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寿宁县九岭溪悬索桥吊装施工办法与技能剖析
2010-10-28 
1.工程概略

  1.1 地理方位

  寿宁县芹洋乡九岭溪悬索桥由主桥、引桥及引道组成。桥址坐落寿宁县芹洋乡九岭溪下流,距芹洋乡政府所在地东北约1km的九岭溪峡谷间。东南(寿宁端)起于丰谷村;西北端(芹洋端)止于琴洋村。主桥两头设引道与寿(宁)政(和)公路衔接。东南点起于K64+158.97桩号;西北点止于K 64+761.71桩号。引道、888真人注册全长602.74 m。其间桥长213 m(12m+186m+l5m)。东南索塔基底标高为黄海高程376.23 m;西北索塔基底标高为黄海高程367.20 m。悬索桥平、立面简图及大桥完工后的相片见图1、图2。


  图1 悬索桥简图  


图2 建成后的九岭溪悬索桥
  1.2 规划概略

  1.2.1 888真人注册结构办法

  该桥为单孔双塔钢筋混凝土加劲桁架式悬索桥。中跨跨径186.00 m,桥面总宽6.60 m,净宽6.06 m;加劲桁架梁高3.00 m,桥面板厚120mm;桥面两头标高为黄海高程387.83 m,中部为388.76 m,起拱0.93 m;桥面中部距溪底高65.00 m。

  1.2.2 规划荷载

  该悬索桥规划荷载为轿车-20,挂车-100,行人-3.5 kN/m²。桥Ⅵ级抗震设防,百年一遇抗洪规划。

  1.2.3 场所状况

  该桥两塔基别离座落在两岸山崖微风化凝灰熔岩上,上部塔高20.10 m。东南塔下部高度11.60 m;西北塔下部高度20.63 m。塔顶标高为黄海高程407.93 m;主缆中线在索鞍处转弯极点为黄海高程408.86 m;塔顶距溪底高84.00 m。

  1.2.4 首要结构单元状况

  (1)主缆

  桥两道承重主缆两头经过塔顶的主索鞍转向锚固在隧洞锚锭梁,构成全体的承重结构。每道承重主缆由24根φ42mm(6 X 19+1ws)镀锌高强钢丝绳组成。每根钢丝绳长317.38m,含锚板前螺杆有用长度为320.06m(即两锚锭梁前板间沿螺杆、主缆量测的曲线长度),两头选用圆锥筒灌注铅铜合金固结。两道主缆共48根钢丝绳,重105 504kg。主缆中部垂度为18.60m,距桥面1.50m。主缆两头与水平夹角为2I°48` 05`` 。东南端锚锭梁前板面中点与东南塔中线水平间隔为58.95m;西北端锚锭梁前板面中点与西北塔中线水平间隔为60.82m。

  (2)吊索

  由φ42mm(7×19+lWS)镀锌高强钢丝绳制造。两头选用圆锥筒灌注铅铜合金固结。吊索间隔4.00 m,共92根,重4618.5 kg,最长19.26 m,最短0.84 m。

  (3)锚洞

  锚洞为Ⅱ 字型洞体,洞截面宽2.80 m,高5.23 m,深度向下歪斜21°48`05``,水平横洞截面宽4.52 m,高6.51m。锚锭梁长14.00 m,宽1.80m,高3.60 m,截面歪斜21°48`05``,浇筑于水平横洞内,紧贴横洞前岩体,以岩体作为反力墙。

  (4)加劲桁架单元

  加劲桁架单元也称吊装单元,由2榀纵向桁架、2榀横向桁架、1榀抗风桁架,2半榀抗风桁架,4根纵梁,1块桥面板组成空间单元。组装后最大的单元段全体外形尺度8.00 m x 3.12 m x6.60 m,钢筋混凝土方量为16.74 m ,重43.14 t。
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  2.施工办法改善与质量操控

