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目 录
第一章 缆索系统施工概述 4
1。1工程概况 4
1。2自然条件 5
1。3施工难点 6
第二章 缆索系统施工方案 7
2。1施工概述 7
2。2主索鞍的安装 9
2.2。1塔顶门架的设计与施工 10
2.2。2主索鞍的吊装施工 11
2.2。3设计单位对主索鞍安装精度要求 14
2.2.4主索鞍施工注意事项 14
2.3散索鞍的安装 14
2.3。1散索鞍的吊装施工 15
2.3.2设计单位对散索鞍安装精度要求 18
2。4牵引系统、猫道的设计与施工 18
2.4.1牵引系统的设计 18
2。4。2猫道系统的设计 19
2.4.3牵引系统、猫道架设施工流程 22
2.4.4牵引系统施工 22
2.4.5猫道架设施工 22
2.4。6牵引系统及猫道施工工效分析 24
2.5主缆索股架设施工 25
2.5。1概述 25
2.5.2主缆索股架设施工流程 26
2.5。3主缆架设施工 26
2。5。4主缆架设常见问题及解决方法 31
2。5.5索股架设施工工效分析 34
2.6主缆紧缆 34
2.6.1紧缆机 34
2。6。2 紧缆作业施工流程 35
2。6。3 紧缆施工 35
2。6。4紧缆施工质量安全保证措施 37
2.6.5紧缆施工工效分析 37
2。7索夹、吊索安装 37
2.7。1概述 37
2.7.2索夹、吊索安装流程 38
2.7.3索夹安装 38
2.7。4吊索安装 40
2.7。5设计单位对索夹、吊索安装精度要求 40
2。8体系转换施工(吊索张拉) 40
2。8.1体系转换施工 40
2。8.2吊索张拉施工 42
2.8。3吊索张拉、体系转换施工工效分析 44
2.9主缆缠丝、涂装防护施工 44
2.9。1主缆涂装防护体系 44
2.9。2施工流程 44
2.9。3主缆涂装施工工艺 45
第三章 缆索系统施工进度、人员的安排及设备的配备 47
3。1施工进度安排 47
3.2施工人员安排 47
3.3施工设备的配备 48
第四章 缆索系统施工安全、质量保证措施 50
4.1质量目标 50
4.2质量保证措施 50
4.3安全保证措施 50
第五章 文明生产与环境保护措施 52
5。1文明生产 52
5.2环境保护措施 52
第六章 附件一《塔顶门架设计计算书》 54
第七章 附件二《猫道设计计算书》 68
第八章 附图 79
8。1《牵引系统总体布置图》(LS-01) 79
8.2《牵引系统塔顶布置图》(LS-02) 79
8。3《牵引系统横断面布置图》(LS—03) 79
8.4《索股牵引示意图》(LS—04) 79
8。5《轨道索锚碇系统布置图》(LS—05) 79
8.6《滚筒总体设计图》(LS-06) 79
8.7《施工猫道总体布置图》(LS-07) 79
8。8《施工猫道横断面布置图》(LS-08) 79
8。9《网面图布置图》(LS-09) 79
8。10《塔顶锚固布置图》(LS-10) 79
8.11《施工猫道吊耳布置图》(LS-11) 79
8.12《猫道边跨锚固布置图》(LS-12) 79
8。13《散索鞍支架预留孔布置图》(LS—13) 79
8.14《工具索鞍布置图(一)》(LS—14) 79
8。15《工具索鞍布置图(二)》(LS—15) 79
8.16《工具索鞍布置图(三)》(LS—16) 79
8.17《工具索鞍布置图(四)》(LS-17) 79
8。18《塔顶门架总体装配图》(LS—18) 79
8.19《塔顶门架预埋件总体布置图》(LS-19) 79
自锚式悬索桥缆索系统施工组织设计
第一章 缆索系统施工概述
1。1工程概况
江东大桥通航孔桥为空间缆索结构自锚式悬索桥,跨径布置为83+260+83m,双塔双缆面结构,分离式钢箱梁,独柱式桥塔,主缆为三跨空间线型,中跨两根空间主缆交汇于塔顶,吊索间距9m,矢跨比f/L=1/4。5,边跨主缆在中央分隔带内平行布置,不设吊索.自锚式悬索桥位于0.85%的直线纵坡段上。
图1 自锚式悬索桥桥型布置图
图2 自锚式悬索桥三维效果图
1.2自然条件
桥址位于钱塘江强潮河口,其潮汛特征为非规则的半日潮类型,一日两涨两落,潮波向上游传播过程中,逐渐增大,湾口南汇咀多年平均潮差为3.17m,至湾顶澉浦达5。57m,实测最大达9。00m。
涌潮是钱塘江河口一种特有的水力现象,江东大桥位于强潮河段,桥址附近河段涌潮可能最大高度约为3。0m,此时测点瞬时最大流速可达9~12m/s。
每年7~10月台风期间常受风暴潮影响,如风暴潮遭遇天文大潮,则会形成异常高潮位,历史高水位有85%由台风暴潮遭遇天文大潮所致。
位于桥址上游3km的仓前水位特征见表1.
