兩河口水電站大橋懸索吊裝施工技術

張 瑞 麟

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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兩河口水電站大橋懸索吊裝施工技術

張 瑞 麟

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都610091)

就勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋的施工從設計與安全參數驗算、起重吊裝準備、起重吊裝三個方面進行了詳細論述，經工程實際施工檢驗，此橋梁懸索吊裝技術能很好地滿足雅礱江流域橋梁施工，其安全性、經濟性良好。

路橋工程；橋梁；吊裝施工技術；兩河口水電站

1　工程概述

玻璃溝大橋為雅礱江兩河口水電站庫區復建縣道的一座勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋，凈跨170 m，孔跨布置為3×13 m連續板+170 m勁性骨架鋼筋混凝土箱型拱橋+20 m簡支空心板，拱橋總長247 m。橋面凈寬：2×3.25 m車行道+2×0.75 m防撞護攔，橋梁全寬8 m；設計荷載為：公路-Ⅰ級，特-220驗算；橋梁縱坡-1.6%。

2　懸索吊裝系統的布置

2.1總體布置

根據玻璃溝大橋實際地形特點，確定吊裝索跨為105 m+288.175 m(主跨)。懸索系統直接利用現有地形錨固于山體上，主錨碇設計為錨索分配梁結構，通過錨索錨固型鋼分配梁，再在分配梁上設置座(拉)板和轉向滑輪來錨固鋼索；主錨碇用于主索、工作索、二扣扣索等的錨固。

2.2吊重的確定

根據勁性骨架設計圖及吊裝分段布置，節段最大凈重量為46.7 t，在吊裝計算中，按勁性骨架G=46.7 t控制設計，計算重量Pmax=(G+8)×1.2=65.64 t=643.272(kN),其中80 kN為吊具(含跑車、起吊滑車、起吊牽引鋼繩)及配重，1.2為沖擊系數。

2.3主索

主索按靜力平衡原理進行計算，先假定主索初始垂度，計算重索垂度。初始(空索)垂度(f0)確定以后，空索長度(S0)為定值，在荷載作用下必然引起彈性伸長，受載后的總長度S應等于空索長度S0加上由于荷載引起的彈性伸長值ΔS，即S=S0+ΔS。

在塔頂布置2組2φ56(6×37S+FC)的麻芯鋼索作為主索，公稱抗拉強度1 770 MPa。單根鋼繩最小破斷拉力為1 830 kN。懸索跨度L=288.175 m，空索垂度f0=12.5 m，矢跨比約為1/23。當吊運至索跨跨中時，主索垂度為fmax=21.834 m，矢跨比為1/13.2，主索最大張力Tmax=2 201.524 kN，拉力安全系數K=3.32>[3]，張力安全系數滿足要求。跑車輪作用處考慮彎曲作用的主索應力σ=684.3 MPa，安全系數K=2.59>[2]；考慮接觸作用的主索應力σ=523.8 MPa，安全系數K=3.38>[2] ；應力安全系數滿足要求。

每根主索空索計算長度為403.827 m，考慮主索回頭錨固長度，每根主索實際需要長度為450 m，全橋主索用量為2×2×450=1 800(m)。

2.4工作索

考慮到吊運扣索、檢修滑車及運送小型機具等的需要，在每組主索內側0.6 m位置布置了1根φ46(6×37S+FC)工作索。工作索公稱抗拉強度為1 770 MPa，最小破斷拉力為 1 240 kN。工作索安裝垂度f0=10 m，按最大計算重量80 kN(含起吊牽引繩、吊具、配重及沖擊系數)進行控制，吊重索跨跨中垂度fmax=19.521 m，最大張力Tmax=340.909 kN，拉力安全系數K=3.64>[3]。工作索用量為2×450=900(m)。

2.5勁性骨架拱肋扣索

每道扣索皆采用4φ32(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度為1 770 MPa。單根鋼索最小破斷拉力為598 kN。

全橋共計4道(16根)扣索，扣索長短采用滑車組卷揚機調整。左岸一扣扣索長約75 m，二扣扣索長約160 m，右岸一扣扣索長約65 m，二扣扣索長約228 m。全橋扣索用量：φ32(6×37S+FC)鋼索2 080 m。扣掛體系采用《通用結構分析與設計軟件SAP2000》V14.1按空間桿系結構進行計算。

