纜索吊設備技術創(chuàng)新研究與應用

王常在

（中交二公局第二工程有限公司，陜西 西安 710119）

1 工程概況

四平紫氣大路立交橋鋼塔高度100m，纜索吊系統(tǒng)設計跨徑布置為255m+120m+255m，塔柱基礎位于主線橋12m寬中央分割帶內(nèi)，設左右幅兩組起吊系統(tǒng)。鋼塔安裝及橫梁安裝精度控制是鋼塔施工的關鍵技術。項目鋼塔吊裝設備選型經(jīng)過多次專家討論評審，最終確定采用160t纜索吊系統(tǒng)進行吊裝，塔柱采S1200K64塔式起重機機身結(jié)構，基礎采用樁基礎+混凝土承臺結(jié)構，主索錨碇、纜風索錨碇均采用重力式混凝土漿砌片石組合形式，起重主機為公司自有2臺JKB20變頻卷揚機，牽引主機為公司自有3臺JMB18變頻卷揚機和一臺JKB20變頻卷揚機 。

2 纜索吊性能及構造

纜索吊單個塔柱每節(jié)標準節(jié)輪廓尺寸為4.26m×4.26m×5.7m，其中每個塔柱根部第1至3節(jié)及頂節(jié)采用加強節(jié)，其余節(jié)段均采用標準節(jié)，采用對稱方式整體同步頂升和同步下降。塔柱底標高為201.5m。

纜風索分為后正纜風索、前斜纜風索和后斜纜風索三種。前斜纜風為塔柱中跨側(cè)斜纜風索，豎向分為三層；后斜纜風索為塔柱邊跨側(cè)斜纜風索，豎向分為三層；后正纜風索僅布置在邊跨側(cè)，豎向僅單層布置。纜風索采用φ15.24mm鋼絞線，通過纜風錨固立柱與抱箍平聯(lián)錨固，縱橋向前后斜纜風間通過精軋螺紋鋼筋拽拉連接。主索及跑車安裝采用塔柱頂部施工平臺進行安裝，纜索吊系統(tǒng)最大起吊能力為單吊 80t，雙側(cè)抬吊 160t。T1～ T4、H1～H3鋼塔節(jié)段采用單側(cè)吊裝系統(tǒng)起吊，T5～T14鋼塔節(jié)段采用雙側(cè)纜索吊抬吊安裝。單邊塔柱三道橫梁連接處四角設四道抗風繩。

3 纜索吊整體結(jié)構

纜索吊整體結(jié)構由標準節(jié)、基礎節(jié)、加強節(jié)、頂升套架、千斤頂、液壓油泵、人行爬梯、電動卷揚機、起重索、纜風繩、抱箍、牽引索、跑車、索鞍和公司自主研發(fā)的電腦集成控制模塊、PLC控制柜、配電柜等組成，如圖1所示。

圖1 纜索吊整體結(jié)構圖

4 纜索吊塔柱升降安裝與拆卸程序

纜索吊塔柱升降最大難點是標準節(jié)吊裝問題，原S1200K64塔式起重機可以自行吊裝標準節(jié)進行安拆。纜索吊塔柱升降高度在30m以下可以采用汽車吊和履帶吊提升標準節(jié)至套架軌道位置進行升降安裝與拆卸。而纜索吊塔柱安裝高度超30米以上首次利用在每個塔柱頂部門架上安裝一個定滑輪，在地面合適位置各安裝一臺JM10噸卷揚機進行反牽提升標準節(jié)至套架軌道位置，利用手拉葫蘆橫向輔助蕩移滑入套架軌道安裝與拆卸。

5 纜索吊單側(cè)塔柱同步升降精度控制

纜索吊塔柱單側(cè)采用2臺S1200K64塔式起重機機身并列同步升降，2個塔柱橫向之間間距4米用平聯(lián)連接成一個整體需要實現(xiàn)并列同步升降。升降過程中需要精確控制2個塔柱同步升降，并保證塔柱升降過程中的垂直度，經(jīng)過現(xiàn)場模擬升降實驗，在原S1200K64塔式起重機頂升套架的油缸行程活動位置，精確安裝了一套控制行程的傳感器和限位開關，用一套液壓泵站連接一個液壓同步電池閥同時控制2個塔柱的升降，采用公司自主研發(fā)的電腦集成控制模塊、PLC控制柜將2個塔柱油缸行程數(shù)據(jù)采集到集中控制的電腦上，電腦通過同步控制程序自動調(diào)節(jié)2個塔柱升降，有效保證了4個油缸的同步升降。升降誤差精確控制在5mm至15mm之間。每個油缸安裝1個行程傳感器和2個限位開關。單側(cè)2個塔柱用一臺電腦操作控制。