表1 桥位仓前水位特征
项目
单位
量值
出现时间
平均高潮位
m
4.21
平均低潮位
m
2.66
平均潮差
m
1.55
最高潮位
m
8。01
1997年8月19日
最低潮位
m
0.40
1955年12月25日
最大潮差
m
5.27
1994年8月22日
平均涨潮历时
h:min
1:42
平均落潮历时
h:min
10:43
100年一遇高水位
m
8。23
50遇高水位
m
7。98
20遇高水位
m
7。64
桥址处从上到下地质土层情况见下表2.
表2 桥位地质土层情况表
土层序号
土层名称
层厚M
层底标高M
①1
素填土
0.7~3。0
3.82~5.17
①2
江底填土
0。7~5.0
-0.28~4。16
②1
砂质粉土
1。0~6.2
—2.2~2。66
②2
粉砂夹粘土
8.8~17.5
-16.56~-7。88
③
砂质粉土夹粘土
2.2~15
-24.83~—16。98
⑥、⑧1
粘土
7。9~28。5
-45.50~—29。31
⑧2
砂质粉土
2。0~16。5
—58.9~—36。08
⑧3、⑨1、⑨2、⑨3
粉质粘土
8.5~49.5
-66.18~—41。55
⑿1
全风化砂砾岩、泥质粉砂岩
2。1~15。6
—72。01~-56。25
⑿2
强风化砂砾岩、泥质粉砂岩
15。8~39。6
-104。65~—81。28
⑿3
中风化砂砾岩、泥质粉砂岩
3。5~21.4
—104。8~—101。65
⑿
微风化泥质粉砂岩、砂砾岩
下伏基岩为北垩系下统朝川组下段岩层,岩性为砂砾岩及泥质粉砂岩,岩石单轴极限抗压强度为1~3MPa。
1.3施工难点
由于自锚式悬索桥主缆为空间曲线线形,所以在施工技术方面存在以下几个施工难点:
⑴主缆的架设。先合后分,体系的转换。
⑵索夹的安装。由于本桥吊索为空间索面,这就要求索夹准确定位,不仅空间坐标定位准确,索夹耳板的空间角度也要定位准确.
⑶中跨猫道改吊及拆除。猫道采用三跨分离式,两边跨各设一幅猫道,中跨猫道在索股架设阶段合二为一,猫道改吊时一分为二.
第二章 缆索系统施工方案
2.1施工概述
自锚式悬索桥缆索系统施工主要包括:主索鞍安装、散索鞍安装、主缆系统施工、紧缆、悬吊系统施工,缠丝涂装等。
主索鞍采用塔顶门架吊装、散索鞍由汽车吊吊装。主缆架设采用PPWS法,主缆牵引系统采用单线往复牵引系统,分别在萧山侧和杭州侧边跨内设置主、副卷扬机,利用塔吊将牵引索绕塔顶与主副卷扬机连接,同样架设轨道索,锚固于轨道支撑架,即形成了牵引系统。全桥共布置2套牵引系统,左右分幅布置。施工猫道采用三跨分离结构,两边跨侧只设一幅猫道,宽5。3m。中跨每根主缆下各设一幅猫道,每幅猫道宽度2。85m,索股架设完成前两幅猫道合二为一(总宽5。7m),猫道改吊时将中跨两幅猫道分开.
主缆的放索场地布置在PM19#~PM20#墩边跨内,牵引场地布置在自锚式悬索桥两边跨内。
图3 缆索系统施工流程图
⑴施工前准备工作一览表
⑵人员组织
本桥缆索系统施工是自锚式悬索桥最为复杂、最为关键的工程,作业面多,工序多,多工作面多个机具协调共同作业,在作业过程中,协调指挥将是作业完成的关键,为此,专门成立自锚式悬索桥缆索系统施工现场协调指挥组保障施工.现场指挥组由5人组成:总指挥、副总指挥、总工程师、机械调度、人员调度组成。
同时成立专门的施工队1个,负责缆索系统施工。施工队人员组成:机械操作人员、机械技术员、土木技术员、电工、吊装工、焊工、测控人员等。
所有工作班组中机械技术人员担任各点临时指挥,负责与指挥组联系,以保证工程施工的顺利进行.
⑶人员培训
该项目操作人员由我部具有悬索桥施工经验,技术上最优秀的人员组成。为了保证安全优质的施工质量,针对本工程特点将组织所有施工人员进行学习培训,并在工程施工的每个环节严格按照规范操作。所有在本工程中从事可能影响产品质量的工作人员,进行规定的技能考核认定.针对该工程高空作业多的特点,对参与该工程的所有人员进行体格检查和高空测定,所有培训考试均完整记录在案。
2。2主索鞍的安装
一合同段自锚式悬索桥共计2个主索鞍,分别布置于PM21#主塔顶面和PM22#主塔顶面.本桥采用空间缆索系统,成桥状态中跨两根主缆在倾斜平面内(倾角约为19°),边跨两根主缆在竖直平面内。主鞍座必须适应主缆的空间转换,因此本桥主鞍座除了在顺桥向设置立面圆弧外,在平面内同样设置圆弧,以完成主缆在顺桥向和横桥向的方向转换。主缆索股安装和紧缆施工均在竖直平面内进行,因此在中跨鞍槽出口设置一段半径2000mm的平面圆弧。
主索鞍鞍体为铸焊结合结构,主体为铸钢件,中间肋板采用焊接钢板。为适应施工中的相对移动,在鞍体在设不锈钢板-聚四氟乙烯板滑动副。为增加主缆与鞍槽的摩阻力,并方便索股定位,鞍槽内顺桥向设竖向隔板,隔板走向应沿鞍槽走向。在索股全部就位并调整后,在顶部用锌块填平,用压板和楔块压紧,再将鞍槽侧壁用螺栓夹紧。下承板尺寸为6。0m(横桥向)×4.95m(顺桥向)。鞍体顺桥向尺寸约5。01m(底板3。92m)、横桥向为2。02m,高度约2。5m。主索鞍安装分承板和鞍体两部分.主索鞍鞍体在横桥向分为两块,每块重量为56t(四川天元公司提供的理论重量).
