懸索橋上部結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)探討
2017-04-10
以我國某三塔兩跨懸索橋作為參考，將其與兩塔懸索橋進(jìn)行比較，充分的了解到懸索橋上部結(jié)構(gòu)在具體的施工過程中所遇到的瓶頸。對具體施工過程中所使用的設(shè)備、器械以及制定的施工方案等進(jìn)行分析，對懸索橋上部結(jié)構(gòu)中的核心施工環(huán)節(jié)進(jìn)行重點講解，主要是為了讓懸索橋上部結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工方面得到更好的發(fā)展。
1 施工案例
某省份的大橋的主橋采用的是三塔兩跨懸索橋，其中橋的跨徑為（390+1080+1080+390）m。三塔兩跨懸索橋與傳統(tǒng)的兩塔懸索橋進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行三塔兩跨懸索橋施工的過程中，其上部結(jié)構(gòu)存在困難。
（1）貓道跨越頂尖的位置會受到鋼塔結(jié)構(gòu)的影響；（2）在主要的纜架設(shè)計時，需要多次穿越塔頂，使得索股非常容易斷，因此對牽引設(shè)備等質(zhì)量提出了新的要求；（3）中間塔會受到溫度、自然環(huán)境等方面因素的影響，使得主纜線的對其的控制難度大大增強(qiáng)；（4）鋼箱梁吊的組裝遇到了困難，三塔兩跨懸索橋需要對中間的塔進(jìn)行吊裝，因此對其的控制難度大大增強(qiáng)。
2 施工流程
（1）安裝索鞍。塔頂門架懸臂起吊系統(tǒng)對邊塔主索鞍的主跨進(jìn)行起吊。為了更好地減輕運輸和吊裝的重量，需要將鞍體分成兩部分進(jìn)行吊裝，最后再在塔頂使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行整合。中部的主鞍使用的是鑄造和焊接兩種形式結(jié)合的外殼，鞍座不需要安裝有滑動輪等，并且鞍體是分開進(jìn)行制作的，最后再在塔頂用使用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行整合。（2）安裝貓道系統(tǒng)。在安裝貓道系統(tǒng)時，采用重量較輕、強(qiáng)度較高的纖維繩，在水面上對先導(dǎo)索進(jìn)行牽引。隨后，兩個主跨有秩序地過江，另外一個跨航道可以正常使用。使用托架法對承重索進(jìn)行架設(shè)，并不會對正常的航行產(chǎn)生影響。（3）安裝主纜。在安裝主纜時，使用門架拽拉的方式將牽引系統(tǒng)從北岸牽引到南岸，并且使用基準(zhǔn)索法對索股進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。（4）緊纜。按照跨體的主次順序?qū)|線進(jìn)行收緊。主跨收緊纜線的方式是從跨體向中間塔的方向進(jìn)行；邊跨收緊纜線的方式是從錨靛向塔方向進(jìn)行。（5）安裝索夾。在安裝索夾的時候，需要借助跨纜吊機(jī)由低向高進(jìn)行索夾的安裝，并且在具體的施工過程中需要分多次對索夾的螺栓進(jìn)行緊固。（6）安裝吊索。在安裝吊索時需要選擇在索夾的位置垂直安裝吊索。（7）安裝鋼箱梁。在安裝鋼箱梁時，需要借助全液壓跨纜吊機(jī)進(jìn)行安裝。整個懸索橋大約有136個吊裝梁段，需要從主跨體向兩邊對稱進(jìn)行安裝，按照先中塔后邊塔的順利進(jìn)行。（8）主纜纏絲防護(hù)。主纜需要采用從上到下的方式進(jìn)行纏絲。從塔頂位置向錨靛處進(jìn)行纏絲，并且在上下位置同時進(jìn)行。邊跨完成纏絲工作之后，需要對主跨進(jìn)行纏絲，采用的方式相同。所有跨體纏絲完成之后，需要對其進(jìn)行涂裝。
