混凝土箱拱橋纜索吊設(shè)計(jì)吊裝施工

1、    混凝土箱拱橋纜索吊設(shè)計(jì)吊裝施工    靳慶迎摘要纜索吊是拱橋施工時(shí)必要的組裝設(shè)備，隨著拱橋的設(shè)計(jì)形式而變化；纜索吊的設(shè)計(jì)尤其重要，根據(jù)每座拱橋的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)地形地貌確定基本參數(shù)，通過(guò)各種不同應(yīng)力計(jì)算，調(diào)整纜索吊的組件及電器設(shè)備，直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及吊裝的要求。纜索吊是臨時(shí)組裝設(shè)備，要到當(dāng)?shù)匕脖O(jiān)部門(mén)備案、驗(yàn)收同意后才可使用。關(guān)鍵詞 拱橋 纜索吊 設(shè)計(jì)吊裝： s611： a1.工程概況1.1 橋位概況永春河大橋位于云南省迪慶州維西縣西北部，原德欽至維西公路k186+500處，在1747.908高程上橫跨永春河河谷。橋位處地勢(shì)東高西低，地形坡度較大，兩岸山勢(shì)陡

2、峭。設(shè)計(jì)說(shuō)明橋位處地質(zhì)為全風(fēng)化至中風(fēng)化片巖。永春河為項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)瀾滄江左岸較大的支流，水量大，遇降水水流上漲明顯。1.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)；驗(yàn)算荷載：特種掛平板車(chē)300橋面布置：全寬9m=0.5m（防撞護(hù)墻）+ 8m（行車(chē)道）+0.5m（防撞護(hù)墻）地震動(dòng)峰值加速度a =0.1g（相當(dāng)于地震基本烈度的度）設(shè)計(jì)水位：電站蓄洪水位1735m，設(shè)計(jì)洪水頻率：1/1001.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況主橋設(shè)計(jì)為140m跨箱型拱橋，采用等截面懸鏈線(xiàn)箱形無(wú)絞拱，6拱7段，預(yù)制吊裝。拱上設(shè)排架，跨距10m，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土t梁。引橋設(shè)計(jì)，下部結(jié)構(gòu)為樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，u型重力式橋臺(tái)臺(tái)身。維西岸引橋設(shè)4孔10m跨現(xiàn)

3、澆鋼筋混凝土板梁，德欽岸設(shè)2孔10m跨鋼筋混凝土t梁。全橋布置如圖：永春河大橋總體布置簡(jiǎn)圖永春河大橋總體布置簡(jiǎn)圖2.纜索吊設(shè)計(jì)、受力計(jì)算：2.1纜索吊設(shè)計(jì)參數(shù)2.1.1跨度擬定德欽端距7#橋臺(tái)尾20米為塔架中線(xiàn),維西端距0#臺(tái)尾10米為塔架中線(xiàn),本吊裝系統(tǒng)跨度l0=246m。（維西岸邊跨，德欽岸邊跨，中跨）2.1.2塔架高度橋面標(biāo)高1748.39米,最大垂度f(wàn)max=20.0m拱肋高2.4m,吊索垂度20m,吊鉤高1.5m,跑車(chē)高1.5m,動(dòng)定滑車(chē)間繩索高度4m,過(guò)障礙物的安全凈空高度為1.52m。h塔=2.4+20+1.5+1.5+4+2=33m，取34.6m。(另加鞍及梁高2.6m)如果地

4、勢(shì)另加其差值,確定塔架的實(shí)際高度,兩塔頂標(biāo)高相等。2.2纜索系統(tǒng)受力計(jì)算2.2.1承載索計(jì)算載荷計(jì)算:主索：吊裝主索選用6根52mm鋼絲繩，型號(hào)為6×36ws+fc纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩為全新鋼絲繩。均布荷載:q主索自重:q1=10.3kg/m起重索、牽引索自重:q2=2×2×1.97=7.88kg/m每根主索均布荷載：q= q1 +q2/6=10.3+7.88/6=11.61kg/mg=ql=11.61×246=2.86t集中荷載：p跑車(chē)輪及定滑輪：p1=2×3=6t吊鉤、動(dòng)滑輪及配重： p2=2×2=4t滑輪組起重索自重：p3=2&

5、#215;8×30×1.97=0.95t吊重 ：p4=60t沖擊系數(shù)：k=1.2單根主索：q=1.2（p1 +p2 +p3 +p4）/6=14.2t2.2.2.主索張力及跨中垂度：取主索張力安全系數(shù)k=3.1t=tmax/3.1=151.9/3.1=49t垂跨比：f/l=19.62/246=1/12.54（）主索三跨索長(zhǎng)=356m張力方程系數(shù)計(jì)算：=241.6=735t=25=1976.2t2.2.3跑車(chē)架設(shè)時(shí)的受力計(jì)算：此時(shí)主索上的集中荷載為跑車(chē)自重px，求跑車(chē)作用跨中時(shí)的跨中垂度：先求跑車(chē)空載主索張力hx：計(jì)算系數(shù)：k3=12px(g+px)px=(p1+p2+p3)/

