淺談懸索橋纜索維護平臺施工技術的應用

郭進添

（福建省交通建設工程監(jiān)理咨詢有限公司， 福建 福州 350001）

0 引言

近年來，隨著我國懸索橋纜索普遍進入病害高發(fā)期，而且國外已發(fā)生因主纜內部病害而導致的懸索橋倒塌事故，針對懸索橋的主纜檢查、評估和維護變得越來越重要。由于懸索橋主纜往往垂直高差大、坡度陡、現(xiàn)場環(huán)境復雜，導致主纜的檢查維修成本高、難度大。目前，懸索橋主纜主要采用人爬或者搭設支架等方式進行檢查維護，存在作業(yè)危險、效率低下、成本高等弊端。本文以泰寧縣貓兒山懸索橋維護橋為研究對象，設計了一種纜索維護平臺。

1 工程概況

泰寧縣Y076貓大線貓兒山懸索橋位于泰寧縣大金湖，是一座橋寬6.2m、跨徑284m的柔性懸索橋。于1989年9月竣工，至今已使用30年。

主索采用每邊27根φ39mm-7×19高強鋼絲繩組成，兩邊共54根，一邊錨固于懸崖基巖上，一邊支撐在山丘頂?shù)牡退魉?；吊桿采用φ45的R235鋼棒，每側54根，全橋一共108根；加勁梁采用高1.44m的鋼筋混凝土桁架。

當?shù)刂鞴懿块T邀請檢測單位根據《公路橋梁技術狀況評定標準》(JTG/T H21-2011)對該懸索橋進行現(xiàn)場檢查和評估，在對檢查情況分析、計算的基礎上，得出需對該橋梁進行全面維修加固，其中，需對主纜防腐和吊桿進行全面更換。

2 主纜維護及吊桿更換方案確定

設計圖紙中給出的方案是全橋搭設鋼管腳手架施工平臺，其如下圖所示：

結合實際情況，使用該方案存在以下問題：一是搭設和拆除腳手架周期太長，影響工期按時完成；二是腳手架高度2.5m-25.5m不等，安全防護投入大，高空作業(yè)安全隱患大；三是該橋跨徑284m，全部滿鋪腳手架，造價高；四是該索橋處于大金湖湖區(qū)，側風較大，對滿堂支架的穩(wěn)定性要求高。

為解決以上問題，通過借鑒國內外同類型橋梁的施工工藝，經論證，現(xiàn)場決定采用索道吊裝平臺系統(tǒng)來替代滿堂支架平臺。吊裝平臺系統(tǒng)如圖2.1：

圖2.1 吊裝平臺系統(tǒng)圖

3 維護平臺系統(tǒng)設計

吊裝平臺系統(tǒng)主要由承重纜繩、安全繩、吊籃、電動葫蘆、卷揚機等組成，作為吊桿更換、主纜防腐、索夾防腐等工作的施工平臺。

3.1 承重纜、安全繩

結合該橋現(xiàn)場實際情況，設計兩根平行于主纜的?28承重纜鋼絲繩，承重索略高于索橋主纜2m，兩端分別纏繞錨固于索鞍和橋塔。于兩根承重索中間平行位置增設一根?14安全鋼絲繩，為吊裝平臺作業(yè)人員懸掛安全帶所用。

3.2 吊籃施工平臺

施工過程中，舊吊桿拆除、新吊桿的安裝、主纜防腐、索夾防腐，均以吊籃為作業(yè)平臺。主纜間距為6.2m，因此設計吊籃施工平臺長為5.9m（驗算時取6.0m），寬1.0m，高1.2m。吊籃采用10號槽鋼作主梁，采用8號槽鋼作加強橫梁和立柱，其余采用50*50的角鋼。

圖3.2 吊裝施工平臺示意圖

3.2.1 吊籃施工平臺受力驗算

（1）查《機械設計手冊》得10號槽鋼單位長度重g=10kg/m=0.1kg/cm，截面模量W=39.4cm3；Q235型號碳素鋼的結構容許應力[b]=1400kg/c㎡；（2）最大彎矩M=1/8GL -1/8gL2，（L=600cm，G為計算最大均布荷載）