3 主要施工設(shè)備
3.1 ZJ620型緊纜機(jī)
智能化控制主纜緊纜機(jī)適用于700～1000mm的直徑范圍，并且對主纜的緊固能力大約是6×2000kN。智能化控制主纜緊纜機(jī)由緊固設(shè)備、移動設(shè)備和液壓設(shè)備等多部分組成。使用模塊化的方式進(jìn)行制造，具有質(zhì)量輕、便于使用和操作的特點。
3.2 纏絲機(jī)
CSJ950型主纜纏絲機(jī)主要適用于對圓形鋼絲和S型鋼絲的纏絲，并且具有較強(qiáng)的上下連續(xù)纏絲的能力。CSJ950型主纜纏絲機(jī)的張力為3kN，傾角可達(dá)30°，纏絲的速度極快。
3.3 跨纜吊機(jī)
跨纜吊機(jī)的提升力大約為3700～3800kN，提升的速度為34～36m/h。跨纜吊機(jī)是由多個主要的部分組成的一個大規(guī)模機(jī)械設(shè)備，并且跨纜吊機(jī)可以在塔頂和跨中位置進(jìn)行同時安裝和拆卸，使得施工的工期大大縮短，施工的干擾有效降低。
4 懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)
4.1 貓道施工
三跨兩塔的懸索橋具有不同類型的構(gòu)造，并且將這幾種不同類型的構(gòu)造與塔頂?shù)倪B接處理部分進(jìn)行對比，最終選擇4跨連續(xù)作為主要的結(jié)構(gòu)形式，主要是由于其具有以下四方面的特點：（1）在中塔的塔壁位置不設(shè)計貓道結(jié)構(gòu)，這樣可以有利的保護(hù)中塔；（2）在使用4跨連續(xù)的方式進(jìn)行施工時，不會產(chǎn)生不平衡力，使得對跨體的影響大大降低，從而使得調(diào)索的難度和安裝的難度大大降低；（3）采用4跨連續(xù)的方式進(jìn)行施工，使得貓道的頂部位置和主纜更加的平行，便于以后的操作；（4）采用4跨連續(xù)的方式進(jìn)行施工，大大地降低了對航道的影響。
為了使得貓道的承重索的架設(shè)速度大大提高，需要在承重30索的位置處分為兩段進(jìn)行架設(shè)，將中塔作為分界線，南北方向的貓道承重索采用上下游四套牽引系統(tǒng)進(jìn)行架設(shè)（具體的牽引系統(tǒng)布局見圖1）。兩段不同方面的貓道成中所，在南北方面的牽引下，前錨頭首先經(jīng)過邊塔然后再向中塔靠近，后錨頭借助卷揚機(jī)的滑車牽引被反拉到錨固定處錨固，從而形成了4跨連續(xù)的貓道承重索。
主跨的貓道承重索需要使用空中托架的方式進(jìn)行間接的架設(shè)。托架之間的間距控制在100M左右，貓道承重索邊塔自身的重量可以給其提供一定的反張力，因此采用空中托架的方式進(jìn)行架設(shè)時，使得貓道承重索不會對正常的航海產(chǎn)生影響。承重索架設(shè)完成周后，需要對其進(jìn)行調(diào)整。
4.2 主纜架設(shè)
主纜架設(shè)所使用的平行鋼絲索股由169根索股共同組成，并且每根索股都是采用91根直徑為5.2mm的鍍鋅鋼絲組成，單根的索股長度大約在3100m，重量大約為475kg。在進(jìn)行主纜架設(shè)時需要將索股進(jìn)行順利編號，并且按照從小到大的順序進(jìn)行使用。索股的架設(shè)一般都包含有牽引、整形等多道程序組成。 股的前段錨頭和拽拉器進(jìn)行銜接，然后開啟卷揚機(jī)對索股進(jìn)行牽引，兩臺卷揚機(jī)按照相同的速度進(jìn)行收緊和放索。采用這種方式，可以使得索股的牽引速度和放索的速度保持一致性，并且使得索股的反拉力控制在一定范圍內(nèi)，有效地減少了索股散絲現(xiàn)象的發(fā)生。在一定距離內(nèi)設(shè)有魚雷夾具，在進(jìn)行牽引時，需要安排專人對其進(jìn)行觀察，及時的發(fā)現(xiàn)遇到的問題，及時解決。索股的后錨頭從索盤上放下之后，需要借助塔吊將其放置于錨跨位置。在索股進(jìn)行牽引時，需要將中塔主索鞍的中點和索股的中點進(jìn)行標(biāo)記，觀察其重合點，重合后，需要對索股進(jìn)行停止?fàn)恳ㄋ鞴蔂恳┕ち鞒桃妶D1）。
