大跨度无轨道悬索桥主缆的构架

大跨度无轨道悬索桥主缆的构架

1主缆缆是悬索桥上的主缆本悬索桥是一座横跨长江的六车道高速公路桥。主桥为(180+616+205)m的两塔单跨钢箱梁简支悬索桥,成桥状态下主缆中跨垂度61.6m,垂跨比1:10,主缆中心距34.8m。主缆是悬索桥的主要承力结构,主缆架设成型的质量是悬索桥上部施工的关键工序。主缆采用强度1670MPa的镀锌高强平型钢丝束,PPWS法施工,2根主缆,每根主缆由65股127丝的钢丝组成。索夹外主缆外径525mm,索夹处主缆外径519mm。2大循环牵引系统设计方案悬索桥主缆采用PPWS法施工时,主缆的架设方法一般有往复对拉和循环式两种。循环式又分为大循环和小循环。由于大循环牵引系统仅需要一台牵引卷扬机,并且现场可以组织到足够大功率的卷扬机,所以经过方案比选,本桥采用平面大循环牵引系统架设主缆。大循环是把牵引系统的两端插接起来,形成环状无极索,通过牵引区一台大功率摩擦式卷扬机和猫道、塔顶、散索鞍门架上的导向滑轮作循环作业,实现上、下游索股的架设。2.1转南锚锚后放索场回转放索场布置在南锚锚后,牵引区布置在北锚锚碇下游侧。牵引索从牵引卷扬机经北锚平衡重至锚碇顶部转向滑轮,过上游侧北锚支墩门架导轮组,穿北、南塔顶门架导轮组,到南锚门架导轮组,转过南锚锚后放索场回转支架,依次从南锚锚碇下游侧门架导轮组、南塔顶导轮组、北塔顶导轮组、北锚顶部转向滑轮及平衡重转向轮,返回至牵引卷扬机,形成无极通索。卷扬机正转时,牵引索通过拽拉器,牵引上游(或下游)主缆完成从南锚到北锚的架设,同时下游(或上游)侧拽拉器回到预定南锚位置;卷扬机反转时,牵引索通过拽拉器,牵引下游(或上游)主缆完成从南锚到北锚的架设,同时上游(或下游)拽拉器回到预定的南锚位置。根据此种方法,循环施工,通过牵引卷扬机的正、反转,直至全桥主缆架设完毕。(如图1图2)2.2北锚碇北锚碇本桥主缆由南锚放索区经过南锚碇、南边跨、南塔顶、中跨、北塔顶、北边跨后,到达北锚碇。所以牵引系统布置主要包括牵引区、放索场、塔顶布置等。2.2.1平衡重支架转向轮结合锚碇地形特点,牵引区布置在北锚碇下游侧。牵引动力由摩擦式卷扬机提供,前面设置平衡重支架。牵引索从卷扬机中引出,经平衡重支架转向轮后,过锚碇顶部横向和纵向转向轮,直通锚碇门架。(如图3)2.2.2放索转向系统放索场布置在南锚碇后方。对应于两根主缆,放索场配置两套放索、转向设备,主要包括放索器、转向支架、竖向压轮和托轮、水平转向轮、水平和竖向滚筒等。(如图4)2.2.3配置塔牵引索经过塔顶和散索鞍顶时,需要在竖向进行转向。为保证牵引索的顺利通过,在塔顶门架和散索鞍支墩门架上设置导轮组。(如图5)2.2.4牵索轮组的控制在猫道上方,每隔50m～60m设置猫道门架和导轮组,保证牵引索的顺利通过。猫道门架的高度要考虑牵引索垂度的影响,使拽拉器通过门架导轮组时,猫道上的施工人员有足够的操作空间。(如图6)2.3细部结构布置悬索桥的主缆架设是个系统工程,总体布置方案与细部结构从空间上必须相适应。在以上的几个布置方案确定以后,需要对主缆架设的关键大临设施进行细部设计。2.3.1卷扬机理型设计大功率摩擦式卷扬机提供上、下游主缆架设的牵引动力,要求能正反转,功率足够大,能够克服导轮摩擦力、主缆索股反力。