玻璃溝大橋纜索吊機(jī)設(shè)計(jì)與施工
2017-04-24
1 概述
玻璃溝大橋?yàn)檠诺a江兩河口水電站庫區(qū)復(fù)建縣道X037線溪工溝至尤拉西溝段的一座勁性骨架鋼筋砼箱型拱橋，位于甘孜州新龍縣境內(nèi)，在玻璃溝溝口以內(nèi)約150m附近跨越玻璃溝，溝口為現(xiàn)有X037公路，主孔為凈跨170m，拱橋總長247m。雅江岸3×13m連續(xù)板引橋位于平曲線上。主橋鋼管勁性骨架鋼筋砼箱型拱凈跨徑為170m，矢跨比1/5，凈失高34m。主拱圈采用等截面懸鏈線無鉸拱，主拱圈采用在預(yù)制吊裝完成的鋼管勁性骨架上外包鋼筋砼工藝施工。勁性骨架為槽鋼與鋼管混凝土組成的桁架結(jié)構(gòu)，全橋共兩片拱肋，兩片拱肋間以橫聯(lián)進(jìn)行連接，拱肋高2.64m，單肋寬2.25m?？傮w布置圖如圖1。
2 工作主索的設(shè)計(jì)
采用2×2？準(zhǔn)56mm（6×37S+FC）的合成纖維芯鋼索作為主索，2組主索間距5.25m，每組正對拱肋布置；主索公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，單根鋼繩鋼絲截面積A=1178.07mm2，鋼絲繩最小破斷拉力為Tp=1830kN。懸索跨度L=288.175m，空索垂度f0=12.5m，約為索跨的1/23。每組主索設(shè)置前后2個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)間間距24m，整個(gè)勁性骨架分段由2組主索共4個(gè)吊點(diǎn)抬吊安裝。
為加快施工進(jìn)度，同時(shí)增強(qiáng)鋼管拱肋安裝時(shí)的穩(wěn)定性，確保施工安全，吊裝設(shè)計(jì)考慮雙肋橫向連接成整體吊裝。受力分析按鋼管勁性骨架按兩岸拱腳就位、運(yùn)輸至索跨跨中共計(jì)算3個(gè)工況計(jì)算，并依此得出主索最大張力，由于新龍地處高原，晝夜溫差較大，需要考慮溫度的作用。
?、俳Y(jié)構(gòu)后吊點(diǎn)距新龍岸塔架37.5米時(shí)的情況（新龍岸拱腳段就位）：
不計(jì)溫度影響：主索最大張力T=1800.013kN。
溫度降低30度時(shí)：主索最大張力T=1830.16kN。
?、诮Y(jié)構(gòu)后吊點(diǎn)距新龍岸塔架182.5米時(shí)的情況（新龍岸拱腳段就位）：
不計(jì)溫度影響：主索最大張力T=2117.343kN。
溫度降低30度時(shí)：主索最大張力T=2149.623kN。
?、劢Y(jié)構(gòu)吊運(yùn)至跨中時(shí)的情況：不計(jì)溫度影響：跨中主索最大張力T=2201.524kN。溫度降低30度時(shí)：跨中主索最大張力T=2234.501kN。
結(jié)果表明：在鋼管拱吊運(yùn)至索跨跨中時(shí)，主索最大張力Tmax=2201.524kN，安全系數(shù)K=3.32，滿足規(guī)范主索張力安全系數(shù)不小于3的要求。
3 起重索計(jì)算
3.1 跑頭拉力F計(jì)算
根據(jù)前面的計(jì)算，考慮吊具、配重及1.2倍沖擊系數(shù)后，起吊重量共計(jì)643.272kN，則每個(gè)吊點(diǎn)起吊重量G1=G/4=643.272/4=160.818kN。每臺起吊滑車走4線布置，動(dòng)頭繞過塔頂及塔腳導(dǎo)向滑輪后均進(jìn)入80kN起重卷揚(yáng)機(jī)，定頭卡于定滑車軸上，起重滑輪效率系數(shù)η=0.98（軸承），參考圖2，則跑頭拉力F為：