6、6= 11/6=1.84tk3=12×1.84(2.86+1.84)=104x=l/2=246/2=123mx(l-x)=123(246-123)=15129m2c=b+cx(l-x)=1976.2+0.42*15129=8330.4t3將上式代入方程式：跨中垂度為：m2.2.4支座位移對(duì)主索的影響當(dāng)跑車(chē)位于跨中吊重時(shí)，假設(shè)塔頂將各向跨內(nèi)位移12cm。計(jì)算系數(shù)： w = +2 = 0.24 ma = = 25 + 0.24×= 30.7x(l-x) = 1232 =15129b-cx(l-x) = 1976.2 + 11.6×15129 = 177472.6將上述

7、數(shù)值代入張力方程式：h3 +ah2bcx(l-x) = 0h3 +30.7h2177472.6 = 0得h = 47.6 t垂度（跨中） f = = 20.18 m比不考慮塔架位移時(shí)垂度增加= 20.18- 19.62 =0.56m必要時(shí)調(diào)整后纜風(fēng)，控制塔架向跨中的位移值。2.2.5主索應(yīng)力的計(jì)算：（1）在跑車(chē)輪作用下的主索應(yīng)力，以跨中吊重時(shí)最大，總應(yīng)力：=65.2kg/mm2應(yīng)力安全系數(shù)k2：k2=170/65.2=2.6>2(2)索鞍處主索彎曲應(yīng)力此時(shí)跑車(chē)吊重后，位于塔前時(shí)應(yīng)力最大v=k=170/83.7=2.03>22.2.6起重索計(jì)算：（1）滑車(chē)有效系數(shù)跑車(chē)中起重索倍率為8

8、，即有效繩數(shù)為 n=8，按n=4,c=2,查無(wú)支架施工附錄5表1得 = 7.02。（2）起重卷?yè)P(yáng)機(jī)的收縮拉力： y =p = (p2 + p3+p4)× = (4+0.95+60) × = 32.5t沖擊系數(shù)， y = 5.56t,采用8t卷?yè)P(yáng)機(jī)。（3）起重索安全系數(shù)k拉力安全系數(shù) k = = 5.3 >5應(yīng)力安全系數(shù)：起重扣轉(zhuǎn)向滑輪的直徑為 d = 300400mm。取 d = 300mm彎曲應(yīng)力：= 36.5式中： e = 7560 （雙重繞鋼索） = 1.1（ 起重鋼絲繩的絲徑）k =2.2.7 牽引索受力計(jì)算：由前面計(jì)算拱肋於對(duì)岸塔前50米處安裝：主索升角=7

9、°1112，轉(zhuǎn)向滑輪的滑動(dòng)軸承力 ，動(dòng)滑輪、定滑輪為滾珠軸承， 跑車(chē)輪為滾珠軸承，運(yùn)行阻力系數(shù)f = 0.01。(1)跑車(chē)運(yùn)行的坡度阻力w1w1 = =（2）起重索運(yùn)行阻力w2起重索力：g = 6×14.2-6 = 79.2t共兩個(gè)吊鉤，每鉤受力 （沖擊及不均勻系數(shù)k=1.2）y = 6.8t(起吊滑車(chē)組有效倍率)w2 = 2（1-）×y = 2(1-0.984+5)×6.8= 2.3t注：跑車(chē)定滑輪b=5，動(dòng)滑輪a=4(3)后牽引索的松弛張力w3：w3 =（當(dāng)拱座距塔50米，此時(shí)l=201米，f=20米)= 497 kg =0.5t(4) 牽引索總拉力

10、w：w = w1 + w2 + w3=11.5+2.3+0.5=14.3t設(shè)牽引索倍率為 “2”，y =本橋采用牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)為摩擦型，拉力為p=10t，足夠。2.2.8地垅受力計(jì)算拉力:水平分力:垂直分力:地垅與基底土摩擦系數(shù)（1)抗滑(2)抗拔（3）抗傾式中：（4）地垅設(shè)計(jì)尺寸實(shí)際地壟重量1548t本地垅設(shè)計(jì)>419m3滿(mǎn)足要求。本地壟實(shí)際v=（10×12×5）+45=645m3同樣滿(mǎn)足要求。3.纜索吊拼裝3.1纜索吊施工拼裝工藝主要施工工藝：錨碇開(kāi)挖、預(yù)埋件安裝、澆注混凝土塔架基礎(chǔ)開(kāi)挖、預(yù)埋件安裝、澆注混凝土塔架桿件拼裝各種繩索安裝安裝滑車(chē)、卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)試運(yùn)行試吊運(yùn)行吊