主索鞍格栅为纵横向以竖直钢板焊接而成的格构,上、下设格状顶、底板,形成纵横两向均为工字形断面的网格.顶推反力架与格栅结构结合,在鞍座顶推就位后割除,塔顶格栅及反力架构造单件重约36t,每座塔顶1件,全桥2件。
格栅、下承板、安装板、主索鞍鞍体等较重构件采用塔顶门架吊装,其它构件采用Q150塔吊直接吊装.
图4 主索鞍鞍体构造图
鞍体安装时,先用杭州岸的龙门桁吊将主索鞍吊放至已架好的钢箱梁桥面上,通过桥面轨道将鞍体运至各塔主跨侧位置,再用塔顶门架起吊系统从各塔主跨侧纵桥向起吊(塔吊已改装到主塔侧面钢箱梁顶横桥向安装)。主索鞍安装施工流程图下见图。
图5 主索鞍吊装施工流程图
2.2。1塔顶门架的设计与施工
⑴塔顶门架的设计
①塔顶门架尺寸确定
塔顶门架平面尺寸为16.288m×8m×10。7m(长×宽×高)。
跨中纵桥向悬臂长度应能满足吊装索鞍与隔栅的尺寸要求。悬出塔顶长度=塔柱纵桥向自桥面向塔顶内倾水平距离+隔栅长/2+小车纵桥向长度/2+前端结构需求长度+安全距离=2.7+7.16/2+2/2+2.5+0。3=10.08m,取10.1m悬臂距离。
塔顶门架高度=主索鞍高度+吊具与吊绳高度++动滑车下悬高度+塔顶后浇段厚度+预埋件下移高度+安全距离=2。7+2+4+1+0。2+0.8=10.7m。
②塔顶门架主要组成部分
塔顶门架主要结构包括主承重结构、支撑锚固结构、起吊行走装置、工作平台组成.
a.主承重结构
门架主承重结构包括承重梁、立柱、横撑、斜撑、横向联系等.其中,主承重梁采用HW400X400,立柱采用HW400X300,横向联及斜撑均采用HW200X200,横向联系采用HW400X300。各杆件分段之间均采用高强螺栓等强连接。
b。支撑锚固结构
支撑锚固结构包括柱脚锚栓、柱脚型钢等。其中柱脚锚栓采用Q345—M36锚栓,柱脚型钢底板采用40mm钢板,柱脚采用锚栓锚固于塔顶. (主塔顶面横桥向单边已加宽75cm)。
c.起吊行走装置
门架起吊行走装置包括吊具、滑车组、起吊钢绳、起吊横梁、移位器、卷扬机等。其中滑车组采用两组HQD6—80滑车;起吊钢绳采用直径30mm钢绳;起吊横梁为箱形结构,高80cm,宽50cm;横梁下方每侧布设2件ZWY—60移位器。卷扬机采用两台15t卷扬机,布置于主塔下方钢箱梁顶面.
d.工作平台
门架工作平台在门架长度方向通长布置,工作平台宽1.2m,采用[14与[10作为主承重骨架,上方铺设木板作为面板.
具体设计详见附件一《塔顶门架设计计算书》。
图6 塔顶门架施工照片
⑵塔顶门架的施工
塔顶门架各杆件在加工厂内加工完成,运输至现场利用JL150型塔吊提升至塔顶采用高强螺栓连接成整体。其工艺流程为:准备材料→塔顶门架杆件加工→塔顶栓接拼装→安装顶横梁及纵移装置→安装吊点滑车→穿线卷扬机就位.
2.2。2主索鞍的吊装施工
⑴测量放线
精确测量塔顶轴线是保证主索鞍安装位置准确的前提条件。首先选择在天气较好并且气温较稳定的夜间测量放线,在塔顶东西方向放出塔柱轴线。主索鞍安装轴线均以塔顶放样的轴线为控制线,以消除温度和天气变化对塔位的影响.
