大跨度無軌道懸索橋主纜的構架

大跨度無軌道懸索橋主纜的構架

1主纜纜是懸索橋上的主纜本懸索橋是一座橫跨長江的六車道高速公路橋。主橋為(180+616+205)m的兩塔單跨鋼箱梁簡支懸索橋,成橋狀態(tài)下主纜中跨垂度61.6m,垂跨比1:10,主纜中心距34.8m。主纜是懸索橋的主要承力結構,主纜架設成型的質量是懸索橋上部施工的關鍵工序。主纜采用強度1670MPa的鍍鋅高強平型鋼絲束,PPWS法施工,2根主纜,每根主纜由65股127絲的鋼絲組成。索夾外主纜外徑525mm,索夾處主纜外徑519mm。2大循環(huán)牽引系統設計方案懸索橋主纜采用PPWS法施工時,主纜的架設方法一般有往復對拉和循環(huán)式兩種。循環(huán)式又分為大循環(huán)和小循環(huán)。由于大循環(huán)牽引系統僅需要一臺牽引卷揚機,并且現場可以組織到足夠大功率的卷揚機,所以經過方案比選,本橋采用平面大循環(huán)牽引系統架設主纜。大循環(huán)是把牽引系統的兩端插接起來,形成環(huán)狀無極索,通過牽引區(qū)一臺大功率摩擦式卷揚機和貓道、塔頂、散索鞍門架上的導向滑輪作循環(huán)作業(yè),實現上、下游索股的架設。2.1轉南錨錨后放索場回轉放索場布置在南錨錨后,牽引區(qū)布置在北錨錨碇下游側。牽引索從牽引卷揚機經北錨平衡重至錨碇頂部轉向滑輪,過上游側北錨支墩門架導輪組,穿北、南塔頂門架導輪組,到南錨門架導輪組,轉過南錨錨后放索場回轉支架,依次從南錨錨碇下游側門架導輪組、南塔頂導輪組、北塔頂導輪組、北錨頂部轉向滑輪及平衡重轉向輪,返回至牽引卷揚機,形成無極通索。卷揚機正轉時,牽引索通過拽拉器,牽引上游(或下游)主纜完成從南錨到北錨的架設,同時下游(或上游)側拽拉器回到預定南錨位置;卷揚機反轉時,牽引索通過拽拉器,牽引下游(或上游)主纜完成從南錨到北錨的架設,同時上游(或下游)拽拉器回到預定的南錨位置。根據此種方法,循環(huán)施工,通過牽引卷揚機的正、反轉,直至全橋主纜架設完畢。(如圖1圖2)2.2北錨碇北錨碇本橋主纜由南錨放索區(qū)經過南錨碇、南邊跨、南塔頂、中跨、北塔頂、北邊跨后,到達北錨碇。所以牽引系統布置主要包括牽引區(qū)、放索場、塔頂布置等。2.2.1平衡重支架轉向輪結合錨碇地形特點,牽引區(qū)布置在北錨碇下游側。牽引動力由摩擦式卷揚機提供,前面設置平衡重支架。牽引索從卷揚機中引出,經平衡重支架轉向輪后,過錨碇頂部橫向和縱向轉向輪,直通錨碇門架。(如圖3)2.2.2放索轉向系統放索場布置在南錨碇后方。對應于兩根主纜,放索場配置兩套放索、轉向設備,主要包括放索器、轉向支架、豎向壓輪和托輪、水平轉向輪、水平和豎向滾筒等。(如圖4)2.2.3配置塔牽引索經過塔頂和散索鞍頂時,需要在豎向進行轉向。為保證牽引索的順利通過,在塔頂門架和散索鞍支墩門架上設置導輪組。(如圖5)2.2.4牽索輪組的控制在貓道上方,每隔50m～60m設置貓道門架和導輪組,保證牽引索的順利通過。貓道門架的高度要考慮牽引索垂度的影響,使拽拉器通過門架導輪組時,貓道上的施工人員有足夠的操作空間。(如圖6)2.3細部結構布置懸索橋的主纜架設是個系統工程,總體布置方案與細部結構從空間上必須相適應。在以上的幾個布置方案確定以后,需要對主纜架設的關鍵大臨設施進行細部設計。2.3.1卷揚機理型設計大功率摩擦式卷揚機提供上、下游主纜架設的牽引動力,要求能正反轉,功率足夠大,能夠克服導輪摩擦力、主纜索股反力。