懸索橋施工貓道的設(shè)計與施工.doc

懸索橋施工貓道的設(shè)計與施工第38卷第10期VOl,38l1.1O鐵道技術(shù)監(jiān)督IAll,(JLAI1l,(J(),IIt【)J磷究與支流,f:,l,t,lf,懸索橋施工貓道的設(shè)計與施工楊江朋,苗蘭弟(陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西渭南714000)摘要:貓道作為大跨懸索橋纜索系統(tǒng)架設(shè)的關(guān)鍵操作平臺,在懸索橋的施工過程中具有重要的作用.施工貓道不僅是進(jìn)行高空施工的腳手架,而且是懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工的重要組成部分.以佛山平勝大橋為例,對懸索橋施工貓道的設(shè)計與施工方法進(jìn)行了分析研究,為同類橋梁進(jìn)行借鑒.關(guān)鍵詞:懸索橋;橋梁施工;貓道設(shè)計;施工中圖分類號:U245文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1006-9178(2010)10-0039031概述2貓道設(shè)計佛山平勝大橋的主橋為獨塔單跨四索面懸索橋,主跨跨徑為350m,采用鋼加筋箱梁;錨跨為現(xiàn)澆砼箱梁;主塔為三柱式,高138.75nl.主纜主跨計算跨徑為350m,錨跨計算跨徑為270m.每根主纜采用127絲,直徑為5.1mm的高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲,共48束.主纜長度約為670m,全橋合計4根主纜佛山平勝大橋共設(shè)4條貓道作為主纜的施工平臺,每條貓道長610m,寬3.6m,并在每幅橋2條貓道之間設(shè)置橫向抗風(fēng)連接天橋,作為貓道之間施工人員的行走通道.貓道斷面布置如圖1所示.2.1設(shè)計原則貓道設(shè)計應(yīng)遵循構(gòu)造簡捷,施工方便,安全可靠,經(jīng)濟(jì)合理的原則.貓道面的線形應(yīng)平行于主纜空載線形,并與其保持一定的間距,盡量減輕自重,減少受風(fēng)面積.具有操作安全可靠,并能滿足索股牽引,主纜箍緊等機(jī)械作業(yè)所需要的工作面和凈空,以及強(qiáng)度和剛度的要求.同時,要求安裝和拆卸方便快捷,選材經(jīng)濟(jì)且利于防火.另外,貓道不能對塔,錨碇和主纜產(chǎn)生附加的影響1.2.2貓道結(jié)構(gòu)形式貓道由承重索,橫梁,扶手,面層,索股牽引收稿日期:2OlO一04一Ol作者簡介:楊江朋,講師單位:mm圖1貓道斷面布置系統(tǒng)和橫向走道等組成.(1)承重索.承重索采用37絲直徑為5.1mm平行鋼絲.正六邊形排列.外擠PE保護(hù)層,每條貓道由6根承重索組成.選用鋼絲強(qiáng)度為1570MPa.單根承重索拉斷拉力為F=I140kN,6840kN.承重索兩端采用冷鑄錨,分2段制作.承重索在塔端連續(xù),安裝時通過預(yù)先在主塔上橫梁處埋設(shè)的直徑為50mm的鋼管孔道,在主20lO10jJ(總288剴)?39?跨距離主塔橫梁的2.7m處用吊耳錨連接.在主梁通過預(yù)先埋設(shè)的預(yù)埋件焊接連接耳板,用吊耳拉桿通過鋼橫梁與承重索連接.(2)貓道橫梁.貓道橫梁分2種,一種是由l2槽鋼組成,每根槽鋼長3.6m,每道間距為6ITI,用u型螺栓固定在承重索上.主纜緊纜完成后.通過橫梁用鋼絲繩懸掛在主纜,進(jìn)行貓道體系轉(zhuǎn)換.另一種是由直徑為48mm3.5m的鋼管組成,問距為2m,同樣用U型螺栓固定在承重索上.(3)扶手.扶手由扶手立柱和扶手繩組成.立柱采用63ram40lllm不等邊角鋼,高1.2m.