懸索橋主纜架設(shè)方法淺談

徐金華 劉耀東 張茫茫

1 工程概況

壩陵河大橋位于貴州關(guān)嶺縣境內(nèi)，是滬瑞國道主干線貴州省鎮(zhèn)寧至勝境關(guān)公路上跨越壩陵河大峽谷的一座特大型橋梁。

大橋?yàn)橹骺? 088 m單跨雙鉸鋼桁加勁梁懸索橋。主纜是構(gòu)成橋梁懸索系統(tǒng)的永久性結(jié)構(gòu)，本橋由兩根長約1 719 m、間距28.0 m、重約11 007 t的主纜作為吊掛鋼桁梁的受力結(jié)構(gòu)。

壩陵河大橋主纜由φ5.2 mm平行高強(qiáng)鋼絲組成。每束索股由91根鋼絲組成，截面為正六邊形。主跨共有208束通長索股，在兩個(gè)邊跨為了平衡索力及防滑移各增加了8束背索。

主纜施工采用預(yù)制平行鋼絲索股逐根架設(shè)的施工方法(PPWS法)，即索股在工廠內(nèi)預(yù)制成形，運(yùn)至現(xiàn)場后整束架設(shè)，按豎向尖頂?shù)慕普呅闻帕薪M成。

2 主纜架設(shè)系統(tǒng)

2.1 牽引系統(tǒng)架設(shè)

壩陵河大橋索股牽引采用門架式單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)。兩臺(tái)牽引卷揚(yáng)機(jī)分別布置在東錨后及西錨回填區(qū)內(nèi);兩根牽引繩由拽拉器連接成整根牽引繩。

索股架設(shè)階段的牽引系統(tǒng)由貓道架設(shè)牽引系統(tǒng)改造而來。在貓道架設(shè)完成后，將西塔下15 t卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)一根牽引繩卷入西錨25 t卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)。壩陵河大橋西錨洞為獨(dú)具特色的隧道錨，一般的起重設(shè)備無法操作，牽引繩需經(jīng)過西錨洞前錨面的導(dǎo)向裝置后進(jìn)入卷揚(yáng)機(jī)內(nèi)，為解除主纜索頭與拽拉器的連接提供方便。在布置導(dǎo)向裝置時(shí)先進(jìn)行測量定位，確保牽引繩走行平滑過渡。

貓道門架安裝完成后，將牽引繩提入門架導(dǎo)輪組內(nèi)，調(diào)整牽引繩垂度，形成索股架設(shè)階段牽引系統(tǒng)。

為了盡量減少索股牽引時(shí)的滑動(dòng)摩擦，并保護(hù)主纜在牽引時(shí)免受損壞，在貓道上根據(jù)線型的變化按照不同的間距布置尼龍滾輪。滾輪支撐于固定在貓道上的支架上。牽引時(shí)索股在滾輪上滑動(dòng)。另在主、散索鞍永久螺孔上設(shè)置尼龍滾輪，保證索股順利通過。

2.2 放索系統(tǒng)

壩陵河大橋地處山區(qū)，根據(jù)現(xiàn)場地形限制，將放索系統(tǒng)設(shè)置在東錨后。所有索股在廠家預(yù)制成盤后陸運(yùn)至施工現(xiàn)場，在放索區(qū)布置一龍門吊，用以裝卸索盤，同時(shí)用以將索盤由地面吊至放索架上[1］。放索工藝采用水平放索，設(shè)計(jì)相應(yīng)的放索架。放索架布置在放索區(qū)前端，配備專門的液壓剎車系統(tǒng)，在索股牽引過程中控制索盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，有效的解決了索股牽引時(shí)的呼啦圈現(xiàn)象。

2.3 索股上提橫移系統(tǒng)

主纜索股牽引到位后，需將索股提出滾輪后橫移至索鞍上方進(jìn)行整形入鞍。在塔、錨門架頂上安裝提升卷揚(yáng)機(jī)，通過動(dòng)滑輪組形成具有48 t提升能力的上提系統(tǒng)。