6 JM18卷揚機與JKB20卷揚機相同繩速頻率對照

以JM 18卷揚機為基準，通過JM18卷揚機與JKB20卷揚機相同繩速頻率對照，南通力威生產(chǎn)的JKB20卷揚機和JM18卷揚機相同參數(shù)是卷筒直徑855mm,卷繩筒周長2686mm、變頻電機轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘)、卷筒轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分鐘)、鋼繩繩速（mm/每分鐘）與JM18卷揚機和JKB20卷揚機變頻器輸出頻率，變速箱減速比對照得出2臺卷揚機變頻器的頻率比就等于2臺卷揚機變速箱變速比的比例系數(shù)，即JKB20卷揚機變速箱速比/JM18卷揚機變速箱速比。反之以JKB 20卷揚機為基準，通過JKB20卷揚機與JM18卷揚機相同繩速頻率對照，即JM18卷揚機變速箱速比/JKB20卷揚機變速箱速比。通過JKB20卷揚機與JM18卷揚機相同繩速頻率對照數(shù)據(jù)可以用于校正繩速表的顯示值，例如：以JKB20卷揚機為基準，JKB20卷揚機變頻器輸出5Hz時，繩速顯示值應當為2446mm，以JM18卷揚機為基準，JM18卷揚機變頻器輸出5Hz時，繩速顯示值應當為1657mm。

7 JM18卷揚機與JKB20卷揚機起重、牽引同步精度控制

吉林四平紫氣大路立交橋項目纜索吊起重系統(tǒng)設備采用2臺JKB20t變頻卷揚機提升模式，牽引系統(tǒng)采用3臺JMB18t，1臺JKB20t變頻卷揚機控制。由于牽引系統(tǒng)單側(cè)卷揚機為不同型號，在實際使用中因不同型號卷揚機在相同時間內(nèi)變速箱減速比不同，會出現(xiàn)不同步現(xiàn)象，為保證牽引系統(tǒng)能同步牽引，項目通過現(xiàn)場模擬實驗，在規(guī)定時間內(nèi)和相同的頻率情況下，進行JMB18t變頻卷揚機和JKB20t變頻卷揚機收繩和放繩模擬實驗，通過理論牽引速度與實際牽引速度相結(jié)合，通過更換JM18t卷揚機線速度表并對線速度表內(nèi)部電路根據(jù)實際模擬實驗進行設置和修改接線，通過變頻器和速度表接線修改，將變頻器上原接速度表的線從FM改接至MP端，將原線速度表更換為FA8，MP端接Fin，AC端接GND。通過變頻器和速度表參數(shù)修改，將G7變頻器H6-07參數(shù)中原1440Hz改為2000Hz;將變頻器E1-04最高輸出頻率由60Hz改為50Hz,將線速度表FA8內(nèi)的系數(shù)改為8.31。最終使JKB20t卷揚機和JMB18t卷揚機在相同的線速度條件下實現(xiàn)放繩和收繩保持同步進行，同步誤差控制在10mm范圍內(nèi)，通過操作平臺上的FA8型線速度表直觀的顯示出收放繩索的速度、頻率、轉(zhuǎn)速等。

8 人工操作收繩方法

通過改變“收繩筒力矩電機控制器”分段控制取消，改為原始的人工調(diào)節(jié)控制。就是PLC輸出端子線：P30、P31、P32、P33不接。由操作人根據(jù)卷揚機收繩、放繩動作來及時調(diào)節(jié)力矩電機控制器的輸出電機電壓，滿足收繩要求。

9 纜索吊加載試吊試驗

為了保證纜索吊吊裝安全可靠運行，在正式吊裝前要進行超載試吊試驗。超載試吊試驗關系到整個纜索吊主體結(jié)構的安全，試吊前要進行現(xiàn)場技術交底，對牽引、起重系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)，限位等各方面進行全面、系統(tǒng)的安全檢查，對檢查的每個部位對應簽字確認。超載吊重試驗按照從20%、60%、80%、100%、120%逐步加載進行動態(tài)運行調(diào)試，每道程序至少運行3次以上，通過測量數(shù)據(jù)確認各點誤差范圍是否在允許范圍內(nèi)。動態(tài)超載試吊完成后需進行一次12小時120%超載靜態(tài)吊重試驗。最終通過匯總各組靜態(tài)和動態(tài)加載試驗數(shù)據(jù)進行綜合評價確定纜索吊是否可以正式吊裝作業(yè)，出具超載試吊驗收檢測報告。

10 結(jié)語

目前四平紫氣大路立交橋纜索吊鋼塔吊裝全部順利完成，通過紫氣立交橋?qū)嵺`證明，纜索吊提升系統(tǒng)有以下優(yōu)點：（1）整體結(jié)構同步升降，安裝、拆卸方便。（2）成本低廉，安全系數(shù)較高，實用性強，操作簡單。（3）實現(xiàn)了不同型號變頻卷揚機同步牽引速度的研究與應用。（4）重物吊裝及安裝精度控制準確、運行速度靈活，便于鋼塔節(jié)段安裝。（5）纜索吊吊裝作業(yè)效率高，占用空間小，整體穩(wěn)定性強。

四平項目纜索吊首次采用S1200K64塔式起重機機身構件作為纜索吊塔柱，首次實現(xiàn)了不同型號變頻卷揚機在牽引、起重運行過程中等各環(huán)節(jié)設備速度的精準同步控制，收到了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。

[1]JTG D60-2004,公路橋涵設計通用規(guī)范[S].

[2]GB 50017-2003，鋼結(jié)構設計規(guī)范[S].