共設(shè)3道扶手繩,頂層采用鋼絞線外擠PE護(hù)套,下面2層采用直徑為7mm的鋼絲(4)貓道面層.貓道面層為一層5mm鋼板制成的75mill75113133.鋼板網(wǎng).固定在承重索上面.底下及扶手兩側(cè)用安全網(wǎng)維護(hù).(5)索股牽引系統(tǒng).主要由拉索拖輪,錨頭小車木走道及防滑木條組成.拉索拖輪采用尼龍橡膠輪,在貓道上每3m處設(shè)置1個,作為主纜索股牽引,行走通道.在拖輪兩側(cè)用木板鋪設(shè)2條走道,方便錨頭小車通過.在貓道無橫梁區(qū)段,每50cm處設(shè)置1個木條作為防滑設(shè)施,為索股牽引時方便操作人員行走,起到貓道的安全功能.(6)橫向走道.每幅橋設(shè)置3條橫向通道,其中主跨設(shè)置2道天橋.邊跨設(shè)置1道天橋.2.3貓道計算2.3.1貓道承重索長度計算貓道施工線形平行主索空纜線形中心線,方便索股架設(shè)及后續(xù)主纜緊纜和安裝索夾的需要.貓道面架設(shè)標(biāo)高計算采用主索空纜線形,主纜邊,主跨跨中標(biāo)高下1.3m處的標(biāo)高,即H=74.926m,H2=63.617m,H,H:分別為主纜邊,主跨跨中里程處貓道面的標(biāo)高.根據(jù)貓道索長計算公式可求出邊主跨貓道承重索長度.2447,一,f1+一一一l22444f2L38L5,J,J一/式中,S為承重索長度,m:L為塔梁計算點之間的水平距離,m;C為塔梁計算點之間的高差,m;廠為垂度,m.貓道承重索長度計算結(jié)果見表1.表1貓道承重索長度計算結(jié)果nl?40?2.3.2荷載組合及驗算驗算的構(gòu)件包括有承重索,預(yù)埋件,調(diào)節(jié)鋼橫梁,調(diào)節(jié)螺栓及橫向走道等.驗算采用2種荷載組合:一種為結(jié)構(gòu)恒載+施工荷載(人員+被架設(shè)的主纜單元索股);另一種為結(jié)構(gòu)恒載+風(fēng)載.對貓道邊,主跨承重索荷載的計算結(jié)果見表2.表2主纜施工貓道承重索荷載驗算表表2中,荷載1為結(jié)構(gòu)恒載,荷載2為施工荷載.荷載3為偶然荷載(風(fēng)荷載).根據(jù)表1,表2承重索長度與驗算荷載結(jié)果,可以進(jìn)行貓道承重索裸索狀態(tài)下架設(shè)標(biāo)高計算.首先計算承重索在主塔處水平力.保證索塔水平受力平衡,繼而計算出貓道無應(yīng)力狀態(tài)的索長,最后確定架設(shè)標(biāo)高.3貓道施工3.1貓道施工工序貓道施工工序為塔梁預(yù)埋件安裝一耳板焊接鋼橫梁及調(diào)節(jié)螺桿安裝一承重索安裝一索梁連接一承重索力,索的垂度調(diào)整一貓道面網(wǎng),橫梁和扶手安裝一索股牽引系統(tǒng)安裝一安裝安全網(wǎng)一貓道之間垂度調(diào)整一橫向天橋安裝貓道驗收,使用3.3.2技術(shù)要求貓道作為主纜安裝的重要施工設(shè)施(圖2),施工中必須滿足設(shè)計要求.施工前必須對承重索(包括錨頭)制作質(zhì)量,預(yù)埋件安裝,耳板焊接性能等進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查.貓道面層從塔頂向邊,主跨方向鋪設(shè),4條貓道要對稱,平衡地架設(shè).貓道架設(shè)時做到邊,主跨對稱施工,減少對塔的變形的影響.監(jiān)測塔的偏移量,控制裸塔塔頂變形及扭轉(zhuǎn)在設(shè)計允許范圍內(nèi).貓道承重索架設(shè)后要進(jìn)行線形調(diào)整,應(yīng)預(yù)留1m以上的可調(diào)長度,各根索的跨中標(biāo)高相對誤差應(yīng)控制在30mm內(nèi),保證調(diào)節(jié)螺桿長度與索力一致.