2--武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索安装技术
武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索安装技术 左宏献,张 召5
文章编号:1003-4722(2009)04-0005-04
武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索安装技术
左宏献,张 召
(中铁大桥(郑州)缆索有限公司,河南郑州450044)
摘 要:武汉天兴洲公铁两用长江大桥主桥为斜拉桥,共有斜拉索192根。斜拉索采用PES7
-241、PES7-253、PES7-283、PES7-337、PES7-379、PES7-409、PES7-421、PES7-451等8种规格,最长索272.18m,单根斜拉索最重41.1t。斜拉索两端均采用冷铸锚锚具。斜拉索的安装施工包括:运输、上船、上桥、塔端挂设、展索、梁端软牵引、塔内张拉等工序。用5个月完成全部4000余吨斜拉索的安装。介绍该桥斜拉索的安装施工方法和施工技术特点。
关键词:铁路公路两用桥;斜拉桥;斜拉索;安装中图分类号:U443.38
文献标志码:A
InstallationTechniquesforMainBWuhan
TianxingzhouChangjiang2RHong,((CableCo.,Ltd.,Zhengzhou450044,China)
:bridgeofWuhanTianxingzhouChangjiangRiverRail2cum2RoadBridgeisacable2stayedbridgeonwhichtotally192staycablesareprovidedandthecablesareclassifiedinto8specificationsofthePES72241,PES72253,PES72283,PES72337,PES72379,PES72409,PES72421andPES72451withthelongestonebeing272.18m,theheaviestonebeing41.1tandwiththechilledcastanchorusedateachendofacable.Theinstallationofthecablescoverstheproceduresoftransportation,loadingaboardship,deliveringtobridgedeck,settingatthetopofpylon,unfolding,softhaulingatdecklevelandtensioninginsidethepylon.Theinstallationofthewholecablesweighingmorethan4000tiscompletedwithin5monthsandtheconstructionmethodsandconstructiontechniquecharacteristicsoftheinstallationofthecablesarepresented.
Keywords:rail2cum2roadbridge;cable2stayedbridge;staycable;installation
1 工程概况
武汉天兴洲公铁两用长江大桥(简称天兴洲大桥)是当今世界上首座按4线铁路修建的铁路公路两用桥。主桥为(98+196+504+196+98)m双塔三索面斜拉桥,下层为4线铁路,上层为6车道公路[1]。主桥可同时承受2万t的载荷,是目前世界上荷载量最大的公铁两用桥。天兴洲大桥主桥立面布置见图1。
全桥共有斜拉索192根,每塔96根。斜拉索采
