基于大跨度三塔懸索橋主纜系統(tǒng)施工技術(shù)研究

王剛

(貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司，貴州貴陽550001)

基于大跨度三塔懸索橋主纜系統(tǒng)施工技術(shù)研究

王剛

(貴州橋梁建設(shè)集團有限責(zé)任公司，貴州貴陽550001)

三塔懸索橋?qū)儆谛滦蛻宜鳂蚪Y(jié)構(gòu)，保障架設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵在與主纜系統(tǒng)的施工技術(shù)。我國近年來修建的三座三塔懸索橋主纜系統(tǒng)的施工技術(shù)方面做了多種創(chuàng)新和改進，主索鞍底面直接在地板上滑行，將主索鞍滑動副結(jié)構(gòu)簡化，使索鞍頂推在施工中更加方便;制造出支座型散索鞍結(jié)構(gòu)，大大提升散索鞍的擺動性能;使用左右對合的雙吊耳板索甲結(jié)構(gòu)，能讓索甲結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善;使用主纜PPWS索股水平成盤放索架設(shè)方案，能改善PPWS索股架設(shè)散股及“呼啦圈”問題。通過對這些改進與創(chuàng)新進行分析與介紹，對今后的多塔連跨懸索橋的施工起到部分借鑒作用。

大跨度;三塔懸索橋;主纜系統(tǒng);創(chuàng)新;改進

1 主索鞍與散索鞍的結(jié)構(gòu)

1.1 主索鞍結(jié)構(gòu)

(1)中塔主索鞍鞍槽內(nèi)使用厚隔板。

大跨度三塔懸索橋很有可能出現(xiàn)一些極端現(xiàn)象，如一跨空載，一跨滿載，中塔主索鞍鞍槽與主纜索股間的摩擦力需要將兩跨荷載不同而帶來的主纜力道平衡。經(jīng)過多次研究與實踐，得出了“主纜索股與索鞍鞍槽間的摩察系數(shù)定位0.2，抗滑動安全系數(shù)不得低于2.0的規(guī)定，經(jīng)過模型驗證后，證實了在索鞍鞍曹內(nèi)增加厚隔板能增加摩察系數(shù)。將2塊60 mm的厚隔板應(yīng)用到中塔索鞍鞍槽中，因為隔板可以分隔主纜索股，索鞍出口端的隔板會將相鄰索股的間隙增大，傳統(tǒng)的隔板間隙能在一段距離后通過索夾消除，而索鞍出口端的隔板需要的距離就更加的長?？紤]到這個問題后，在第二座橋時就進行了適當?shù)母倪M，使較厚的索鞍隔板在出口一段距離之后逐漸減小，使其能被主纜擠緊。在實際的應(yīng)用中，由于主纜索股受力，索股會出現(xiàn)向外偏移，會對索股的形狀帶來影響，需要通過外力措施才可以將主纜收緊，還需要修改錐形索夾的尺寸或結(jié)構(gòu)來平衡隔板。

(2)邊塔主索鞍滑動摩擦副。

在施工的過程中邊塔主索鞍的上部結(jié)構(gòu)對滑移與預(yù)偏有較高的要求，索鞍僅需滑移結(jié)構(gòu)。索鞍一般將下承板設(shè)在格柵反力架上，在索鞍下設(shè)上承板，形成聚四氟乙烯與不銹鋼板的滑動副。對頂推滑動索鞍具有良好的效果。但隨著懸索橋跨度不斷增加，索鞍體積以及質(zhì)量也會增大，會造成吊裝和頂推滑動非常困難。三塔懸索橋通過研究實踐，設(shè)計出了一種結(jié)構(gòu)較為簡單的新型滑動摩擦副，即為主索鞍和底板直接進行滑動，在索鞍鞍體和底板間放入減摩材料，使其滑動阻力減小，施工的過程中可頂推滑動索鞍，通過這方式可將傳統(tǒng)的上下承板結(jié)構(gòu)與聚四氟乙烯與不銹鋼板的滑動副省去，通過索鞍底面導(dǎo)向槽和地板導(dǎo)向筋能組成定向滑動，使的索鞍滑動結(jié)構(gòu)以及索鞍的制造、安裝變得非常方便。邊塔主索鞍滑動摩擦副是通過在索鞍底面直接涂抹納米金剛石與固體二硫化鉬等基本潤滑材料，同時將合金滾珠安裝在索鞍下底板表面。利用滑動及滾動結(jié)合減輕邊塔索鞍的阻力。通過該方法進行加工索鞍，出廠的靜摩擦系數(shù)約為0.03，動摩擦系數(shù)約為0.01，而在實踐中，吊梁數(shù)量加多嗎，頂推力仍然較大，摩擦系數(shù)達到0.1。進行現(xiàn)場勘查后，發(fā)現(xiàn)在頂過程中地板有較深的劃痕，造成的原因是由于合金滾珠硬度大，地板是加工形成，表面易劃傷，劃痕會增加表面的摩擦系數(shù)，荷載越大，劃痕就越深，導(dǎo)致頂推困難。通過改進方案，將二半索鞍的前進方向進行大倒角處理，在索鞍頂推的施工前進行修補或重新處理損害的底板表面，讓摩擦系數(shù)變小。