11、裝。3.2纜索吊機(jī)平面布置根據(jù)地形條件，河流水文情況及施工條件等，決定采用纜索吊機(jī)擔(dān)負(fù)0#臺(tái)到7#臺(tái)間的現(xiàn)澆部位的混凝土灌注，以及拱箱、模板、鋼筋、t梁等的吊裝，機(jī)械設(shè)備的搬運(yùn)以及施工人員上下橋的需要,擬用一組主索道,采用普通鋼絲繩,設(shè)計(jì)凈吊重60噸。纜索吊系統(tǒng)圖3.3材料和設(shè)備名稱(chēng) 項(xiàng)目 承載索 起重索 牽引索 纜風(fēng)索 備注鋼絲繩型號(hào) 6×36ws+1fc 6×37+1 6×37+1 6×37+1 1.起重卷?yè)P(yáng)機(jī)：jjk-10快速卷?yè)P(yáng)機(jī)40m/min數(shù)量：2臺(tái)2.牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)：jjk-8快速卷?yè)P(yáng)機(jī)27m/min數(shù)量：1臺(tái)根-直徑 6-52 2-24 2-

12、24 20-28單重(kg/m) 10.3 1.97 1.97 2.77截面積(cm2) 11.08 2.11 2.11 2.95鋼絲直徑(mm) 2.4 1.1 1.1 1.3抗拉強(qiáng)度(kg/mm2) 170 170 170 170整繩破斷拉力(t) 151.9 29.36 29.36 41.0彈性模量(kg/mm2) 7560 7560 7560 7560安全系數(shù) 3.03.5 56 45 2應(yīng)力安全系數(shù) 2 3 3 23.4錨碇施工錨碇采用分配梁預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)，施工工藝為：表面開(kāi)挖、鉆孔施工、鋼筋施工、模板、砼施工。3.5塔架施工3.5.1塔架組成：塔架左、右岸兩座纜索吊機(jī)塔架均為門(mén)式塔

13、架，塔架采用萬(wàn)能桿件和部分加工件組拼而成。塔架施工包括基坑開(kāi)挖、鋼筋施工、模板和砼施工、萬(wàn)能桿件拼裝。左岸塔架設(shè)置在0#橋臺(tái)后10m，右岸設(shè)置在7#橋臺(tái)后21m。在地面上開(kāi)挖塔架基礎(chǔ)，按照設(shè)計(jì)位置安裝鋼筋網(wǎng)及塔架預(yù)埋件。澆注混凝土，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%后可進(jìn)行塔架的拼裝施工。主塔塔架的纜風(fēng)繩設(shè)于塔頂和2/3塔高處，分前、后側(cè)纜風(fēng)繩，纜風(fēng)繩上端與塔架固結(jié)，下端與地錨相連。3.5.2塔架拼裝按設(shè)計(jì)要求拼裝萬(wàn)能桿件塔架，并拼裝行車(chē)安裝平臺(tái)，塔架桿件采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼管扒桿拼裝。塔架是整個(gè)纜索吊受力最重要的部位之一，其承受纜索傳遞的豎向力以及由纜索撓度傳遞的水平拉力。對(duì)塔架設(shè)計(jì)的時(shí)候重點(diǎn)考慮其抗傾覆力

14、及撓度變形的影響。因此對(duì)塔架施工應(yīng)該從材料選用、桿件連接、位置尺寸等方面加以控制。租賃的萬(wàn)能桿件必須選擇無(wú)損傷無(wú)彎曲變形，桿件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，桿件截面尺寸及各構(gòu)造點(diǎn)的尺寸性能良好。尤其是螺栓的可靠性，能夠保證施工需要。對(duì)于銹蝕嚴(yán)重，存在局部損傷的桿件堅(jiān)決剔除不得使用。在進(jìn)行桿件組拼時(shí)首先將各螺栓進(jìn)行檢驗(yàn)修整涂油。組拼時(shí)要精細(xì)施工，對(duì)每個(gè)螺栓的力矩均衡達(dá)到設(shè)計(jì)要求。拼裝塔架每2米高就需要吊線(xiàn)檢查一次塔身的傾斜度及幾何尺寸。發(fā)現(xiàn)偏差過(guò)大必須重新拼裝及時(shí)調(diào)整至設(shè)計(jì)要求范圍，塔架的安裝精度直接影響到索鞍的安裝精度以及整體受力，為此施工中必須重視每一步施工環(huán)節(jié)。當(dāng)塔架拼裝到一定設(shè)計(jì)高度2/3處后，掛設(shè)