  2.1 主索鞍的装置与质量操控

  主索鞍是悬索桥用于支承主缆的重要构件。由下鞍座、助动件和上鞍体组成。助动件有翻滚与滑动之分,翻滚件为滚轮结构,滑动件为滑板结构。本桥选用滑动计划,即上鞍体与下鞍座间设置一块钢滑块,滑与塔顶盖梁面支座垫石上。依据支座垫石尺度及方位在盖梁上预埋锚固钢筋,施工时先在其上装置粗钢筋骨架、鞍座锚固螺栓,并与预埋钢筋焊牢,然后吊装索鞍下底座并调整方位。最终进行立模和浇筑垫石钢筋混凝土。因为支座垫石面尺度比索鞍下底座底面大200 mm,施工时运用该空隙灌入钢筋混凝土。立模时模板应比支座垫石高100 mm,这样可使垫石面与支座底面间充溢钢筋混凝土。待垫石钢筋混凝土强度达70%后再装置滑板和上鞍体。考虑到因为主缆受力伸长将带动上鞍体向跨中位移,因而应将上鞍体连同滑板向锚洞方向预偏必定的尺度,经核算应预偏260 mm,并选用10 mm厚钢板将上鞍体和下鞍座暂时焊牢。待架起主缆后开端吊装加劲桁架前割除,以保证上鞍体随加载的添加逐步向索鞍中心移动。经实践测,施工结束后,上鞍体根本回位,最大超偏35 mm,满意规划要求。主索鞍作业状况见图3。
图3 主索鞍作业状况

  
  2.2 缆索吊等构件的装置与调试

  悬索桥桥面总共有23件重达43t的钢筋混凝土加劲桁架吊装单元。在编制吊装计划时曾考虑选用荡移法、运用主缆面铺设轨迹架起起吊小车的吊装法和缆索吊装法。归纳考虑各种要素后决议选用西安修路机械厂制造的“组合式缆索架桥设备”,组合成一套双道缆索起吊设备进行抬吊。每道缆索运用4条φ47.5 mm钢丝绳当承重索,可承重30 t。两道缆索抬吊按80%的承载力核算,算计可承重48 t,满意吊装要求。两道缆索吊支撑架选用全能杆件并搭设在悬索桥双塔顶上,能有用运用索塔高度。当然选用该法吊装,因起重小车要拉近支撑架,小车牵引绳拉力较大,具有必定的危险性,但运用悬索桥钢筋混凝土高塔是最好的挑选,因而,施工时考虑这一晦气要素,采纳加大卷扬机牵引才能和牵引绳直径,并操控起重小车与支撑架间隔等办法进行处理。在索塔顶上搭设的支撑架长12.00 m,高3.50 m,宽3.00m。支承架顶面安设横移轨迹,承重索鞍可在轨迹上横移。也就是说两道承重索间隔能够调整。全能杆件支撑架、天轮及天轮架选用 20×5mm杉木桅杆将散件吊到索塔顶进行组装(支撑架外观见图4)。承重索锚固点由两根长12.00 m的I 63工字钢组装焊接而成,平行架在锚锭梁上,运用锚洞岩体做承力墙。本次缆索吊装设备之承重索、起重小车牵引绳、起重索死头均锚固在工字钢制造的锭梁上;支撑架缆风、转向滑轮和卷扬机锚点均选用φ30mm圆钢筋锚杆。锚杆选用风钻打眼,高标号水泥浆灌注锚固。为了装置起重小车、拖运和暂时放置加劲桁架吊装单元,在双塔向跨中一侧用贝雷片各搭设一个宽7.00 m、高3.00m、悬挑6.00 m的吊装渠道。因为φ47.5 mm的承重索较重,难以在高空直接拽拉架起,施工时先架起较小(φ21.50 mm)的牵引绳,然后运用牵引绳拽拉承重索架起装置。承重索的垂度先操控在18.00 m左右,运用两台卷扬机跑绳配卡环将其拉下至吊装渠道上,然后在其上组装起重小车和穿绕起重滑车组。起重小车装置结束,在卷扬机跑绳的合作下渐渐放出承重索,并调整作业垂度。此刻,起重小车随承重索升进步人作业状况。承重索空载最大下垂度操控在7.44 m(作业垂度为14.48m)。为了吊装安全,在主缆和吊索悉数架起装置结束后对缆索吊设备应进行超载试吊。试吊加载吊篮用贝雷片组拼而成。试吊时分2次加载,榜首次加载3Ot(含5t吊篮分量);第2次加载22t,总分量为52 t。试吊后再对各部件进行二次查看与调试。
[page]图4 支撑架外观图
 