索股入鞍之前，需要將索股的斷面調(diào)整為矩形斷面，主索鞍和散索鞍位置的索股斷面調(diào)整完成之后，需要將索股放置在對應(yīng)的鞍槽中。為了避免上層的索股對下層的索股進(jìn)行擠壓，需要在入鞍時，對索股的垂度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。主跨體跨中部的調(diào)整位置控制在300～400m，邊跨跨中部的調(diào)整位置控制在100～200m。索股入鞍之后，需要借助錨室的卷揚機(jī)對索股的錨頭進(jìn)行鎖定，并且將索股兩段的錨頭進(jìn)行固定。
在進(jìn)行垂度調(diào)整時，首先對主跨進(jìn)行調(diào)整，然后再對邊跨進(jìn)行調(diào)整。一般都是對基準(zhǔn)的索股垂度和一般索股的垂度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，其他的不需要調(diào)整。基本索股調(diào)整一般采用的是絕對高程的方法進(jìn)行調(diào)整；一般索股垂度調(diào)整是與基本索股進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整。調(diào)整完索股的
垂度之后，需要借助千斤頂來對螺母進(jìn)行松緊，將其張力控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。
4.3 鋼箱梁安裝
在進(jìn)行鋼箱梁安裝時，除了需要將吊索當(dāng)作一個整體來對待，還需要對其他的吊裝梁使用分節(jié)分段的方式進(jìn)行吊裝。三塔兩跨懸索橋共有134個吊裝階段，每個吊裝階段的長度空號在16m。在進(jìn)行鋼箱梁安裝時，需要按照從南北方向向中間方向進(jìn)行安裝的方式進(jìn)行，在中塔的兩側(cè)和邊塔位置處需要各自設(shè)立一個合攏段，共設(shè)置有4個。全橋鋼箱梁總體安裝流程見圖2所示。
5 結(jié)語
隨著社會的不斷發(fā)展，我國的經(jīng)濟(jì)、政治、文化等方面的能力也有所提高，尤其是綜合國力的提高。國家、社會的發(fā)展離不開道路的發(fā)展，所以對我國現(xiàn)有的懸索橋的上部結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行深入細(xì)致的分析，在施工過程中遇到困難和難題進(jìn)行分析，積極地尋找解決辦法，從而使得懸索橋的施工工期大大降低，為今后同類橋梁的設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考，也為以后的發(fā)展和進(jìn)步打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 周暢，杜洪池.三塔兩跨懸索橋貓道設(shè)計與施工[J].
中國工程科學(xué)，2010，（4）.
[2] 薛光雄，閆友聯(lián)，沈良成.泰州長江公路大橋上部結(jié)
構(gòu)施工方案綜述[J].橋梁建設(shè)，2009，（4）.
[3] 陳策，鐘建馳.三塔懸索橋垂跨比變化對結(jié)構(gòu)靜動力
特性的影響[J].橋梁建設(shè)，2008，（6）.
作者簡介：王霜鋒（1975-），男，陜西銅川人，中交路橋華南路橋工程有限公司工程師，研究方向：路橋施工。