15、纜風(fēng)繩，塔架拼裝到設(shè)計(jì)高度后，在塔架頂部安裝i50的工字鋼分配梁、四氟板和索鞍。3.6設(shè)備安裝架設(shè)卷?yè)P(yáng)機(jī)根據(jù)預(yù)埋件位置進(jìn)行焊接，每個(gè)焊縫長(zhǎng)度不小于40cm，焊縫厚度不小于10mm。塔頂分配梁及索鞍采用臨時(shí)扒桿吊裝。平衡裝置安裝在錨碇分配梁上。設(shè)備安裝流程圖3.6.1先導(dǎo)索安裝先導(dǎo)索采用20尼龍繩，利用河江橋從左岸人工牽引至右岸。固定在卷?yè)P(yáng)機(jī)上。再利用先導(dǎo)索將16的鋼絲繩牽引到河對(duì)岸。16鋼絲繩到達(dá)右岸后穿過(guò)塔頂固定在5噸卷?yè)P(yáng)機(jī)上，解除先導(dǎo)索。3.6.2渡工作索將工作索配合索卡固定在已經(jīng)安裝好的16鋼絲繩上，利用16的鋼絲繩將工作索牽引到河對(duì)岸，通過(guò)塔頂滑車(chē)將兩岸工作索連接，形成往復(fù)工作索，為渡

16、承重索作好準(zhǔn)備。3.6.3渡承重索將52的承重索緊固在工作索接頭上，啟動(dòng)牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)將52的承重索從左岸錨碇、左岸塔頂索鞍、右岸塔頂索鞍、牽引到右岸錨碇平衡滑輪，再?gòu)挠野跺^碇平衡滑輪、右岸塔頂索鞍、左岸塔頂索鞍、牽引回左岸錨碇平衡滑輪，完成一個(gè)循環(huán)，共有3個(gè)循環(huán)。3.6.4升行車(chē)、調(diào)整承重索將行車(chē)安裝在承重索上后，利用滑車(chē)配合10t牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)將承重索緊固到位，緊固繩頭采用搭接，繩卡間距為40cm，每個(gè)繩頭用10個(gè)繩卡。每套纜索吊機(jī)的主索分為2組，每組由2根鋼絲繩繞成6根主索。主索的索鞍采用移動(dòng)索鞍，索鞍固定于塔架頂。主索跑車(chē)采用4排6輪式，吊機(jī)共需要2個(gè)跑車(chē)。3.6.5渡牽引索、安裝起重索利用工

17、作索將起重卷?yè)P(yáng)機(jī)的鋼絲繩形成往復(fù)牽引系統(tǒng)，將原有工作索在接頭位置固定并斷開(kāi)，將兩接頭穿過(guò)牽引滑輪并固定在錨碇上，形成往復(fù)牽引系統(tǒng)。牽引索采用兩岸對(duì)牽式，24鋼絲繩走3線(xiàn)，12t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引；起重索采用28的鋼絲繩，走8線(xiàn)，10t卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引。為保證兩個(gè)跑車(chē)的正常運(yùn)行，兩岸各設(shè)一套牽引和起重系統(tǒng)，各控制一個(gè)跑車(chē)。按設(shè)計(jì)纏繞方式要求安裝定滑車(chē)、動(dòng)滑車(chē)、轉(zhuǎn)向滑輪、起重索。3.7試吊及運(yùn)行情況纜索起重機(jī)安裝完成后應(yīng)進(jìn)行試吊，試吊按起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行，分階段加載進(jìn)行試吊，最后起重量為設(shè)計(jì)最大吊重量的110%，檢查各部位、各連接桿件、運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備等無(wú)異常后試吊結(jié)束。3.8纜索吊施工注意事項(xiàng)（1）、錨桿的空間位置和傾角必須精確定位，張力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）、鋼絲繩使用均按國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)，使用過(guò)程經(jīng)常保養(yǎng)，涂油檢查有無(wú)磨損。（3）、各構(gòu)件均為重要受力構(gòu)件，其焊接連接要嚴(yán)格保證焊縫質(zhì)量，焊縫質(zhì)量級(jí)。應(yīng)避免雨水積滯，并做適當(dāng)防銹處理（4）、鋼絲繩繩端用繩卡（夾）連接或固定時(shí)繩卡（夾）的數(shù)量應(yīng)按鋼絲繩繩夾使用方法(gb5976-86) 的要求設(shè)置。鋼絲繩繩端用繩卡（夾）連接或固定時(shí)應(yīng)設(shè)保險(xiǎn)繩繩