经过计算,本桥需要25t摩擦式卷扬机一台。卷扬机正转时,牵引上游(或下游)一侧主缆从南锚至北锚,卷扬机反转时,牵引下游(或上游)一侧主缆从南锚至北锚。2.3.2牵引索之间互滑动首先,在主缆牵引过程中,牵引方向的钢丝绳张力大,回绳侧钢丝绳张力小,索力是不断变化的。设置平衡重避免了由于卷扬机进绳、出绳张力不同而导致的牵引索在卷扬机滚筒上打滑。其次,牵引索在工作过程中不能由于自重和主缆重量的影响而下垂过大。随着主缆牵引的进行,平衡重可以在竖直方向上上下移动。通过平衡重的作用,牵引索的工作长度不断变化,这样,不但调整了牵引索张力,而且保证了牵引索在上、下游主跨和边跨的线形。2.3.3牵引卷扬机重支架转向轮的制备在锚跨,牵引索经散索鞍门架导轮组至牵引区的过程中,要经过一系列竖向、水平转向,然后经过平衡重支架转向轮,再进入牵引卷扬机。锚碇顶部转向滑轮的安装,要求位置准确,滑轮必须和牵引索型号配套,否则会出现钢丝绳跳槽事故。2.3.4猫道门架导轮组为减少牵引索跨度,保证牵引索股时的钢丝绳结构安全,在猫道上安装猫道门架,配置猫道门架导轮组,托住牵引索。结构上既要保证拽拉器和牵引索的顺利通行,又要使导轮组具有一定的阻尼效应。2.3.5竖转导轮组的设置牵引索线形平行于主缆空缆线形。所以,在塔顶及散索鞍顶的牵引索要有大的转角。为使转角顺畅,须在塔顶门架和散索鞍门架上设置竖转导轮组。导轮组一般转向半径较大,避免因为转向半径小而造成牵引索弯曲应力过大。2.3.6下上游牵引在南锚放索区,牵引索在上(下)游牵引路线,进入压轮、托轮后,穿过回转轮,水平转至另一套回转支架,经回转轮、托轮、压轮后,进入下(上)游牵引路线。2.3.7拉拉器的连接主缆牵引时,主缆索股位于牵引索下方,为使牵引索安全地牵引主缆索股,有效保证顺利通过导向滑轮组,就需要在索股锚头与牵引索之间设拽拉器连接。拽拉器的配重要考虑牵引时,拽拉器不发生扭转。拽拉器的活动范围在南锚放索区转向支架与北锚碇顶部导向滑轮之间。大循环系统需要在上下游布置牵引索上固定两个拽拉器,桥轴线的一侧牵引时,拽拉器带着主缆,被牵引索从南锚拖拉至北锚,而桥轴线另一侧的拽拉器处于空载状态,被牵引索从北锚拖拉至南锚放索区。随着上下游拽拉器的往复运动,主缆逐根地从南锚放索区被牵引至北锚。2.4索股的牵引和铺设猫道施工完成后,在南锚碇后方布置存、放索区,用吊机将索盘装在放盘支架上(全部索股由南锚碇拉至北锚碇)。将索盘的外侧锚头(北锚头)拖出固定在牵引索拽拉器上,启动循环牵引索,锚头连同索股顺猫道面上的滚动滑道前进。拖拉中控制索股的扭转、弯曲、松散等。索股的牵引速度控制在10~20m/min,在鞍座等曲线变化处,运行速度应适当降低,按5m/min的速度运行,防止拽拉小车滚轮脱轨。所有索股在架设时,都应将标记精确地对准主塔鞍座的园弧标记点。牵引架设顺序一般可按设计要求的索号为序进行,遇特殊情况需要调整架设顺序时,须经研究确定。索股的架设进度以每天每侧架设2股为宜,白天架设,在气温稳定的夜间调整。上下游的索股轮流牵引架设,两主缆架设时,要严格按照上下游最多只能错开1根的原则进行。3牵引卷扬机及主缆系统的运行本桥的主缆架设是国内第一次采用大循环牵引系统的成功案例。大循环牵引