  
  2.3 主缆架起施工与质量操控

  本悬索桥设置左右两道承重主缆。每道主缆由24条φ45mm(6×19+1 WS)镀锌高强钢丝绳组成,排列成扁状六边形。每条钢丝绳两头打散置人锥形铸钢套筒内并灌铸铅铜合金固结。每条钢丝绳下料长度由上海同济大学888真人注册工程系核算,确认其在应力状况下长度为317.87 m。架起时空缆垂度为15.76 m(作业垂度18.60 m,即10%垂度)。为了使主缆在架起进程中不致损坏,先在主索鞍边装置了了暂时索鞍,暂时索鞍槽内设有滚轮。架起主缆时将整卷主缆放置在地上水平转盘上,然后由已装置好的缆索吊之小车牵引绳拽住主缆的一头经过暂时索鞍向彼岸牵拉,牵拉进程选用卷扬机钢丝绳分段搭索稳妥,以防主缆急速落人山谷底而发作事端。每段搭索长度约30.00 m,于塔顶处转化。当每条主缆牵拉结束并装置于锚固螺栓上后,运用装置在塔顶上的缆索吊支承架挂置5 t手拉葫芦将暂时索鞍内的已初调垂度的主缆吊入主索鞍槽内,底排4根主缆人槽后,在水平仪和全站仪合作下进行精调垂度。底排主缆垂度精调结束后于主索鞍两头用钢夹板一同夹牢,然后进行第二层主缆架起,第二层主缆在跨中与底层主缆呈敬而远之触摸。第二层主缆装置结束后,将夹于底层钢夹板之上板移至第二层主缆面,两层一起夹紧,以此类推架起一切主缆。距锚锭前板13.20 m的方位设有一散索夹,在架起主缆前用贝雷片暂时支撑,支撑高度由核算确认。因为安放主缆的需求,散索夹上部螺栓暂时不能栓人。为避免因散索张力构成散索夹下部螺栓损坏,可在散索夹两头各安放一个用钢板加工的暂时开口索鞍,以反抗散索发生的张力,该暂时钢板索鞍在散索夹正常作业后割除。主缆架起结束即进行整缆,整缆从跨中向两头进行,整缆人员乘坐贝雷片组装的悬挂渠道作业,悬挂渠道由缆索吊承挂移动,整缆在暂时索夹合作下进行。每间隔1 m安置1个暂时索夹,共运用8个暂时索夹替换进行作业。整好的主缆用l0号铁丝扎牢,每米扎一道。整缆结束后在全站仪合作下进行索夹装置,每个索夹配有l0根螺栓,每个螺帽约施加500 N·m扭矩,每根螺栓约发生100 kN拉紧力,则每个索夹对主缆将发生约1 000 kN的夹紧力。为避免主索鞍在主缆下发生不正常滑移,应在主索鞍两头且紧靠主索鞍的主缆上各增设一个索夹;为避免散索夹在散索张力效果下向跨中方向滑移,应在跨中方向紧靠散索夹的主缆上增设一个索夹。悉数索夹装置结束后方可装置吊索。因为各种原因单个索夹方位会有点差错,但考虑吊装后主缆承重下垂时索夹还会变位,因而索夹调整应放在吊装后进行。整捆主缆经过调整后,其差错被会集梳理到散索处,因而散索夹至锚固螺栓间的放射状散索便松紧纷歧,受力不均。为使24条散索受力均匀,咱们选用50 t测力千斤顶对每条散索受力进行仔细检测及重复调整,使每条散索松紧共同,受力均匀。依据核算与实测,空缆状况下每条散索拉力控18.50 kN。

