝施工法蘭盤連接加固措施研究

彭 松

(重慶交通大學(xué)，重慶 400000)

0 引 言

纜索吊裝施工法作為橋梁施工中一種比較常見的施工方法，隨著我國公路橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，其施工工藝不斷改進(jìn)和完善，被廣泛應(yīng)用于大跨度拱橋施工中。塔架結(jié)構(gòu)作為纜索吊裝系統(tǒng)中關(guān)鍵的一部分，通常采用立柱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段通過法蘭盤連接拼裝成整體，法蘭盤質(zhì)量的好壞直接決定了整個(gè)纜索吊裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。但是，實(shí)際施工中，法蘭盤質(zhì)量往往達(dá)不到施工質(zhì)量要求，存在脫空、鼓包等問題，在施工過程中存在一定的安全隱患。本文以團(tuán)結(jié)特大橋纜索吊裝施工項(xiàng)目為工程背景，主要針對塔柱系統(tǒng)法蘭盤連接存在脫空問題后，通過采用焊接碼板的方式加固連接，以達(dá)到安全施工的目的，可為同類型塔架問題提供參考依據(jù)。

1 工程概況

團(tuán)結(jié)特大橋主橋安裝采用無支架纜索吊裝工藝、斜拉扣掛懸拼施工，吊塔與下塔柱分離布置。纜索吊裝系統(tǒng)由吊裝塔架支承系統(tǒng)、承重主纜系統(tǒng)、起吊跑車運(yùn)行系統(tǒng)及錨碇錨固系統(tǒng)組成；斜拉扣掛系統(tǒng)由主拱圈扣掛系統(tǒng)、下塔柱(利用兩岸交界墩)和下塔柱平衡穩(wěn)定系統(tǒng)三部分組成，其中主拱圈扣掛系統(tǒng)由拱圈上錨固點(diǎn)、鋼鉸線扣索組成，下塔柱平衡系統(tǒng)由地錨及鋼絞線背索組成，扣索及背索的張拉端均設(shè)置在下塔柱上。纜索吊裝系統(tǒng)布置如圖1所示。

圖1 纜索吊裝系統(tǒng)布置圖

塔柱主要由上塔柱與下塔柱組成，上塔柱與下塔柱采用4根外徑500 mm，壁厚為16 mm的鋼管組拼而成。上塔柱與下塔柱通過涂刷不用顏色的面漆進(jìn)行區(qū)分，上塔柱與下塔柱之間通過活動(dòng)鉸連接。

2 塔柱法蘭盤連接問題

纜塔系統(tǒng)通過各個(gè)塔架立柱節(jié)段拼裝而成，分為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段、調(diào)節(jié)節(jié)段、錨箱節(jié)段和轉(zhuǎn)換節(jié)段。立柱均采用4根500×16 mmQ345c鋼管，上、下均設(shè)置20 mm厚法蘭盤，通過12個(gè)M24高強(qiáng)度承壓型螺栓連接。各階段連接如圖2所示。

圖2 節(jié)段立柱連接示意圖

由于受到材料、制造工藝、器具運(yùn)輸、安裝工藝等因素影響，在實(shí)際的施工過程中發(fā)現(xiàn)法蘭盤存在脫落的問題，導(dǎo)致兩節(jié)段法蘭盤連接平面不水平，12個(gè)高強(qiáng)螺栓無法全部安裝，使得兩節(jié)段間連接強(qiáng)度不滿足施工要求，若采用全部更換問題法蘭盤的措施，則需耗費(fèi)大量時(shí)間，延長工期，同時(shí)也會(huì)提高工程造價(jià)。為了解決這一問題，采用在問題法蘭盤四周焊接碼板的方式來加固連接，使其達(dá)到強(qiáng)度滿足施工要求。

3 建模計(jì)算

本文采用大型有限元專業(yè)分析軟件ANSYS子模塊Workbench進(jìn)行建模計(jì)算，驗(yàn)證采用此加固方法是否可行。為簡化建模，本文僅取出一根塔架立柱進(jìn)行分析。

首先使用CAD軟件建立塔架立柱3D模型，在建模時(shí)，為了使計(jì)算結(jié)果偏安全，讓上下兩節(jié)段立柱完全脫空，在法蘭盤四周均勻焊接6塊碼板進(jìn)行加固。碼板均采用30 mm厚度的Q345鋼板。碼板布置如圖3所示。

圖3 碼板加固示意圖

將CAD中建立的3D模型導(dǎo)入到Workbench中進(jìn)行計(jì)算。使用網(wǎng)格劃分功能，將構(gòu)件網(wǎng)格劃分為50 mm，添加約束條件和荷載。添加荷載的數(shù)值大小通過Midas/civil整體模型中提出換算得到，如圖4所示。所需參數(shù)設(shè)置完成后，軟件開始計(jì)算，計(jì)算得到構(gòu)件最大位移結(jié)果和應(yīng)力結(jié)果如圖5、6所示。

圖4 立柱計(jì)算示意圖

圖5 位移計(jì)算結(jié)果

圖6 應(yīng)力計(jì)算結(jié)果

通過計(jì)算結(jié)果可知，構(gòu)件最大變形為3.54 mm，焊接碼板處應(yīng)力最大為280 MPa小于Q345鋼材規(guī)定的300 MPa，均滿足規(guī)范要求。結(jié)果證明采用焊接碼板加固問題法蘭盤的方法可行，能滿足施工要求。

4 結(jié) 語

纜索吊裝施工工藝越發(fā)成熟，大量被應(yīng)用于大跨徑鋼管混凝土拱橋施工中，法蘭盤作為塔架立柱連接最常用的方式之一，在橋梁建設(shè)中必不可缺。在施工過程中，法蘭盤出現(xiàn)脫空、鼓包等問題不可避免，本文采用焊接碼板的方法來加固法蘭盤，從而使其能滿足施工要求。計(jì)算結(jié)果表明，采用焊接碼板加固法蘭盤的方法是可行的，能使存在問題的法蘭盤滿足施工要求，節(jié)省了施工成本和工期，可為同類型塔架問題提供參考依據(jù)。