用PES7-241、PES7-253、PES7-283、PES7-337、PES7-379、PES7-409、PES7-421、PES7-451等8种规格。整束钢丝用高强缠包带缠紧后外挤双层HDPE护套,钢丝的抗拉标准强度Rby=1670MPa,总重4464t,最长索272.18m,单根斜拉索最重41.1t。两端均采用冷铸锚锚具,斜拉索一端固定在梁下,另一端在塔内进行张拉。
天兴洲大桥斜拉索安装施工的主要技术难点:斜拉索截面大、长度长、自重大,以及由此带来的很
收稿日期:2009-02-04
作者简介:左宏献(1965-),男,工程师,1997年毕业于西南交通大学道路工程专业([email protected])。
6桥梁建设 2009年第4期
图1 天兴洲大桥主桥立面布置
多施工中的不便。2 施工准备
2.1 挂索时各斜拉索锚杯安装牵引力计算
施工前根据设计提供的索力及斜拉索相关技术
资料,计算斜拉索锚杯安装牵引力。计算公式为
222
ΔL=L0-L+ωLXL0/24T-TL/AE,其中:ΔL为牵引力为T时斜拉索上端离塔柱上相应锚垫板的距离;L为斜拉索长度;L0为上、下锚垫板之间距离;ω为斜拉索单位长度重量;LX为L的水平投影长度;T为牵引力;A为钢丝截面面积;E为弹性模量。ΔL,可计算出牵引力T,2.2 主要设备配置
(1),边跨采用1200、张拉杆;中跨采用1500t、张拉杆。
(2)梁端软牵引设备。根据梁端牵引力计算结果,综合考虑,梁端软牵引设备采用250t千斤顶及撑脚。
(3)卷扬机配置。梁面采用容绳量500m10t卷扬机。塔顶吊架采用容绳量750m10t卷扬机。塔顶洞口采用5t卷扬机。
(4)其他设备。包括120t浮吊、16t汽车吊、塔吊等。
3 斜拉索的安装施工
头钢梁预拼场80t龙门吊机将斜拉索吊起放到小
车平台上,用卷扬机将小车拉到码头吊机处,进行上船。然后将装索运输船开到塔柱旁。1～6号斜拉索采用塔吊吊到桥面20t放索盘上;7～16号斜拉索采用120t浮吊吊到梁面50t放索盘上(图2)。
图2 120t浮吊吊索上桥
3.2 塔端挂索
斜拉索的安装施工主要包括运输、上船、上桥、
塔端挂设、展索、梁端软牵引、塔内张拉、索力检测、调索等工序。根据斜拉索的重量、长度,设备的起吊能力以及桥面的具体施工环境,1～16号斜拉索在各工序的具体实施中又有一些区别。3.1 斜拉索运输及上桥面
斜拉索在中铁大桥(郑州)缆索有限公司加工成成品索后,脱胎成盘。用汽车运至天兴洲大桥工地码头,由码头吊机吊到运输船上。15、16号斜拉索较重,汽车加斜拉索总重超过码头栈桥限重,采用码
考虑梁端牵引力及合理配置资源,塔端挂索采用2种方案:
(1)1～4号斜拉索。将置于放索盘上的索体拉出一段(具体长度根据索导管长度而定)放置在梁面上,5t卷扬机钢丝绳从塔顶放下,穿过塔内转向滑车、锚具螺母,然后从索导管穿出放到梁面上,通过起吊点与斜拉索锚杯连接。在距锚杯一定位置的索体上用专用软质吊装带设置哈夫吊点,塔吊吊钩放下吊起吊装带,准备起吊。在吊起的同时,塔顶5t卷扬机启动,塔吊与塔顶5t卷扬机相互配合将斜拉索锚杯拉出索导管进行锚固(锚杯螺母拧平),此时利用塔外活动吊篮拆除索体上的吊点。即完成1～4号斜拉索塔端挂索。
(2)5～16号斜拉索。挂索方式与1～4号斜拉索基本相同,但为了减小梁端软牵牵引力,在梁面上先安装过渡套和张拉杆再进行起吊挂索;塔顶5t卷扬机与塔顶吊架相互配合将锚杯拉到距锚垫板有一定距离处进行锚固。塔端挂索见图3。3.3 斜拉索展索(采用40t塔顶吊架展索)塔端挂设完成之后,放索盘上还剩余部分斜拉索。在放索盘上的索体上设置吊点,用塔顶吊架将斜拉索吊起进行空中展索。长索可用2个塔顶吊架
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机牵引,
安装软牵引系统。梁面卷扬机牵引见图6。
图3 塔端挂索示意
