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鹦鹉洲长江大桥连续式猫道施工技术

作者:韦正平 字数:3652  点击:

摘 要:武汉鹦鹉洲长江大桥连续式猫道施工采用具有创新意义的牵引主缆的循环索作为先导索,边塔和散索鞍门架顶两台卷扬机设置平面小循环系统牵引猫道绳索,猫道绳索和其他构件架设方法,猫道线形控制等技术成功运用于鹦鹉洲长江大桥上,其施工技术对类式连续式猫道施工起到借鉴作用。

关键词:先导索;猫道绳索;施工方法;线形控制

1 工程概况

图1 猫道断面布置图(单位:mm)

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥设计为三塔四跨简支体系钢-混结合梁悬索桥结构,桥跨布置为200+2×850+200m,三塔不等高,中塔顶标高较边塔高17.7m,中塔塔柱为钢结构,两边塔塔柱为混凝土结构,猫道结构形式为连续式猫道,塔顶设置转向鞍座,锚固系统锚固于两锚碇锚室内,猫道距主缆中心间距1.5m,有6根承重索、2根扶手索、2根门架支承索、50m设置一道猫道门架、150m设置一道横向天桥及承重网、面网、侧网等组成。详见“图1”。

2 连续式猫道结构的突出特点及本桥选用该猫道类型的依据

猫道按照承重索在塔顶的跨越形式分为分离式猫道和连续式猫道,连输式猫道特点是要求塔顶预埋件少、对塔柱的结构尺寸空间要求小、猫道线形调节装置少、绳索锚固装置少、猫道改吊时与主缆线形协调更好。

鹦鹉洲长江大桥为三塔四跨式悬索桥,其四跨内都需要猫道作为施工平台,塔柱顶部顺桥向宽度为5m,两边塔塔顶设置了主索鞍顶推系统,塔柱顶部空间比较狭小,针对本桥这些特点和连续式猫道自身的优点,鹦鹉洲长江大桥采用连续式猫道结构。

3 连续式猫道各结构架设方案

3.1 先导索架设方法

先导索是悬索桥第一根索,它是后面所有猫道绳索架设必备绳索,一般施工方式都是小索换大索做法,鹦鹉洲长江大桥根据水流计算和经济比较,直接采用牵引主缆φ36mm绳索作为先导索。架设前,分别在北锚锚体上设置15t双筒摩擦式卷扬机,在南锚锚体下方设置25t双筒摩擦式卷扬机,将2根2500m先导索分别卷入两台卷扬机内。绳索首先从25t卷扬机内牵引出来过3号塔顶至水面上,并和拖轮连接在一起,同时2号塔塔顶8t卷扬机下放钢丝绳至水面上,拖轮牵引先导索至2号塔底,将2号塔顶下放下来卷扬机钢丝绳和先导索连接一起,启动塔顶卷扬机收绳至2#塔顶和塔顶门架临时锚固,汉阳侧先导索过江形式和武昌侧一致的,在2#塔顶门架上临时锚固,最后将2根分别牵引到2号塔的先导索和拽拉器连接在一起,解除临时连接,形成往返牵引系统,牵引猫道绳索。详见“图2”。

图2 先导索过江施工图

3.2 猫道索架设方法

支承索安装前,将锚碇处散索鞍门架上卷扬机和边塔上卷扬机形成小循环系统,支承索安装时将支承索放入被动放索器内,通过小循环牵引支承索至边塔顶,在边塔顶将支承索锚头固定在拽拉器上,并将绳头处绕成40m绳盘,以便于过塔顶门架。启动两台卷扬机,牵引支承索,牵引时需要将支承索悬挂在牵引索上,因此每隔50m设置一道滑钩,滑钩上部和牵引索固定,下端滑动自由。当牵引索牵引到位后,利用散索鞍门架上卷扬机将尾部支承索拽拉至散索鞍门架相关锚件上, 详见“图3”。

图3 猫道支承索施工图

承重索架设方式和支承索架设方式一致,其区别在于钢丝绳滑钩连接方式不一样,采用滑钩将先导索、支承索、承重索连接在一起,让导索和支承索共同承受承重索重力。

猫道扶手索架设安装是在猫道面网铺设完成后,利用各塔卷扬机牵引扶手索至设计位置和猫道侧网连接在一起,待给予扶手索一定张力后,再将扶手索和侧网固定在一起。

3.3 猫道面网及横向天桥架设施工方法

安装前预先将猫道面网的承重网、步行网及方木用铁丝绑扎成两米每段,横向天桥组拼成整体,待塔侧及锚侧变位钢架全部安装完毕后,在变位钢架处满铺脚手板,作为面网存放和铺设平台。

边跨面网由锚侧散索鞍处自下向上循环分段铺设。每段铺设时由边塔顶卷扬机下放钢丝绳与面网相连,边铺设面网边由卷扬机向上拽拉,每节段铺设完毕后由边塔顶卷扬机向上牵引至设计位置,面网铺设过程中根据设计间距安装相应的构件。边跨横向天桥由边塔顶卷扬机直接垂直起吊安装,预先在设计位置处猫道上设置转向滑轮,卷扬机钢丝绳经转向轮变向后吊起横向天桥与横向天桥底板构件打梢连接。