⑵主索鞍移至起吊位置
上下承板、安装板、鞍体等主索鞍各主要部件先用杭州岸的龙门桁吊吊放至已架好的钢箱梁桥面上,通过桥面轨道将其运至起吊位置。
⑶塔顶门架试吊
为了保证门架系统的安全性,在进行主索鞍吊装之前,须在超重情况下进行试吊。
试吊系统由起吊系统、吊具和配重组成。起吊时卷扬机提升重物,卷扬机钢丝绳经滑车组与吊具相连.配重采用钢筋或型钢。
按《起重机设计手册》规定,试吊重量应超过实际重量一定比例。试吊时采取逐次增重的方法。按主索鞍设计重量(56t)的80%、100%和110%逐级加载。
试吊应同时进行动载和静载、以及行走试验。
⑷塔顶格栅的安装
当塔顶混凝土浇注至塔冠及施工缝位置时(塔冠顶留有6。7m×5.71m×0.6m空间的混凝土后浇,塔冠顶中跨侧和上下游侧三面边缘90cm~95cm宽混凝土浇注至塔顶),在塔顶平面相应位置预埋钢筋、顶推反力架、塔顶门架柱脚及格栅定位型钢等预埋件,并确保预埋件下混凝土密实不留空隙,沿施工缝将塔顶混凝土表面人工凿毛,并根据塔中心,在塔顶混凝土表面设置纵横向中心标志,利用门架起吊系统垂直起吊、平移格栅安装到设计位置。
由于格栅的安装精度直接影响主索鞍的安装精度,为确保格栅的安装精度,要求在格栅安装以前,在格栅顶面划纵横向中心线,在塔顶预埋定位型钢及安装楔形钢垫块,然后在格栅吊点上安装承重扁担梁,扁担梁通过吊具与起吊钢丝绳连接在一起,启动卷扬机进行吊装作业。吊装过程需保证格栅的平稳吊装,当格栅起吊到高出塔顶一定高度时,纵向移动起吊横梁车到适当位置,将格栅缓慢放在塔顶设计位置,并与塔顶标志线对齐,利用预埋的定位型钢对格栅进行初步定位调整。格栅放至混凝土槽口内后,通过钢丝绳将格栅反力架侧与塔顶门架临时锚固。
格栅的精确定位是利用水平仪、全站仪等测量仪器配合格栅调整工具进行的。平面位置的调整利用布置在三边的手动千斤顶进行微调,高程位置利用格栅调整工具进行。格栅调整工具主要由4个手动千斤顶、调整主梁、调节小型钢、调整精扎螺纹钢筋组成。通过在门架柱脚型钢上横放一根型钢调整主梁做反力架,主梁上设置千斤顶、通过精扎螺纹钢筋与格栅连接,依据测量数据、利用千斤顶进行格栅高程的调整,同时在三边利用千斤顶进行平面位置的精确定位,使格栅纵横两个方向安装误差小于2mm,顶面高程偏差0~+5mm。在格栅底部加垫楔形钢块,并进行反复调整,直至格栅安装满足设计要求。
格栅位置调整满足设计要求后,在格栅侧壁均匀的布置楔形钢块与槽口内侧壁砼接触,将格栅卡紧在槽口内,并将格栅反力架与预埋钢板部分进行焊接,确保格栅在混凝土浇注及震捣过程中位置不变,其中格栅内混凝土标高控制在塔顶标高以下40mm,格栅内混凝土必须振捣密实。浇注过程中注意对下承板锚栓孔用海绵塞紧,防止混凝土填充。混凝土达到设计强度后,将格栅表面打磨干净,以备主索鞍下承板的安装。
⑸主索鞍下承板和安装板的安装
主索鞍下承板、安装板同样采用塔顶门架吊装,吊装到设计位置后通过锚栓与格栅固定。
安装板吊装完成后吊装主索鞍鞍体.
⑹主索鞍鞍体安装
安装鞍体前,需粘贴四氟滑板和不锈钢板,并做好滑移面的润滑处理。
主索鞍鞍体纵桥向分为两块,座板吊装完成后,利用塔顶门架吊装主索鞍鞍体.鞍体在塔顶的初始位置按设计预偏值:PM21#主塔上鞍座向边跨预偏727mm,PM22#主塔上鞍座向边跨预偏723mm。标记好安装线;就位时单块主索鞍纵剖线对准安装线并临时固定;再吊装另一半主索鞍部分,两半鞍体靠拢后用M30高强螺栓连接成整体,并用黄油填塞两侧缝隙。经检查位置无误后,安装主索鞍其他限位及导向等各种部件,以备顶推之用。主索鞍顶推完成后割除反力架。
图7 主索鞍吊装施工效果图
2.2.3设计单位对主索鞍安装精度要求
主索鞍安装精度要求
序号
检 查 项 目
规定值或允许偏差
1
主索鞍轴线最终偏位
顺桥向(mm)
±5mm
2
横桥向(mm)
±2mm
3
下承板顶面中心高程(mm)
+5,—0
4
四 角 高 差(mm)
1mm
5
外观鉴定
主索鞍锌质填块应符合设计要求
6
主索鞍表面必须清洁,涂装如有损伤应修补
2。2.4主索鞍施工注意事项
⑴吊装及所有机具要经过验算,符合起吊要求;
⑵提升过程中由专人指挥,防止中途扭转。吊装施工需认真谨慎,要稳、慢、轻,不得出现碰撞。鞍体入座后用螺栓定位,要求底面密贴,四周缝隙用黄油填实,防止生锈;
⑶底板范围内的混凝土表面需做凿毛处理,并注意凿毛质量;