F=1.25（不均勻系數(shù)）×G1/（η3+η4+η5+η6）=55.025kN[5]，滿足規(guī)范要求。
3.2.2 起吊索應(yīng)力安全系數(shù) 滑輪直徑D=400mm，？準(zhǔn)24mm麻芯鋼繩（6×37S+FC）鋼絲直徑δ=1.1mm，截面鋼絲面積An=210.87mm2，則：接觸應(yīng)力安全系數(shù)：K=σmax/σ=1.77/0.2836=6.24>[3]，結(jié)果證明應(yīng)力安全系數(shù)滿足要求。
4 牽引索
牽引索每組主索設(shè)置一組，每組牽引滑車按來回線走3線布置（不含來回線通線），設(shè)置1臺80kN中快速卷揚(yáng)機(jī)牽引天跑車，跑頭經(jīng)新龍岸塔頂及塔腳導(dǎo)向滑輪后進(jìn)入牽引卷揚(yáng)機(jī)。前后兩臺天跑車之間采用2？準(zhǔn)30mm（6×37S+FC1770MPa）鋼繩進(jìn)行連接并同步。塔頂牽引導(dǎo)向滑輪連接固定千斤繩卡在主索后拉索上，使索力直接傳入錨碇。
牽引索牽引力由跑車運(yùn)行阻力、起吊索跑頭阻力、后牽引松弛張力三部分組成，按新龍岸及雅江岸拱腳段安裝、運(yùn)輸至索跨跨中共計(jì)算3個(gè)狀態(tài)的牽引力，最大牽引力發(fā)生在雅江岸拱腳就位階段，計(jì)算兩組一共的最大牽引力329.515kN，單個(gè)跑頭最大拉力F=59.534kN，張力安全系數(shù)K=5.64>[5]?？紤]接觸作用應(yīng)力σ=305.0MPa，應(yīng)力全系數(shù)K=σmax/σ=1770/305.0=5.80>[3]。安全系數(shù)皆滿足要求。
5 纜索吊機(jī)安裝與試吊
5.1 纜索吊機(jī)安裝 纜索系統(tǒng)安裝工藝流程見圖3。
5.2 纜索吊機(jī)試吊方案 根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定并結(jié)合本橋的實(shí)際情況，以本橋勁性骨架節(jié)段最大設(shè)計(jì)吊重G=643.272kN為100%試吊重量，按50%G（322kN）→100%G（643.272kN）→120%G（772kN）確定。
吊重物分別選用：20m空心板邊板1塊（325kN）→勁性骨架最重節(jié)段（643.272kN）→勁性骨架最重節(jié)段+129kN鋼筋等配重（772kN）。重物行走完索跨全程后再回到起吊位置；試吊過程中，分別在起吊處、索跨跨中位置、及兩岸拱腳位置做短暫停留（約5分鐘），主要目的是檢查加載起吊后至跨中主索的垂度情況與設(shè)計(jì)是否相符；觀測主塔受力變形情況、塔架基礎(chǔ)、主錨碇錨索、錨梁的變形數(shù)據(jù)及各部焊縫受力后變形情況；牽引索、起重索的動(dòng)作情況，跑車、倒拐滑車、滑車輪組的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，卷揚(yáng)機(jī)組的運(yùn)行情況等；測試指揮系統(tǒng)的調(diào)度配合能力。
纜索吊機(jī)相關(guān)荷載檢驗(yàn)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算基本吻合，各連接及錨固處穩(wěn)定牢固，滑輪運(yùn)轉(zhuǎn)正常，結(jié)構(gòu)均處于安全狀態(tài)，設(shè)備及其操控滿足設(shè)計(jì)及使用要求。
參考文獻(xiàn)：
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