1.2 散索鞍結(jié)構(gòu)

三塔懸索橋的散索鞍一般采取擺軸式的散索鞍，通常為借助上、下承板擺軸平面和柱面進行接觸，同時在接觸應(yīng)力最高的地方挖銷孔，插入抗剪銷。因擺軸軸心不會經(jīng)過圓心，使上下承辦間的接觸應(yīng)力得到了提高，擺動角度小，造成擺動困難，對構(gòu)建造成過多的磨損降低了構(gòu)建的壽命。因此我們設(shè)計研發(fā)出了一種新型的支座式散索鞍，通過利用散索鞍的擺動結(jié)構(gòu)，讓球型鋼支座為基礎(chǔ)的柱面剛支座，和傳統(tǒng)散索鞍進行比較，多了調(diào)整滑動的裝置，使小滑動形成，將上下承板軸的弧形轉(zhuǎn)動改為球面，使轉(zhuǎn)角度數(shù)加大，通過螺栓將支頭與鞍頭連接，直接定位安裝，使加工難度降低，同時將重量減輕，方便與運輸、安裝以及維修。

2 主纜索股制造及架設(shè)

2.1 主纜的制作與架設(shè)

大跨度三塔懸索橋通過PPWS法制造主纜架設(shè)，采取91絲索股，直接利用制索、成盤、架設(shè)的方案。為了達到三塔長索股架設(shè)需求，在成盤放索的基礎(chǔ)上，采用了成圈放索的優(yōu)點，在實驗中研究了主纜PPWS水平成盤放索的方法，有效解決了“呼啦圈”問題，使主纜索股架設(shè)的效率提高。通過各種實踐與改進，不但在91絲索股中應(yīng)用，還在127絲索股中得到了推廣。

2.2 主纜索股整形

主纜索股在索鞍鞍槽內(nèi)的滑移是大跨度三塔懸索橋非常重視的問題，在施工主纜索股時，關(guān)鍵需要通過鞍槽壓板壓實及鋼絲密實來加強索股的摩擦阻力，以及控制三塔懸架橋的兩個中跨主纜對稱。在91絲索股架設(shè)時，將正六邊形的索股整為方形放入索鞍鞍槽內(nèi)，在每個索股加入3根填充絲，不受力，只為增加摩擦阻力。在具體實施時，填充絲在出索鞍后顯得非常凌亂，每條索股多3絲，鞍槽內(nèi)相應(yīng)的增加3.3%的鋼絲，股數(shù)太多，鞍槽體積就會被占用。若工人不規(guī)范的操作，鞍槽隔板的設(shè)計高度余量就會不足，就可能突破隔板高度，這方式不適合應(yīng)用及推廣，但仍然應(yīng)該落實并達到91絲索股要求的最緊密排列。三塔懸索橋的索鞍鞍槽內(nèi)使用了鍥緊壓板結(jié)構(gòu)，利用擠壓力量，將鞍槽內(nèi)的束股壓緊，使主纜索股有更強的抗摩擦阻力。

3 結(jié)束語

3座大跨度懸索橋的修建成功，標志了我國建設(shè)大跨度索橋的技術(shù)和方法已經(jīng)有了新的發(fā)展階段，特別是承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)—主纜系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝。三塔懸索橋結(jié)構(gòu)非常特殊，同時也會出現(xiàn)各種新型問題，這就需要設(shè)計、業(yè)主、施工等各方人員進行深入研究探討，做好施工預(yù)案。隨著三塔懸索橋的建設(shè)，能幫助拓寬懸索橋的適應(yīng)范圍，推動我國橋梁建設(shè)的發(fā)展，促進我國走向橋梁強國。

［1］葉覺明.大跨度三塔懸索橋主纜系統(tǒng)施工技術(shù)創(chuàng)新及改進［J］.橋梁建設(shè)，2015，22(1):6－12.

［2］鄧育林，彭天波，李建中等.大跨度三塔懸索橋動力特性及抗震性能研究［J］.振動與沖擊，2008，27(9): 105－110.

［3］彭小剛，張文明，王濤等.大跨度三塔懸索橋非線性靜風(fēng)穩(wěn)定分析［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報，2008，23(5): 435－437，470.

U442

C

1008－3383(2017)04－0118－02

2016－10－20

王剛(1973－)，男，貴州貴陽人，工程師，研究方向:公路土建。