中跨采用横向天桥作为配重下滑,以横向天桥之间猫道面网为一单元进行铺设下滑,在跨中位置只有一个横向天桥,其中一单元网片采用自制配重带动网片下滑到设计位置,后期再将配重拆除,其余均采用横向天桥配重下滑的方式铺设。施工时先用2台塔吊吊起横向天桥安装在变位钢架前,相应的上、下游塔顶2台卷扬机下放钢丝绳经转向滑轮反拉住横向天桥,一面铺设面网一面下放钢丝绳下滑面网。面网铺设过程中根据设计要求安装相应构件,同时使用U形螺栓将卷扬机钢丝绳固定在门架底板构件上。猫道面层在猫道承重索上下滑一定距离后,自重不能克服摩擦力,面网无法下滑时,用拽拉器施加动力将猫道面网拽至设计位置。一段铺设完成并下放到设计位置后,拽拉器回收塔顶卷扬机钢丝绳,重复以上步骤进行后期面网铺设施工。

3.4 猫道门架施工方法

猫道门架先在地面散拼成整体,安装好导轮组,在猫道门架两侧用圆钢焊爬梯方便人员上下。架设前先将牵引索放松至支承索以下直至贴在猫道面网上,待主缆索股架设牵引系统形成时再将牵引索入门架导轮组内上。门架安装时将门架直接吊至塔边支承索上,支承索暂不入猫道门架上到轮组槽内,塔顶卷扬机拴住门架上横梁,同时用两根长麻绳拴住门架上横梁两侧,一切准备就绪后,下放卷扬机钢丝绳同时人工拽拉麻绳将门架向待安装位置处拽拉,达到相应位置后,使用倒链葫芦拉住门架支腿,调整门架垂度并通过倒链将门架支腿销孔和门架底梁上销孔对位,上好销轴,通过卷扬机将门架调至与水平面垂直,最后将支承索安装到相应的槽口内固定。

4 连续式猫道架设关键技术及注意事项

4.1 猫道线形控制

⑴猫道上主要受力构件为猫道支承索和猫道承重索,其在厂内加工制作时需要严格按照相关规范标准执行,另外为确保成型后猫道线形,还必须要从以下几个方面控制好,一是消除钢丝绳非弹性变形,采用张拉荷载为50%破断力,张拉次数为2次,相邻两次张拉后钢绳长度差≤0.3‰为合格,张拉保持60分钟。二是安排专人驻厂,时刻监控,确保按照工艺要求进行张拉。三是弹性模量测定控制,钢丝绳的弹性模量对钢丝线形影响很大,及时测定,提交给设计部门修正猫道线形。

⑵猫道线形还取决于横载控制,猫道设计时虽然考虑了种种荷载作用下猫道承受能力,实际情况,由于钢材的重量不一定和图纸相符合,实际施工时还需要增加一些临时辅助施工措施构件,因此在猫道施工前,必须对每个构件进行称重,按照实际猫道承受重量计算,和设计所给数据进行对比,确保猫道上均布荷载和集中荷载小于设计值。

⑶测量猫道标高的方式方法对猫道线形控制同样重要,边跨猫道绳线形调整采用在边跨上采用专用下滑工具使棱镜下滑,通过边塔上收绳和放绳使下滑装置至设计位置进行标高测量。中跨猫道绳线形采用挂篮悬挂人员至跨中位置悬挂棱镜直接测量,或者通过拖轮牵引棱镜至跨中进行绳索标高测量。另外猫道线形标高控制须在夜间温度较恒定的时候监控绳索的绝对标高,换算成设计温度下绳索标高并和设计标高进行差量调整。

⑷在调整线形过程中,边塔承重索和主塔是一个平衡体系,调整某一跨垂度的同时,其他跨线形和塔柱偏位都会相应的变化,为减少调整量,需要精确计算出平衡体系下空索设计标高时塔柱的偏位,调整跨中绳索时,考虑两塔柱偏位。

4.2 猫道索架设时垂度及张力控制

猫道支承索、承重索架设过程中,为避免绳索牵引力过大导致安全事故发生,一是采用有专门的测力仪器全程控制,二是通过安全牵引力计算处绳索的垂度允许范围,架设过程中通过测量仪器全程跟踪观察控制,考虑施工方便性和安全性,在25t卷扬机上设置测力计,以此来控制牵引力不大于副卷扬机受力要求。

4.3 猫道绳索架设过程中防缠绕措施

牵引过程中防止拽拉器和已架设完的绳索绞在一起,将已架设完成的绳索在塔顶两侧固定在一起,拓宽拽拉器行走作业面. 如果绳索互绞,及时采取卡环滑钩,利用拽拉器拽拉滑钩行走在互绞绳索上,使其分开。

5 结语

猫道是悬索桥施工的大型平台,贯穿整个上部结构施工,本文着重介绍了先导索施工直接采用后期牵引主缆绳索作为先导索,以此作为导索牵引后期其它猫道绳索,体现了准备工作量小,施工速度快,经济性好等特点。采用塔顶和散索鞍门架上卷扬机形成平面小循环系统架设其它猫道绳索,方便了大边跨绳索牵引上塔的工作量。猫道绳索架设方法及线形如何控制,确保了施工安全和减小了对猫道线形调整的难度,,都为同类大桥施工起到借鉴作用

参考文献

[1] 中铁大桥局设计分公司.武汉鹦鹉洲长江大桥施工组织设计.武汉:2011.

[2] 中铁大桥局第六工程有限公司.武汉鹦鹉洲长江大桥S1标施工技术设计.武汉:2011.

[3] 《大跨悬索桥猫道施工技术》宋胜江 西安:2008.


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