  2.4 加劲桁架预制与组装

  本悬索桥桥面结构有23个吊装单元。钢筋混凝土加劲纵、横桁架和钢筋混凝土抗风桁在场外预制,纵梁和桥面板待纵、横桁及抗风桁组装构成结构后才立模浇筑钢筋混凝土。纵、横桁架平卧预制,纵桁每两榀对称叠浇,横桁、抗风桁每四榀叠浇。地模选用木档土胎模,侧模选用木模,上下榀间用油毛毡或木板阻隔。纵桁上预设的吊杆孔选用钢管做模成孔,预制时下榀纵桁朝下的旁边面与横桁对接钢筋选用挖地坑预埋;横桁上预留纵梁槽选用废水泥袋合作黄土填塞做模。预制构件钢筋混凝土强度达100% ,以及引路途基成型后,紧接着开端在该路基上组装吊装单元。预制好的构件用8 t轿车吊起模,从预制场到引道之间用8 t平板轿车运送。组装时选用8 t轿车吊承吊,5 t手拉葫芦合作;先吊立一榀纵桁并用枕木垫好、校对、双面撑牢,再顺次吊拼两榀横桁并垫好、校对、双面撑牢,然后吊拼第二榀纵桁并垫好、校对、撑牢,最终吊拼抗风桁并用枕木搁好。吊拼第二榀纵桁时因为纵横桁交代点钢筋较多,须用5 t手拉葫芦合作就位(加劲桁架组装见图5)。纵、横桁架及抗风桁架组装对位后,即对纵、横桁接点钢筋进行调校与焊接,再对组装好的结构尺度进行一次核对,然后进行纵梁、桥面板立模扎钢筋 浇筑钢筋混凝土。纵、横桁交代点钢钎维钢筋混凝土随后进行浇筑。因为组装好的吊装单元为一长8.00 m、宽6.60 m、高3.12 m、重43 t的空间结构,其空间尺度有必要非常精确,不然23件吊装单元将无法在跨中对接。组装时每个吊装单元的纵桁下弦底面在同一平面内至关重要,各对角线须量测精确无误。依据引道长短及吊装次序,在东南端引道上安置12个吊装单元;西北端引道上安置11个吊装单元。
  图5 加劲桁架组装图
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  2.5 加劲桁架单元段的拖运与吊装