2.6起重索

起重索采用φ24(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度為1 770 MPa，鋼絲繩最小鋼繩破斷拉力為336 kN。按兩組主索前后4個吊點抬吊拱架，每個吊點采用1臺80 kN中速卷揚機起吊，跑頭經右岸塔頂及塔腳導向滑輪后進入設置于塔后的起吊卷揚機。全橋運輸主索需4臺80 kN起吊卷揚機，起吊卷揚機容繩量應不小于800 m。

按勁性骨架計算重量643.272 kN控制計算，起吊滑車組走4線布置，計算時考慮1.25倍吊點受力不均勻系數，計算跑頭拉力F=55.025 kN，張力安全系數K=6.11>[5]。考慮接觸作用應力σ=283.6 MPa，應 力 全 系 數K=σmax/σ=

1 770/283.6=6.24>[3]。安全系數皆滿足要求。

全橋起重索φ24鋼索用量為4×850=3 400(m)。

2.7牽引索

牽引索采用φ124(6×37S+FC)的麻芯鋼索，公稱抗拉強度為1 770 MPa，鋼繩最小破斷拉力為336 kN。牽引索每組主索設置一組，每組牽引滑車按來回線走3線布置(不含來回線通線)，設置1臺80 kN中快速卷揚機牽引天跑車，跑頭經右岸塔頂及塔腳導向滑輪后進入牽引卷揚機。全橋共需2臺80 kN牽引卷揚機。前后兩臺天跑車之間采用2φ30(6×37S+FC 1 770 MPa)鋼繩進行連接并同步。塔頂牽引導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行阻力、起吊索跑頭阻力、后牽引松弛張力三部分組成，按右岸及左岸拱腳段安裝、運輸至索跨跨中共計算3個狀態的牽引力，最大牽引力發生在左岸拱腳就位階段，計算兩組共同的最大牽引力為329.515 kN，單個跑頭最大拉力F=59.534 kN，張力安全系數K=5.64>[5]。考慮接觸作用應力σ=305 MPa，應力安全系數K=σmax/σ=1 770/305=5.8>[3]。安全系數皆滿足要求。

全橋牽引索φ24鋼索用量為 2×1 280=2 560(m)。

2.8工作索起吊與牽引

工作索起吊采用φ19.5麻芯鋼索(6×37S+FC 1 700 MPa)，滑車組走3線布置，采用50 kN卷揚機做起吊動力。工作索牽引采用φ19.5麻芯鋼索(6×37S+FC 1700 MPa)，滑車組走2線布置(不含來回線通線)，采用50 kN卷揚機牽引。

全橋工作索起吊牽引需50 kN中速卷揚機4臺，φ19.5鋼索3 280 m。

2.9天跑車系統及起吊滑車組

全橋共有4個2線天跑車(每個跑車有跑車輪4個)。跑車采用φ400鑄鋼輪，銷軸直徑為65 mm，肋板中部為2 mm×10 mm鋼板，邊板為10 mm厚鋼板，材質為Q345。肋板之間采用M24套筒螺栓限位。

每個吊點采用2門20 t滑車組1付(全橋4付)，滑車組在市場上購置由專業起重設備生產廠家生產的合格產品。

3　吊裝系統的施工

3.1塔架安裝

纜吊塔架為M型萬能桿件組拼結構，塔架安裝靠人工散拼完成，利用獨腳拔桿配合卷揚機滑車組提升萬能桿件。

塔架拼裝完成后，收緊風纜，調正塔架軸線后再進行主索、工作索等的安裝。

3.2導索、承重索的安裝

導索和承重索分別利用纜索吊機自身φ24起重索和牽引索。導索起循環牽引作用，而承重索則作為主索安裝時的承重結構，在空中掛索過程中，將導索和承重索的垂度控制在L/20以上，以減少主索安裝過程中的牽引力。