在塔、錨門架上弦桿上懸掛手拉葫蘆，在索股進(jìn)行上提后利用手拉葫蘆將索股橫移至索鞍鞍槽上方后進(jìn)行整形入鞍[2］。

2.4 調(diào)索體系

索股整形入鞍完畢后，需對其垂度進(jìn)行精確的調(diào)整。在主塔頂設(shè)置10 t手拉葫蘆，進(jìn)行中跨調(diào)索。另在兩錨室各布置兩臺(tái)穿心千斤頂進(jìn)行邊跨及錨跨的垂度調(diào)整[3］。

3 主纜架設(shè)施工

3.1 索股牽引

1)在東錨后錨面牽引。放索區(qū)布置在東錨后地面上，與東錨頂有36 m的高差，為保證索股順利牽引，在東錨后用腳手管搭設(shè)斜梯，其上布置尼龍滾輪，保證索股牽引過程中垂度控制在允許范圍內(nèi)并保護(hù)索股牽引過程中不受損壞。在東錨錨后將待架設(shè)的索股由龍門吊從存索區(qū)運(yùn)至放索區(qū)內(nèi)，安裝在放索架上。將索股前錨頭從索盤中拉出，通過索頭架與主牽引系統(tǒng)拽拉器連接。調(diào)整好拽拉器的平衡，啟動(dòng)主牽引卷揚(yáng)機(jī)，使索股進(jìn)入錨跨。

2)在東錨跨內(nèi)的牽引。由于東錨跨跨越距離過大，為防止索股在牽引過程中索股垂度過低引起索股鼓絲，在東錨跨內(nèi)利用鋼絲繩設(shè)置小貓道，按一定間距布置滾輪，有效的控制了索股的鼓絲現(xiàn)象。

3)在中、邊跨內(nèi)牽引。索股在中邊跨運(yùn)行過程中，牽引繩保持勻速牽引，指揮人員跟蹤索頭隨時(shí)調(diào)整索頭高度。每隔一定距離安排專人監(jiān)護(hù)索股的運(yùn)行情況，觀察索股是否出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、包扎帶破損斷裂，是否出現(xiàn)鼓絲等情況，及時(shí)糾正處理。在整個(gè)牽引過程中被動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)要提供一定的反張力，通過塔頂時(shí)可以適當(dāng)放緩速度，減小對門架的沖擊，在后期可適當(dāng)放緩牽引速度。

4)在西錨洞內(nèi)牽引。當(dāng)索股前錨頭接近西錨錨室時(shí)，后錨頭已經(jīng)從放索架脫出，在東錨斜梯上安裝錨頭小車，將后錨頭置于小車上，使其順利的通過東錨斜梯及后錨面托滾，降低牽引速度。利用拽拉器牽拉前錨頭，緩慢進(jìn)入錨室內(nèi)，牽引時(shí)保持一定的張力，防止索股垂度過低與地面摩擦損傷索股。在拽拉器接近前錨面時(shí)停止?fàn)恳?，解除索股錨頭與拽拉器的連接。

3.2 索股上提橫移

當(dāng)索股牽引到位后，在主索鞍兩側(cè)及散索鞍邊跨側(cè)約30 m位置處安裝索股握索器與索股上提系統(tǒng)連接后進(jìn)行索股的上提、橫移。在索股上提之前，必須沿全線檢查索股的扭轉(zhuǎn)情況，將檢查出來的扭轉(zhuǎn)糾正，使索股的每一根鋼絲處在完全平行狀態(tài)，保證成纜后的受力均勻[4］。

在索股牽引、上提及橫移過程中，注意保護(hù)索股表面，主要措施有:

1)控制托滾間距，對索股鍍鋅層有較好的保護(hù)。

2)握索器及小夾具邊角打磨成圓角，并增大握索器與主纜索股的接觸面積。

3)塔頂、鞍部門架處采用尼龍吊帶吊掛索股，保護(hù)索股鍍鋅層。

3.3 索股整形入鞍

索股經(jīng)上提、橫移后，主、散索鞍前后兩握索器間的索股呈無應(yīng)力狀態(tài)。索股為了制作及運(yùn)輸方便，其斷面設(shè)計(jì)由91根高強(qiáng)鋼絲組成的正六邊形，為使索股緊密的置于鞍槽內(nèi)，入鞍前須將索鞍處索股斷面整形成51 mm×47 mm的矩形后置入索鞍內(nèi)。利用專用的四邊形夾具將索股整形為四邊形，逐段將索股放入鞍槽內(nèi)，并用木楔壓緊，以保證表面平整，無串絲。入鞍時(shí)要嚴(yán)格控制索股的著色絲在鞍槽中的位置，以防索股扭轉(zhuǎn);另外為防止已入鞍索股的側(cè)向力使隔板變形，應(yīng)在該索股的相鄰鞍槽內(nèi)填進(jìn)楔形木塊。