⑷构件接触面销孔系精加工表面,必须清理干净,不得留有沙粒、纸屑等,并且在四周两层接缝处涂以黄油,以防水气侵入锈蚀构件。
2.3散索鞍的安装
本桥共设四个散索鞍,每端两个,均位于中央分隔带内。散索鞍采用转索和散索相结合的散索套形式,主缆首先竖向下转约5。45°,然后再径向发散,以保证安装施工时最上层索股不会出现上翘。散索鞍理论转索中心在桥面顶板以上2。555m,顺桥向距边墩支座中心线5m,横桥向两个散索鞍中心距离3m。
散索鞍采用ZG355SiMnMo全铸钢结构,由两部分组成:鞍体和底座。鞍体相当于半径渐变的索夹,上下对合结构,长度1。6m,由入口段、转索段(R=3m)和散索段(R=5~10m)组成,设4道支撑加劲,紧固件为24根M30高强螺栓.散索鞍底座采用高强螺栓固定在钢支架上,钢支架焊接固定在钢箱梁A梁段上,钢箱梁内部设置支撑钢板.鞍体和底座之间设置不锈钢—聚四氟乙烯板滑动式移动副.散索鞍考虑标高和角度调整措施,可以在底座和钢支架顶板之间垫设楔形钢板。
散索鞍外面设鞍罩,鞍室和锚室连通,形成密闭空间,鞍室内除湿防护。
为方便保持索股在架设过程中的形状,必须将工具索鞍设置在索股散开位置,并与主缆中心线以下的半个散索鞍形成“U”形断面。为保证主缆中心线以上的半个散索鞍的安装,我部建议将主缆中心线以上的上半个散索鞍体沿设计理论散索点分为前后两半(与设计院通沟后已征得同意)。
2。3。1散索鞍的吊装施工
散索鞍安装分底座板安装和鞍体安装两部分.底座板理论设计重量为1.181t,散索鞍上鞍体理论设计重量为0.694t,下鞍体理论设计重量为1。174t。底座板采用高强螺栓固定在钢支架上,然后安装下鞍体,由于散索鞍倾斜放置,存在竖向转索点和平面散索点,所以在散索鞍散索面及主缆后端分别设置了工具索鞍1、3、2,前端工具索鞍的主要作用是为了保证主缆索股的排列顺序及断面尺寸,后端工具索鞍主要对索股起反压作用,以便主缆架设完成并挤圆后能顺利安装上鞍体。
其具体安装步骤如下:
⑴将散索鞍利用汽车经栈桥运至边墩附近,用设置在桥面的25t汽车吊将散索鞍提到桥面上。
⑵精确测量并放线,确定底座板中心位置及标高,并清洁底座板下钢支架表面。
⑶利用简易门架、导链滑车调整底座板并精确对位,将底座板用M30高强螺栓同钢支架栓接锚固。
⑷清洁底座板并粘贴3mm聚四氟乙烯板,聚四氟乙烯板上预留相应储油槽,聚四氟乙烯板和底座板间可采用JF-11等酚醛类胶粘剂粘结,粘结面的抗剪强度不小于1MPa。清洁下鞍体底面并粘贴8mm不锈钢板.
⑸用同样方法安装下鞍体,根据施工控制要求设置预偏量并临时锚固.
⑹测量放样,在设计位置安装工具索鞍1、2、3(详见附图)。主缆中心线以上的上半个散索鞍的安装流程如下:
①按照给定的位置,在散索鞍上安装工具索夹,保证工具索鞍1的上端位于散索面上.
②索股入鞍.通过工具索鞍和木楔调整索股的位置和形状.
③安装散索面以上的1/4散索鞍。
④拆除工具索鞍1,工具索鞍3.
⑤安装散索面以下的1/4散索鞍,拆除工具索鞍2,上鞍体安装完成后并上紧M30高强度螺栓完成与下鞍体的连接,完成散索鞍的安装。
2.3。2设计单位对散索鞍安装精度要求
纵横向偏位:±2mm
高 程:±2mm
角 度:符合设计要求.
2.4牵引系统、猫道的设计与施工
2。4。1牵引系统的设计
牵引系统是悬索桥缆索系统施工的重要组成部分,它主要用于猫道架设和主缆索股的架设。
根据江东大桥的场地情况、交通条件、索股盘的运输方式等因素,经综合比较后,确定采用架空索道单线往复式牵引系统,主牵引卷扬机布置在PM22#~PM23#墩之间的边跨钢箱梁上,副牵引卷扬机布置在PM20#~PM21#墩之间的边跨钢箱梁上,放索机构布置在PM19#~PM20#墩之间的边跨现浇箱梁上,形成单线往复牵引系统.
全桥共设置两套牵引系统,左右幅各一套,同步进行两根主缆索股的牵引架设。
牵引系统主要包括主副牵引卷扬机各两台,轨道索锚碇系统、轨道索限位系统、散索鞍部的转向导轮、塔顶导轮组、滑轮、手拉葫芦、卸扣、两根轨道索、两根牵引索等组成。具体布置详见附图。
2。4.2猫道系统的设计
猫道作为悬索桥缆索系统施工最重要的高空工作通道和临时作业场地,平行于主缆线型布置.在整个上部施工期间,猫道作为索股牵引、索股调整、主缆紧固、索夹及吊索安装、主缆缠丝防护等施工的作业平台.其结构的合理性安全环保程度,连同架设方案可操作性的优劣将直接影响缆索系统施工各个主要分项工序的质量和进度.