經過計算,本橋需要25t摩擦式卷揚機一臺。卷揚機正轉時,牽引上游(或下游)一側主纜從南錨至北錨,卷揚機反轉時,牽引下游(或上游)一側主纜從南錨至北錨。2.3.2牽引索之間互滑動首先,在主纜牽引過程中,牽引方向的鋼絲繩張力大,回繩側鋼絲繩張力小,索力是不斷變化的。設置平衡重避免了由于卷揚機進繩、出繩張力不同而導致的牽引索在卷揚機滾筒上打滑。其次,牽引索在工作過程中不能由于自重和主纜重量的影響而下垂過大。隨著主纜牽引的進行,平衡重可以在豎直方向上上下移動。通過平衡重的作用,牽引索的工作長度不斷變化,這樣,不但調整了牽引索張力,而且保證了牽引索在上、下游主跨和邊跨的線形。2.3.3牽引卷揚機重支架轉向輪的制備在錨跨,牽引索經散索鞍門架導輪組至牽引區(qū)的過程中,要經過一系列豎向、水平轉向,然后經過平衡重支架轉向輪,再進入牽引卷揚機。錨碇頂部轉向滑輪的安裝,要求位置準確,滑輪必須和牽引索型號配套,否則會出現鋼絲繩跳槽事故。2.3.4貓道門架導輪組為減少牽引索跨度,保證牽引索股時的鋼絲繩結構安全,在貓道上安裝貓道門架,配置貓道門架導輪組,托住牽引索。結構上既要保證拽拉器和牽引索的順利通行,又要使導輪組具有一定的阻尼效應。2.3.5豎轉導輪組的設置牽引索線形平行于主纜空纜線形。所以,在塔頂及散索鞍頂的牽引索要有大的轉角。為使轉角順暢,須在塔頂門架和散索鞍門架上設置豎轉導輪組。導輪組一般轉向半徑較大,避免因為轉向半徑小而造成牽引索彎曲應力過大。2.3.6下上游牽引在南錨放索區(qū),牽引索在上(下)游牽引路線,進入壓輪、托輪后,穿過回轉輪,水平轉至另一套回轉支架,經回轉輪、托輪、壓輪后,進入下(上)游牽引路線。2.3.7拉拉器的連接主纜牽引時,主纜索股位于牽引索下方,為使牽引索安全地牽引主纜索股,有效保證順利通過導向滑輪組,就需要在索股錨頭與牽引索之間設拽拉器連接。拽拉器的配重要考慮牽引時,拽拉器不發(fā)生扭轉。拽拉器的活動范圍在南錨放索區(qū)轉向支架與北錨碇頂部導向滑輪之間。大循環(huán)系統需要在上下游布置牽引索上固定兩個拽拉器,橋軸線的一側牽引時,拽拉器帶著主纜,被牽引索從南錨拖拉至北錨,而橋軸線另一側的拽拉器處于空載狀態(tài),被牽引索從北錨拖拉至南錨放索區(qū)。隨著上下游拽拉器的往復運動,主纜逐根地從南錨放索區(qū)被牽引至北錨。2.4索股的牽引和鋪設貓道施工完成后,在南錨碇后方布置存、放索區(qū),用吊機將索盤裝在放盤支架上(全部索股由南錨碇拉至北錨碇)。將索盤的外側錨頭(北錨頭)拖出固定在牽引索拽拉器上,啟動循環(huán)牽引索,錨頭連同索股順貓道面上的滾動滑道前進。拖拉中控制索股的扭轉、彎曲、松散等。索股的牽引速度控制在10~20m/min,在鞍座等曲線變化處,運行速度應適當降低,按5m/min的速度運行,防止拽拉小車滾輪脫軌。所有索股在架設時,都應將標記精確地對準主塔鞍座的園弧標記點。牽引架設順序一般可按設計要求的索號為序進行,遇特殊情況需要調整架設順序時,須經研究確定。索股的架設進度以每天每側架設2股為宜,白天架設,在氣溫穩(wěn)定的夜間調整。上下游的索股輪流牽引架設,兩主纜架設時,要嚴格按照上下游最多只能錯開1根的原則進行。3牽引卷揚機及主纜系統的運行本橋的主纜架設是國內第一次采用大循環(huán)牽引系統的成功案例。大循環(huán)牽引