  加劲桁架吊装单元体形大,杆件细,拖运时简单构成损害,所以选用三脚支垫滚拖法进行拖运。榜首脚点选在前进方向横桁两中节点间下面;其他两脚点别离设在后方纵、横桁交代点下面。前后支脚间用圆杉木、千斤绳和3t手拉葫芦合作加固,以防拖运时受力不均而使横桁损害,三脚构成等腰三角形状况。这样,在拖运进程中即使路途有点不平,也不致使吊装单元杆件歪曲损害。三脚支垫由硬木加工的1 200 mm X 800 mm X 180mm的类船底翻滚拖排支承。拖排下放置 102mm X 10 mm X 1 200 mm无缝钢管滚筒。滚筒下铺有滚道。滚道用4 000 mm x220 mm X 180 mm松枕木铺设。共铺设3条。每条滚道横向并排铺设3根枕木。3根枕木纵向交织安置,以防滚筒落入枕木接缝。安放拖排时,先依据千斤顶的高度在加劲桁单元的横桁中部下弦两节点下挖地坑,然后选用两台50 t液压千斤将前脚顶起装置拖排、滚筒和滚道。前脚拖排装置后,选用相同办法将后脚顶起装置后脚两拖排。此次序不行倒置,不然加劲桁单元可能会因千斤顶顶升速度不均而使桁架受扭损坏。拖运选用3 t卷扬机配“走二”滑轮组施拉。动滑轮经过千斤绳与前脚横桁两中节点衔接。拖运吊装单元须经过引桥和从塔架两腿问穿过,抵达预先搭好的悬挑渠道上。为使吊装单元安全经过引桥,咱们用圆杉木将引桥进行了支撑加固。吊装单元每边与塔架腿只要50 mm空隙,每次穿过期都经过几进几退才完结。因为悬挑渠道经过仔细规划核算,暂时放置吊装单元仍是安全的。拖运加劲桁架单元段见图6。
  图6 加劲桁架单元邮寄图
  加劲桁架单元段吊装是本悬索桥施工最要害的工序。本次选用的组合式缆索架桥设备(简称缆索吊)设置2道承重索。每道承重索由4条φ47.5 mm钢丝绳组成,其上设置2部彼此串联的缆载起重小车,由一台经改造为缩腰卷扬筒的8 t卷扬机循环牵引,牵引绳为φ21.5 mm。这样就有4部缆载起重小车承当起吊桁架单元段。每部起重小车滑轮组均为“走四”倍率,配5 t卷扬机牵引,起重索为φ17.5 mm,4个起重钩均可独自升降。在吊装单元的两榀横桁中部上弦2个与纵梁交代节点处的桥面板上,各设置4个吊装捆扎孔,共设置l6孔,供4点起吊。缆索吊架起装置同本文2.4节。当吊装单元拖运至悬挑渠道并暂时放置后,降下4个起重钩,经过φ26mm千斤绳套与桁架单元段的吊点系牢。4副起吊滑车组和稳妥索均预拉紧,查看无误后,在指挥员的指挥下渐渐起吊。当桁架单元段吊离悬挑渠道约600mm时,将钢系杆刺进板面及纵桁预留孔中并用大卡头卡住,然后开动牵引卷扬机,起重小车吊着桁架单元段渐渐向中部运转。此刻稳妥索合作放出。装置工人乘坐在桁架单元板面上随其吊运。当桁架单元段即将脱离悬挑渠道时免除稳妥索。榜首个桁架单元段吊到主缆中部下方,由装置工人将主缆4根吊索锚头与钢系杆衔接板衔接,并旋好螺帽,调整钢系杆衔接板与桁架板面的间隔,然后降下吊钩,该桁架单元段由4根吊索悬挂。吊装人员免除千斤绳后乘坐准备的吊篮向索塔回来(加劲桁架吊装见图7、图8)。第二个以上架单元段吊装以榜首个桁架单元段为对称中心别离向两头延伸。在吊装进程中盯梢观测主缆垂度并做好计录。依据盯梢调查,加劲桁架单元段在吊装14个之前,桥面处于下凹状况,吊装至14个之后,桥面中部渐渐向上拱起。成桥后拱度为1.07 m,根本符合起拱0.93 m的规划核算结果。23个加劲桁架单元段吊装结束后即进行拱脚凹凸与桥面拱度调整。考虑高温气候主缆伸长以及主缆日久下垂,支座反力过大构成加劲桁架梁中部弯矩剧增的晦气要素,在装置桁架梁两头“四氟板式橡胶支座”时采纳敬而远之办法安设,并以此为基准调整桥面拱度。“四氟板式橡胶支座”的标准为400 mm X 300 mm X 80 mm。装置时带有聚四氟乙烯滑板的一面朝上,涂改一层52号硅脂,再压上一块480 mm×340 mm×3 mm不锈钢板,并与桁架端部支点预埋钢板焊牢。当加劲架热胀冷缩时,不锈钢板在聚四氟乙烯滑板上滑动。橡胶支座底用与承台梁焊接的钢筋框限位。支座装置和拱度调整结束,再进行加劲桁架单元段间对接钢筋的调整与焊接,然后立模浇筑接头和接缝钢钎维钢筋混凝土,在钢筋混凝土维护期间装置栏杆。当钢筋混凝土强度达70% 后,随即铺筑桥面钢筋混凝土磨耗层,至此吊装全面完结,进入索夹调整。
图7 加劲桁架开端吊装
 图8 加劲桁架吊装就位
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  2.6 索夹调整