⑴猫道总体布置
本桥猫道拟采用三跨分离结构。边跨两根主缆中心距仅3。0m,故两边跨各设一幅合并猫道,猫道宽5。3m.在塔顶鞍座出口处中跨侧两根主缆中心距在吊索张拉前为4。4m,由于中跨主缆架设需要经过空间转换过程,所以中跨每根主缆下各设一幅猫道,每幅猫道宽度2.85m,主缆架设时亦为合并猫道,猫道宽度5.7m,猫道面网、踏步方木上下游分开铺设,大、小横梁端板栓接。吊索张拉后两根主缆由塔顶鞍座处间距3.0m逐步过渡到跨中最低点处间距42。5m左右,因此猫道改吊前猫道横梁端板连接拆除,猫道一分为二。具体布置见附图。
⑵猫道构成
猫道由猫道承重索、横梁、扶手索、面网、横向抗风稳定索、锚固调整系统等组成。
图8 猫道横断面布置图
①猫道承重索
猫道承重索是猫道结构的主要受力构件。根据缆索系统施工各工况猫道荷载及抗风要求,经计算中跨每幅猫道由4根φ24承重索组成,边跨猫道由8根φ24承重索组成。
②横梁
猫道大横梁采用[10型钢,标准间距为6m;小横梁采用方钢50mm×50mm,标准间距为6m,大小横梁交错布置。
③扶手索
扶手索选用2根φ20镀锌钢丝绳.扶手立柱、侧网用φ16钢丝绳固定并锚固于钢箱梁和塔顶门架上。扶手立柱与猫道大横梁[10型钢连接,其间距为6m.
④猫道面层
猫道面层为粗钢丝网结构,其上按一定间距设置横梁及踏步。由于猫道承重索间距较大,为保证施工人员安全,踏步采用50mm×30mm的方木,间距0。5m,与粗钢丝网进行可靠绑扎.
图9 中跨猫道面层布置图
⑤猫道抗风稳定索
由于猫道单位重量较小,人员、施工荷载加入时,容易引起猫道振动,因此猫道中跨纵桥向每隔32。5m设置一道抗风稳定索,边跨纵桥向每隔41.5m设置一道抗风稳定索,以提高猫道的整体稳定性,使其具备足够的抗风能力,抗风稳定索设置在猫道的横梁处,其预紧力为2t。
⑥猫道塔顶锚固装置
猫道承重索在塔顶边跨的锚固采用预埋件直接锚固,中跨采用预埋件和10t手拉葫芦的调整结构。见下图所示。
图10 猫道塔顶锚固布置图
⑦边跨猫道锚固调整体系
边跨猫道承重索锚固在散索鞍钢支架上。采用锚梁调整结构.见下图所示。
图11 猫道边跨锚固布置图
具体设计详见附件二《猫道设计计算书》。
2。4.3牵引系统、猫道架设施工流程
牵引系统及猫道架设采用在钢箱梁桥面上利用JL150塔吊直接提升法安装。
图12 猫道架设施工流程图
2。4.4牵引系统施工
自锚式悬索桥施工顺序先梁后缆,所以牵引系统施工均在钢箱梁顶面进行,施工方法比较简单,具体步骤如下:
⑴塔顶主索鞍吊装完成后,在塔顶门架上安装导轮组。
⑵主牵引卷扬机绕600mφ24的主牵引索,副卷扬机绕600mφ24副牵引索,安放在钢箱梁顶面,并与钢箱梁临时固定。
⑶主、副牵引索绳头穿过导向轮等后,人工牵至塔底钢箱梁顶面,塔吊提升牵引索绳头至塔顶临时锚固。
⑷用设在跨中钢箱梁上的5t卷扬机将主、副牵引索绳头牵至跨中钢箱梁顶面用拽拉器连接。
⑸主副卷扬机收放牵引索,调整垂度牵引系统形成.
2。4.5猫道架设施工
⑴准备工作
包括塔顶门架、跨中钢箱梁顶面的作业卷扬机布置;猫道承重索按照规范要求进行预张拉消除非弹性变形下料制作等。
⑵猫道承重索架设
①边跨猫道承重索架设。成圈包装的承重索运输到现场以后,用汽车吊提升到桥面,放在边跨跨中附近钢箱梁顶面的放索盘内,用卷扬机或人工将承重索沿桥面牵拉至主塔附近,塔吊提升锚头至塔顶,与预埋件直接锚固连结;此时后锚头已从放索架放出,主缆锚固区后布设的卷扬机滑车组与后锚头连接,将后锚头回牵至锚固位置与散索鞍钢支架上的锚梁连接,调整垂度。
②中跨猫道承重索架设。将承重索索盘置于跨中附近桥面上,用卷扬机或人工将承重索沿桥面牵拉至一塔底箱梁顶面,利用其中一塔上的塔吊提升承重索一端锚头至塔顶,与预埋件和锚固梁连接。后端锚头由另一塔塔顶门架上的卷扬机牵拉与锚固梁连接。调整垂度.