鐵道技術(shù)監(jiān)督圖2懸索橋貓道3-3承重索,貓道面層,索股牽引系統(tǒng)及橫向走道的安裝3.3.1承重索在承重索安裝之前,首先在預(yù)埋件上測量放線.焊接耳板,安裝調(diào)節(jié)螺桿和過渡鋼橫梁.貓道承重索每根索分2段制作,一段承重索兩端設(shè)置錨頭.用于主跨:另一段承重索一端設(shè)置錨頭.另一端暫時不設(shè)錨頭,方便穿越索塔預(yù)留孔道用,用于邊跨,成圈包裝運輸?shù)綐蛎嫔?安裝時,首先將邊跨側(cè)承重索放置在展索盤內(nèi).用卷揚(yáng)機(jī)將不設(shè)錨頭端拉索沿拖輪軌道牽引至主塔附近.然后用塔吊提升到塔頂,施工人員在塔頂作業(yè)平臺將貓道索穿越過塔頂預(yù)留管道,拉索端部伸出2.7m后停止,將主跨側(cè)靠近塔頂處貓道索用夾頭鎖死,然后將邊跨側(cè)24根承重索依次拖拉到位.在主跨側(cè)塔頂處灌注貓道索錨頭,錨頭為冷鑄錨,待達(dá)到強(qiáng)度后,即可拖拉主跨側(cè)承重索,牽引方式與邊跨側(cè)相同.最后用吊耳錨連接,直至全部主跨側(cè)承重索牽引完畢.用卷揚(yáng)機(jī)同時拖拉邊,主跨貓道索另一端錨頭,牽引至過渡鋼橫梁處,穿過橫梁后旋上錨頭螺母為了使貓道承重索能夠滿足設(shè)計要求,在安裝完承重索后,必須對裸索進(jìn)行線形調(diào)整,根據(jù)測量觀測結(jié)果,用千斤頂調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿長度來控制貓道垂度,直至達(dá)到設(shè)計要求.3.3.2貓道面層貓道面層從塔頂向兩邊同時安裝,通過固定在承重索上并可以在其上面行走的小車來運輸.首先,制作運輸小車,通過塔頂設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)來牽引和放松運輸小車.將貓道面層放置在小車上面,然后啟動卷揚(yáng)機(jī)將貓道面層運輸?shù)剿敻浇?也可通過塔吊幫助進(jìn)行.操作人員安裝貓道橫梁和扶手,鋪設(shè)貓道面網(wǎng),逐步向下安裝,直至安裝到兩側(cè)貓道過渡橫梁處.3.3.3索股牽引系統(tǒng)牽引系統(tǒng)安裝主要是安裝拉索拖輪,錨頭小車木走道,防滑木條及貓道施工門架.安裝時用綁扎鐵絲固定在貓道面網(wǎng)上,同時,要注意與塔頂過渡段及兩側(cè)錨跨處軌道順接,保證拖拉主索時安全可靠.3.3.4橫向走道在已鋪設(shè)完成面層結(jié)構(gòu)的貓道上安裝導(dǎo)向滑車,卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩引導(dǎo)到天橋安裝位置后,將鋼絲繩放到橋面上與天橋連接.2條貓道上的卷揚(yáng)機(jī)將天橋同步提升到貓道承重索附近,再用u型螺栓將天橋扣在2條貓道橫梁上.為使天橋走道處于水平狀態(tài),在天橋上玄桿與貓道橫梁之間的u型螺栓上要襯墊木塊.4結(jié)語佛山平勝大橋貓道設(shè)計用高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲代替原有鋼絲繩,減少了承重索加工繁雜的程序,減少加工成本.貓道結(jié)構(gòu)受力安全性和穩(wěn)定性也得到保障.在施工上,該橋梁貓道更新了施工工藝,取消了軌道索,使錨頭小車直接在貓道上行走,簡化了施工,提高了主纜索股架設(shè)速度.全橋192根索股平均每天以1012根進(jìn)行架設(shè),在不到20d的時間里全部完成主纜架設(shè)施工任務(wù).作為自錨式懸索橋,貓道施工有其獨特特點.承重索牽引拖拉可以在橋面上進(jìn)行,且不受地形等因素的影響.參考文獻(xiàn)1彭世恩.大跨