配合进行空中二次展索,直到锚杯脱离放索盘。然后用汽车吊将锚杯置于锚头小车上,并用导链将锚杯固定好后,梁面上10t卷扬机牵引着锚杯进行梁面上展索,在牵引的过程中塔顶吊架吊钩跟着下落。在展开的索体下每隔4～5m放置1台单轴小车,直到塔顶吊架吊钩全部落下完成展索工作。斜拉索展索见图4、图5
。
图6 梁面卷扬机牵引
(2)梁面软牵引。根据计算,设计位置牵引力
在106.8～1388.9kN之间,采用250t内卡式千斤
顶配250t撑脚及P锚、12孔工具锚、连接头(8种规格)、钢绞线组成软牵引系统进行牵引,此时卷扬机牵引继续进行,等钢绞线受力达到要求,停止卷扬机牵引,见图
7。
4 图7 软牵引示意
3.5 斜拉索张拉及索力监测
图5 桥面展索
3.4 梁面上卷扬机牵引及梁端软牵引
根据塔端挂设情况及斜拉索相关资料,在梁端牵引时,对斜拉索锚杯距梁端锚垫板10m、5m、拧平螺帽、设计位置时的牵引力进行计算,确定梁面滑车组配置、软牵引钢绞线束数量及长度。
根据计算的牵引力,采用2个步骤将梁端锚杯牵引到设计位置:
(1)梁面上卷扬机牵引。索体在梁面上展开后,锚杯距锚垫板还有一定距离,此时采用梁面上10t卷扬机配滑车组(有20t单门滑车组和50t三门滑车组)将锚杯往锚垫板方向牵引。根据计算的牵引力和牵引设备的配置及索外层PE的承受能力将锚杯牵引到距锚垫板一定位置时,停止梁面上卷扬
在梁下软牵引结束后进行塔端斜拉索张拉。塔端张拉设备见图8。因张拉千斤顶油缸行程为200mm(每次控制在185mm),需要往复张拉多次方可将锚杯拉出塔内锚垫板。每次倒顶前应拧紧张拉杆螺母,千斤顶回程完毕,其千斤顶后端锚固螺母拧紧后张拉。当锚头快到锚垫板时,由于有过渡套,1次千斤顶油缸行程无法将锚杯拉出拧上螺母,需要垫上垫块慢慢回油等压上垫块后加快回油。再进行1次张拉将锚杯拉出拧上螺母,这次张拉行程结束后
回油继续张拉,直到设定索力。
斜拉索张拉应严格按照监控指令,6根斜拉索
图8 塔端张拉设备
8
(天兴洲大桥为3索面[2])同步分级张拉。张拉中不
桥梁建设 2009年第4期
同步拉力的相对差值不超过300kN,张拉所需千斤
顶、油泵、油压表应配套标定,配套使用。油表定期校核。
张拉过程中要详细记录油压表读数、索力、伸长量、锚头相对锚垫板的位置,便于相互校核。张拉前、后应量取锚头与锚垫板的相对位置,张拉过程中分级记录油压表读数、索力及伸长量。斜拉索张拉完成后,由监测单位测出每根斜拉索的张拉力,然后调整到规定的索力,记录伸长量及油压表读数。4 总 结
(3)塔内安装和拆除张拉设备。受塔内施工环
境的影响,在安装和拆除张拉设备时容易出现危险,在施工过程中应严格把关,避免危险发生。
(4)梁端及塔端牵引斜拉索时,各卷扬机、滑车组、钢丝绳锚头、钢丝绳及卡扣性能状况都要仔细检查。
(5)定期检查张拉设备和软牵设备,确保设备正常使用。
武汉天兴洲公铁两用长江大桥斜拉索目前已全部安装完成。实践表明,本文方法切实可行,塔端张拉安全、可靠,梁端软牵引钢绞线受力合理、均匀。既能保证工程质量和工程安全又能满足工期的要求,仅用5个月就完成了全部4000余吨斜拉索的安装任务,为全桥顺利合龙提供了保证。
斜拉索是斜拉桥的重要组成部分和重要受力构件。斜拉索的施工质量直接影响斜拉桥的质量和使用寿命。斜拉索施工具有技术性强、风险性大等特点,因此,要求施工人员素质高,且组织分工明确,责任到人,严格遵守施工程序,坚决执行施工规范,确保施工质量和施工安全。在整个施工过程中有几点特别需要注意:
(1)软牵引钢绞线的受力情况中,梁端软牵引力比较大,受力。油压表读数100～150kN。
(2)。在展索过程中最容易出现索体PE保护层擦伤。在施工过程中要避免这些问题的出现。另在放置单轴小车时注意人员的安全。(上接第4页)
参 考 文 献:
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