（3）由M/W=b，得W×b=M=1/8L2（G-g)；G-g=39.4×1400×8/600=1.226kg/cm；

因此最大均布荷載G=1.226+0.1=1.33kg/cm=132.5kg/m；

（4）集中荷載 M=1/4PL+1/8gL =1/4×600P+1/8×0.1×600 =39.4×1400=55160kg/cm

P=(55160-1/8×0.1×600 )×4/600=337.73kg，即跨中可以承受337.73kg的力。

（6）一根6m的10號槽鋼跨中可承重337.7kg，兩根縱梁10號槽鋼跨中可承重337.7kg×2＝675.4kg，再加上每60cm焊接一根8號槽鋼的加強橫梁，整個吊籃的底架跨中承重不低于 675.4kg×2＝1350.8kg，而吊籃的工作面都在兩端，所以吊籃每端的承重應不低于2000kg。按最大允許4人在吊籃內操作計算，每個人75kg計算， 75kg×4＝300kg，工具、材料等荷載按150kg計算，則吊籃滿負荷工作的荷載為 400kg，可算吊籃底架的安全系數(shù)為1350.8/450＝3。

以上驗算可得，該吊籃設計完全滿足本工程吊桿更換和主纜防腐的施工要求。

3.2.2 升降系統(tǒng)

由8號槽鋼焊接成滑車支架，框架的兩側各采用兩根10號槽鋼焊接于框架上，作為電動葫蘆的固定底座。支架四角安裝4個滑車裝置，兩邊各安裝1臺2噸電動葫蘆（如圖3.2.2），吊籃依靠兩臺卷揚機升降。為進一步加強作業(yè)期間吊籃的穩(wěn)定性，在吊籃升高就位后，在吊籃四角用4個1噸手拉葫蘆與索橋主纜連接固定，起到穩(wěn)固吊籃及調節(jié)吊籃高度的作用。

圖3.2.2 吊裝平臺升降系統(tǒng)示意圖

3.3 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)的設計，用一臺3噸卷揚機為主要動力，該卷揚機的鋼絲繩設為循環(huán)系（卷揚機鋼絲繩兩頭伸出，通過滑輪組分別與滑車支架兩端連接），即可實現(xiàn)一臺卷揚機完成滑車的前進與后退。卷揚機鋼絲繩的開口端緊固于吊籃滑車的牽引繩上，既可完成滑車于牽引系的連接，也可避免端口閉合所形成的節(jié)點阻礙鋼絲繩的循環(huán)。

4 吊裝平臺作業(yè)注意事項

（1）吊裝平臺系統(tǒng)的兩條承重索線型要控制基本一致，確?；囍Ъ芸傮w處于水平狀態(tài)，避免承重索受力不均。

（2）兩臺升降卷揚機應由同一個操作手控制，同步緩慢升降吊裝平臺。

（3）吊裝平臺上升到位后，應使用帶臨時鎖夾的手拉葫蘆將吊籃與主纜連接固定，進一步確保作業(yè)期間施工平臺的穩(wěn)定。

（4）平臺上的作業(yè)人員應佩戴帶自鎖裝置的安全帶，安全帶應系在獨立于承重索外的保險繩上。

（5）在平臺上作業(yè)時，應注意荷載平均分布，嚴禁超載及單端集中荷載，避免出現(xiàn)傾覆。

（6）停止作業(yè)時，所有吊裝機具、設備應加防護，起重繩、牽引繩、扣索等都應卡死固定，并去掉電源保險。次日上班應進行全面檢查。

（7）風力大于6級時，嚴禁上平臺作業(yè)。

5 總結

泰寧縣貓兒山懸索橋纜索維護施工，若按照設計采用搭設滿堂支架方案，根據預算搭設與拆除支架需花費約20天，造價約50萬元。而在實際施工中，現(xiàn)場采用了本文設計的纜索維護平臺系統(tǒng)，加工安裝該系統(tǒng)用時7天，拆除該系統(tǒng)用時5天，總成本僅為20余萬元。兩相比較，采用纜索維護平臺系統(tǒng)不僅明顯縮短了工期，且極大的節(jié)約了勞力、物力和財力的投入，安全高效的完成了該索橋的主纜及吊桿維護更換作業(yè)。

懸索橋纜索維護一直是橋梁養(yǎng)護的難點，根據不同結構不同環(huán)境選用相應的維護方案才能做到經濟、高效、合理。本文介紹的懸索橋纜索維護平臺系統(tǒng)施工難度不大、成本投入較低又安全可靠，實用性好，可為同類型懸索橋纜索的檢修維護提供有益的參考。