  因为索夹和吊索是在加劲桁架吊装前装置上去的,当加劲桁架吊装且衡载悉数就位后,索夹方位将随主缆的弹性拉伸变形发生位移,加上装置时索夹丈量定位之差错,构成单个吊索笔直度差错较大。为保证888真人注册运转安全牢靠,有必要对差错较大的索夹进行调整。为此,用(b48 mm×3 Mm钢管搭设活动操作渠道,在2O℃左右气温文无风状况下,运用线坠对每条吊索的笔直度逐个进行查看,并决议对差错大于10 mm的索夹进行调整,一起在主揽上做出记号。调整时,在待调索夹两相邻索夹之间拉一麻线,量出待调索夹面中点与麻线的间隔,并做好记载和记号,然后在桥面放松吊索与系杆的衔接螺栓,此刻吊索连同索夹上弹。待调索夹面中点与麻线的间隔缩短,该吊索及索夹所承当的荷载暂时搬运给两相邻索夹及吊索承当,然后放松待调索夹上的螺栓,将待调索夹移至符号处,从头旋紧索夹螺栓,再旋紧吊索与系杆的衔接螺栓,吊索带着索夹往下拉,此刻应仔细观测,使索夹面中点与麻线之间康复本来的间隔即可,该索夹调整结束。以此类推,调整好一切索夹。

  3.小结

  本悬索桥于2006年末建成通车,运转状况良好。有必定的立异点,但在规划与施工中还存在一些问题,笔者在此提出主张与改善办法。

  3.1 立异点

  (1)钢筋混凝土加劲桁架选用分片预制一在引道上组装一三支脚滚排拖运一缆索承吊一调整对接一浇筑湿接头之工序工艺先进;

  (2)选用测力千斤顶调校散索的松紧度,办法立异;

  (3)运用应力应变原理调整索夹方位办法正确简洁有用;

  (4)三脚式滚排拖运大型空间结构桁架单元段,施工办法先进合理;

  (5)选用贝雷片搭设悬挑式吊装渠道安全牢靠;

  (6)选用全能杆件在索塔顶搭设缆索吊支架办法可行,具有必定的立异性。

  3.2 规划存在的问题及主张

  3.2.1 存在问题

  (1)选用钢丝绳做主缆弹性太大,对加劲桁架全体受力晦气;

  (2)加劲桁架杆件偏细,牢靠度缺乏;

  (3)纵、横桁交代点钢筋难以预埋和对接;

  (4)主索鞍支座与塔架支腿中心线违背太多而使顶盖梁接受太大弯矩。

  3.2.2 主张

  (1)选用高强钢丝做主缆并加大主缆截面,以增强其刚度及承载才能。

  (2)改钢筋混凝土加劲桁架为钢结构桁架以增强其牢靠度及有利加工制造和吊装。若依然选用钢筋混凝土加劲桁架计划,则应在增大主缆承载才能的一起恰当加大桁架杆件截面尺度,以增强桁架全体承载力和牢靠度。

  (3)两塔架支腿从中系梁开端相向偏斜必定视点,以使其间心线与主索鞍支点根本重合。

  (4)锚洞未考虑排水问题,长时间受水的浸泡会使锚索等金属构件锈蚀,影响结构的耐久眭。

  3.3 施工中存在的问题及改善办法

  3.3.1 存在问题

  (1)加劲桁预埋钢筋方位禁绝,给纵、横桁组装对接构成困难,影响组装节点处钢筋搭接的质量;

  (2)选用拽拉与稳妥相结合的办法架起主缆功率太低。

  3.3.2 改善办法

  (1)加劲桁预埋钢筋应运用专门模具,严格操控沉没方位;

  (2)选用“猫道”脚手或自脱式夹钩辅佐架起主缆,功率可能会更高。

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