边、中跨全部猫道承重索和猫道门架承重索架设完成后,再次调整承重索垂度。
⑶猫道面层铺设
猫道面层采用上滑铺设法。在铺设猫道面层之前,分别在中跨钢箱梁上,边跨散索鞍定位钢支架处搭设猫道工作平台,用来存放猫道面层。在钢箱梁上将组成猫道面层的各种材料,如防滑木条,面层网,按设计位置绑扎好,用塔吊,汽车吊及人工将面层、面层铺设所用的槽钢、U形螺栓等放到工作平台上.人工在工作平台处将猫道面层与猫道承重索利用U型螺拴进行连接,用塔顶卷扬机向塔顶方向牵引,逐步铺设牵拉。待面网铺装到塔顶时,紧固U型螺栓,固定面层。
猫道面层上滑铺设时,同时将猫道滚筒放在面层上并捆绑好,装上扶手立柱、侧面网,并向内倒置在面层网上,同面层一起上滑。猫道面层铺装、紧固完成后,先将扶手立柱上翻,并紧固扶手立柱与面层上型钢的螺栓,初步形成可行走猫道。在铺设猫道面层时进行对称铺设,尽量使面网铺设速度保持一致。铺设时定期观测主塔的扭转和偏位。
⑷扶手索、抗风稳定索的安装
借助牵引系统逐根架设猫道扶手索,用U型螺栓把上扶手索与扶手立柱相连结、下扶手索卡在圆钢钩内,猫道扶手索牵拉到位后分别锚固于塔顶门架以及散索鞍定位钢支架上,并用链条葫芦收紧,用铁丝把侧面网与下扶手索连接.
抗风稳定索一端与猫道大横梁[10型钢固定、另一端固定在钢箱梁上,施加2t的预紧力。
⑸猫道垂度调整
猫道距主缆空缆中心线距离一定,即中跨为1.3m、边跨为1.5m,猫道与主缆空缆线形垂跨比相同,从而确定猫道垂度及标高。
猫道承重索架设完毕后依据猫道承重索垂度设计值,进行垂度调整.猫道面层距主缆空缆中心线距离:中跨为1.3m、边跨为1。5m,故猫道面层中心标高为:中跨+39。290m、西边跨+64.528m、东边跨+67。346m,中心标高误差控制为±20cm。
单根猫道承重索的调整采用三角高程法进行,利用实测角度和测点的设计坐标、置仪点的坐标,利用角度控制,进行测点的标高数据计算,或每幅猫道承重索逐根调平后,进行整体调整猫道到设计标高。
利用全站仪实测各跨跨中点的垂度及跨径,同时实测温度,与设计计算值比较,中跨利用塔顶预埋件上的10t葫芦收紧调整直至满足垂度,边跨利用散索鞍定位钢门架上的10t手拉葫芦连动50t滑车组卷扬机系统进行调整,直至垂度满足要求。
⑹猫道索架设顺序
猫道承重索按下图所示对称进行架设。
图13 猫道承重索架设顺序
2。4。6牵引系统及猫道施工工效分析
牵引系统及猫道施工工效分析表
序号
项目
施工时间(天)
1
准备工作
2
2
主、副牵引索绳头牵引
2
3
主、副牵引索拽拉器连接
1
4
牵引索垂度调整
1
5
猫道承重索架设
4
6
猫道承重索垂度粗调整
3
7
面网铺设
5
8
猫道门架、扶手、栏杆、滚筒等安装
5
9
垂度调整
2
合计
25
2。5主缆索股架设施工
2.5。1概述
本桥主缆为三跨空间线形,中跨理论跨径260m,边跨理论跨径75。5m,锚跨理论跨径10.0m。中跨主缆设计矢跨比f/L=1:4.5,跨中处距桥面高度3m,两个主缆由塔顶鞍座处间距3.0m逐步过渡到跨中最低点处间距42。5m左右.边跨两根主缆在中央分隔带内平行布置,间距3.0m。边跨不设吊索,主缆线型为悬链线,中跨设吊索,主缆线型为分段悬链线.
主缆采用PPWS法施工,工厂预制平行钢丝索股,现场在猫道上逐股安装架设。每根主缆由37束索股组成,每股含91φ5.3mm镀锌高强钢丝,抗拉强度1670Mpa,弹性模量2.0×105 Mpa,索股两端采用热铸锚头。索股平均无应力长度510。45m,37束索股构成正六边形,紧缆后主缆为圆形,索夹处直径为335。6mm(空隙率16%),索夹间直径为339.6mm(空隙率18%),如下图所示。
图14 主缆索股构造图
2.5.2主缆索股架设施工流程
图15 主缆索股架设施工流程图
2.5。3主缆架设施工
猫道架设完成后,将牵引索置入猫道门架导轮组,形成主缆架设施工的单线往复牵引系统.上下游一套牵引系统轮流进行上下游主缆索股架设.
⑴基准索股线形的确定
主缆索股架设前,测量塔锚平面位置、高程、跨径,主、散索IP点的高程,实际预偏位置等。根据施工监控结合主缆索股弹性模量等计算主缆线型,并据此指导施工作业。
⑵主缆架设施工
主缆索股架设分为一般索股架设和基准索股架设两类。每根主缆有37根索股,根据设计图纸规定1#索股为基准索,其余均为一般索股。施工过程中,如因各方面原因1#索股不能作为基准索时,10#、21#索股可做为后续索股安装的基准索股.