入鞍后，中跨索股應(yīng)始終高于其他已架設(shè)好的索股。在東塔處索鞍標(biāo)記線與主纜索股標(biāo)記線對齊，西塔索股標(biāo)記線向邊跨側(cè)預(yù)偏一定距離。

3.4 索股放松、握索器拆除

全線索股入鞍完畢后放松各上提系統(tǒng)卷揚(yáng)機(jī)。放松時(shí)注意放松順序并隨時(shí)觀察鞍槽內(nèi)索股，防止索股在鞍槽內(nèi)發(fā)生滑移。進(jìn)行握索器的拆除。

3.5 索股調(diào)索

主纜的線型主要由各跨跨中標(biāo)高來控制。而在兩錨跨，通常由索股的錨跨張力來控制錨跨垂度。為使已整形入鞍的索股達(dá)到設(shè)計(jì)線形，在夜間氣溫、風(fēng)速比較穩(wěn)定的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行測量和垂度調(diào)整。

調(diào)索包括基準(zhǔn)索股的調(diào)整和其他索股的調(diào)整。其中1號索為基準(zhǔn)索，其線型將決定主纜的線型，因此1號索的調(diào)整精度要求較高(誤差控制在中跨－20 mm～+40 mm，邊跨－40 mm～+80 mm)。采用絕對標(biāo)高法調(diào)整。調(diào)整必須在無風(fēng)、晴朗、氣溫穩(wěn)定的夜間進(jìn)行。各跨測點(diǎn)間的溫差以不大于2℃為宜。

1號索以外的一般索股均采用相對垂度法調(diào)整。在一般索股牽引完畢后，在無風(fēng)或微風(fēng)的晚上進(jìn)行垂度調(diào)整。利用專用卡尺測量索股與1號索股的相對高差，利用塔頂調(diào)索系統(tǒng)將索股調(diào)整到位[5］。為保證精度，若遇大風(fēng)、雨雪等惡劣天氣應(yīng)停止調(diào)索，待第二天天氣轉(zhuǎn)好后再進(jìn)行調(diào)整。

在索股中邊跨線型調(diào)整到位后，還需對索頭處進(jìn)行張拉，將索股錨跨張力調(diào)整到設(shè)計(jì)值。在完成全部索股架設(shè)后，還需對全部索股張力進(jìn)行復(fù)測，對存在異常的索股重新進(jìn)行張力調(diào)整。

4 結(jié)語

1)懸索橋主纜是大橋的生命線，其施工工藝復(fù)雜，作業(yè)點(diǎn)眾多，各點(diǎn)之間的協(xié)調(diào)配合是控制施工效率高低的關(guān)鍵。壩陵河大橋地處貴州山區(qū)，其東西錨碇一為重力式錨、一為獨(dú)具特色的隧道錨，索股在牽引過程中既需翻錨，又需進(jìn)洞，其架設(shè)方法獨(dú)具特色，對以后懸索橋主纜架設(shè)施工有一定的借鑒意義。

2)主纜施工過程中，要密切關(guān)注主塔的偏位，兩側(cè)主纜的架設(shè)數(shù)量應(yīng)盡量控制一致。

3)壩陵河大橋主纜架設(shè)歷時(shí)100 d，實(shí)際牽引時(shí)間僅60 d，純牽引效率為每天3.7束，處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

[1]周孟波.懸索橋手冊[M］.北京:人民交通出版社，2003.

[2]杜國華.橋梁結(jié)構(gòu)分析[M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1994.

[3]顏 娟.自錨式懸索橋[J］.外國橋梁，2002(1):35-37.

[4]項(xiàng)海帆.高等橋梁結(jié)構(gòu)理論[M］.北京:人民交通出版社，2001.

[5]山本宏.橋梁美學(xué)[M］.北京:人民交通出版社，1989.