3.3主索安裝

主索為φ56麻芯鋼絲繩，單重11.6 kg/m。首先將主索索盤置于右岸后錨索盤拖架上，利用塔架循環索將主索繩頭牽到塔頂，跨過主索索鞍，將繩頭與導索用繩卡連接，安裝滑鉤。起動塔底部導索卷揚機，將導索連同主索一起向跨中牽引，牽引的同時后面用卷揚機放主繩，邊牽引邊安裝滑鉤，滑鉤間距為50 m，一直將主索牽至左岸錨梁，并將繩頭繞過主索錨固滑輪后用索卡固定，單根主索索卡數量為15個。此時右岸塔架頂也將主索臨時卡住，將主索從索盤中放出，在右岸安裝走4線滑車組，定滑輪錨固于主錨碇預埋件上，用卷揚機作動力，將滑車組與放出的主索繩頭連接，并用卷揚機稍微帶上勁，然后將塔頂索卡放松索力轉換到滑車組上，隨后收回滑鉤。啟動滑車組卷揚機，將主索繩頭牽至右岸后錨，調整主索的安裝垂度為12.5 m，錨固主索繩頭。

3.4天車及起吊滑車組的安裝

利用塔架循環繩將天車散件吊上塔頂，逐個按圖安裝于主索上并相互聯接好聯桿，整個天車用千斤繩捎于塔頂附近，防止天車向跨中滑動。利用導索將后錨處φ24鋼絲繩從索盤中牽上塔頂，起重繩走4線穿入上、下滑車組，并將滑車組另一側繞出的起重繩的繩頭固定于定滑車銷軸上。后錨處起重繩繞出索盤進80 kN起重卷揚機。

采用同樣的方法安裝另一臺天車及起吊滑車組，然后穿牽引索，牽引索按來回線布置，將牽引索在牽引卷揚機滾筒上纏繞3～5圈，兩端頭分別經過塔腳導向滑輪后進入塔頂導向輪，右岸牽引走3線后將繩頭卡于右側天跑車軸上；另一繩頭經右岸塔頭導向輪至左岸錨梁處導向輪走通線，然后走3線將繩頭卡于左側天跑車軸上，牽引索長度應控制好，將系統松弛一側(后牽引)垂度控制在1/20左右。牽引索穿線完畢、放松天跑車臨時固定千斤繩，同時應事先連接好前后跑車之間的2φ30連接繩，開動80 kN牽引卷揚機，慢慢前移天跑車。此時，纜索部分及天車和起吊滑車組安裝完畢。

4　勁性骨架的吊裝

4.1試吊方案

(1)根據有關技術規范的規定、結合本橋的實際情況，以本橋勁性骨架節段最大設計吊重G=643.272 kN為100%試吊重量，按50%G(322 kN)→100%G(643.272 kN)→120%G(772 kN)確定。

吊重物分別選用：20 m空心板邊板1塊(325 kN)→勁性骨架最重節段(643.272 kN)→勁性骨架最重節段+129 kN鋼筋等配重(772 kN)。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 min),以便觀測。

4.2勁性骨架的安裝方法

勁性骨架分5段吊裝，全橋勁性骨架共有5個吊裝節段。

勁性骨架在橋垂直下方組拼焊接成吊裝分段，經檢驗節段幾何參數、加工質量及橫向連接情況符合設計要求后，準備吊裝。

勁性骨架吊裝利用千斤繩捆綁吊裝，吊、扣點采用捆綁連接，吊扣點設置于距端頭6～8 m位置的上弦節點豎桿與腹桿交叉處。扣索皆通過30 tH板、轉向輪及扁擔梁、捆綁繩與勁性骨架上弦鋼管連接。捆綁千斤繩安全系數應大于8，勁性骨架每個吊點采用φ32捆綁千斤繩，扣點采用φ38捆綁千斤繩。同時注意吊、扣點捆綁位置應設置在腹桿之間的節點位置，防止捆綁繩前后滑移。

5　結　語

兩河口水電站大橋懸索吊裝采用的施工技術合理、有效，取得了較為滿意的效果，可為同類工程借鑒。

(責任編輯：李燕輝)

2016-05-20

U445.4;U445.3;U448.25

B

1001-2184(2016)04-0104-03

張瑞麟(1986-)，男，甘肅白銀人，項目機電物資部部長，助理工程師/中級經濟師，學士，從事設備管理和機電工程管理.