①索股牵引
首先架设1#基准索股,一般索股按照自下而上、由里向外的原则架设(因本桥主鞍座除了在顺桥向设置立面圆弧外,在平面内同样设置圆弧,且主缆索股安装和紧缆施工均在竖直平面内进行).索股架设前,先利用平板车将索盘经栈桥运至杭州岸侧边墩附近栈桥上,再将索盘提升安装在PM19#~PM20#墩之间的混凝土桥面上的放索支架上,拉出索股前锚头与牵引系统拽拉器连接.
准备工作完成后,正式开始索股牵引作业,启动10t主牵引卷扬机进行索股牵引作业,牵引过程中两台卷扬机基本保持同步运行,副卷扬机始终要保持一定的反拉力.若发现索股扭转、散丝、鼓丝等,及时进行处理,将索股锚头经索道口拽拉至设计位置临时锚固(相对于锚固后还要进行调整而言),完成一根索股牵引作业。如此循环完成其他索股的牵引施工。
图16 主缆索股牵引示意图
图17 主缆索股架设效果图
②索股上提、横移整形入鞍
当索股牵拉到位后,利用汽车吊、塔顶门架卷扬机、握索器进行索股的上提、横移、整形入鞍工作.由于索鞍鞍槽为宽度49毫米的矩形,而索股断面为六边形,入鞍前需将该部分索股断面整形为47.7×51.2mm的矩形,再放入鞍座内设定位置。
在距离主索鞍前后各20m的位置处,将握索器安装在主缆索股上,将主索鞍处索股提松,保证无应力状态,以便进行整形。整形前,应确定着色丝位置(用于确定索股是否扭转),如发现扭转应及时进行矫正。整形时,在距离索鞍前后约3m的地方,分别安装上六边形夹具将索股夹紧,解除两夹具间索股的绑扎带,同时在距离六边形夹具1m的地方开始整形。主索鞍处从边跨向中跨方向进行整形,人工用木锤敲打索股,并用钢片梳进行索股断面整理,使其由六边形变为四边形,整理成规则断面后,用专用四边形夹具夹紧,并用绑扎带绑扎,钢片梳继续延伸整理索股断面成四边形,每隔1m左右缠上绑扎带。
待主索鞍处索股全部整形完毕后,按照主索鞍处由边跨侧向中跨侧的顺序依次放入鞍槽内。入鞍时应注意索股着色丝在鞍槽中的位置,以确认索股无扭转.为防止已入鞍索股挤压鞍座隔板而造成隔板变形,应在其它鞍槽内填塞楔形木块。索股入鞍后,调整索股上的标记点与设计位置基本吻合(架设施工时以索股标记线作为参考控制线,最终主缆线形以索股垂度调整控制为准),并适当抬高中、边跨跨中索股垂度。一般索股入鞍时,中跨跨中垂度预抬高30~40cm,边跨跨中垂度预抬高10~20cm,以防止挤压其它已调整好的索股。待索股入鞍后,将两端锚头临时锚固。
图18 主缆索股整形入鞍施工照片
③索股垂度调整顺序
索股调整的顺序为先主跨后边跨。先将索股与杭州侧主索鞍槽固定,在萧山侧调整索股,直至中跨垂度符合要求,固定后再调整两边跨的垂度;最后调整锚跨张力。
④索股垂度调整
基准索股垂度调整方法是采用绝对高程法进行,利用在跨中悬挂反光棱镜测出基准索股跨中点实际高程,并与理论高程进行比较,计算出索股需移动调整长度,来进行垂度调整。基准索股的垂度测定与调整在夜间气温稳定且风速较小无雨无雾时进行。
基准索股线形调整完成后,连续观察三个晚上,确认线形符合设计要求后才能进行一般索股的架设与调整。主缆架设期间,对基准索股进行检测,确保基准索股线型满足要求。
一般索股的架设和调整方法与基本索股基本相同,所不同的是一般索股调整是以基准索股为基准,采用相对高程法进行,新架设索股预抬高20cm,待夜间气温稳定时进行相对垂度调整,调整好后的索股间应保持若即若离的状态。当索股架设一定数量后,设置v型索股形状保持器,同时设置主缆竖向形状保持器,以使主缆各索股按设计断面形状排列.同时在主索鞍处,根据架设情况及时安装鞍槽隔板。
⑤索股垂度调整注意事项
已调整好的索股间隔3米及时割除索股表面缠包带,以满足主缆紧空隙率要求。
调好索股之间避免互相叠压情况发生,一旦发生,须立即查明原因并进行妥当处理。
主缆架设期间,按时间或架设数量分阶段定期对基准索股进行观测,确保基准索股线型满足要求.
当一般索股架设一定数量后,为便于中跨各索股的排列和保持其形状,中跨跨中每隔30m设置一组v型保持器,同时在v型保持器之间设置主缆竖向保持器,以使主缆各索股按设计断面形状排列,在主、散索鞍处,根据架设情况及时安装隔板。
每晚索股调整前对已调索股线形进行检查索股是否打绞,检查竖向保持器夹片是否变形挤压索股,检查完后解开麻绳并将新架设索股放入竖向保持器对应位置,检查上次已调好索股位
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