润扬大桥悬索桥牵引系统设计与施工.pdf

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文章编号:

1003-4722（2004）04-0025-04润扬大桥悬索桥牵引系统设计与施工薛光雄,金仓,杜洪池,葛国库,先正权（路桥集团第二公路工程局,陕西西安710065）摘要:

针对润扬长江公路大桥悬索桥主缆索股数量多、牵引距离长的特点,采用单线往复式牵引系统架设猫道、双线往复式连续牵引系统架设主缆索股,主要介绍润扬长江公路大桥牵引系统的设计和施工过程。

关键词:

悬索桥;缆索;猫道;施工设计;牵引系统中图分类号:

U445.38文献标识码:

ADesignandConstructionofHaulingSystemsforSuspensionBridgeofRunyangBridgeXUEGuang2xiong,JINCang,DUHong2chi,GEGuo2ku,XIANZheng2quan（The2ndHighwayEngineeringBureauofChinaRoadandBridgeGroup,Xian710065,China）Abstract:

InconsiderationthatthenumbersofthewirestrandsoftheSuspensionBridgeofRun2yangChangjiangRiverHighwayBridgearegreatandthestrandhaulingdistanceislong,thesingle2rope,round2triphaulingsystemisusedforerectionofthecatwalkstrands,whilethedouble2rope,round2triphaulingsystemisusedforerectionofthemaincablewirestrands.Inthispaper,thedesignandconstructionofthehaulingsystemsfortheBridgearemainlydealtwith.Keywords:

suspensionbridge;cable;catwalk;constructiondesign;haulingsystem收稿日期:

2004-04-21作者简介:

薛光雄（1954-）,男,高级工程师,1982年毕业于西安公路学院路桥专业,工学学士。

1前言悬索桥施工中,牵引系统除用于主缆索股的架设外,在前期还承担着猫道架设施工任务,它的设计将直接影响主缆索股架设和猫道架设的施工质量与效率。

润扬大桥南汊悬索桥主缆索股牵引距离长达2600m、单根索股自重达56.7t,工期要求紧,对牵引系统设计提出了比较高的要求。

通过对日本明石海峡大桥（960m+1991m+960m）及我国江阴长江公路大桥（336m+1385m+309m）等桥主缆施工中具有典型代表意义的牵引系统进行分析比较,选择、设计了润杨大桥的索引系统。

2已建成大跨径悬索桥的牵引系统和比较分析2.1已建大跨径悬索桥的牵引系统2.1.1江阴大桥主缆架设牵引系统江阴大桥采用架空索道牵引系统,见图1。

在北锚碇锚体斜面上,对应于每根主缆,分别安装2台10t卷扬机,牵引索从北岸通过猫道一侧托滚到南图1江阴大桥牵引系统总体布置52润扬大桥悬索桥牵引系统设计与施工薛光雄,金仓,杜洪池,葛国库,先正权岸,经南锚尾部的转向滑轮转向,从同一条猫道上的另一侧回到北岸,形成一套双线往复式牵引系统。

索股架设采用索道支承系统,放索支架与卷扬机同侧安置于北锚斜面上,猫道的上方设置轨道索,锚头及前段索股由挂在轨道索上的导链葫芦承重并吊起一定的高度,牵引时跑车挂接锚头及前段索股在轨道索上滑行,索股和后段牵引索置于猫道滚筒上滑行。

由于锚头及前段索股由轨道承重索承重,后段牵引索基本没有张力,因此牵引卷扬机牵引力较小,对牵引卷扬机能力要求相对较低。

2.1.2日本明石海峡大桥主缆架设牵引系统日本明石海峡大桥主缆架设采用门架式牵引系统,见图2。

明石海峡大桥牵引方式与江阴大桥同为双向往复牵引方式,牵引卷扬机与索盘在同侧布置,不同的是:

卷扬机和索盘放置于锚后地面;牵引时,锚头重量由牵引索承重,锚头在猫道门架导轮组之间运行时需要后段牵引索提供反张力,以提高锚头防止与猫道滚轮相碰。

因此,对卷扬机能力要求较高。

同时,由于该桥跨径大,牵引距离过长,为了图2日本明石海峡大桥牵引系统增加系统牵引力,对岸侧锚尾部设置带驱动装置的转向轮。

2.1.3海沧大桥牵引系统海沧大桥主缆架设也采用门架式牵引系统,由于跨径相对较小（230m+648m+230m）,主缆索股数量较少,因此采用单线往复式牵引方式见图3。

图3海沧大桥牵引系统2.2比较分析

（1）江阴大桥采用架空索道牵引系统,结构简单、造价低,但由于轨道承重索在散鞍部和塔顶门架上方,需利用辅助设施、手拉葫芦进行锚头承载转换,耗时较多,影响索股架设速度。

同时,索股牵引过程中,轨道承重索受力发生变化时,前锚头与猫道之间距离会时高时低,需专人跟踪前锚头,不断调节倒链葫芦,防止锚头碰坏托滚,增加了作业危险性,制约了牵索速度。

（2）明石海峡大桥索盘与卷扬机放置在同一侧,索股架设时,由于跨径大,导轮组、托滚放置较多,牵引索股需克服较大摩阻力。

因此,在放索区采用了大吨位卷扬机,同时在对岸一侧转向轮还增加了驱动装置,以提供足够的牵引力。

综合分析,门架式牵引系统具有施工安全、效率比较高等优势;双线往复牵引方式因牵引索双向往复均可牵引索股,牵引索往返没有空行程,牵引效率高、能耗较低。

因此确定在润扬大桥采用门架式牵引系统、双线往复牵引方式架设主缆索股。

3润扬大桥牵引系统设计3.1牵引系统总体布置在牵引系统方案确定后,结合施工现场场地、索盘运输道路状况等因素,决定将牵引卷扬机布置在北锚后部地面上,对应每根主缆安装2台25t卷扬机,牵引索从北锚通过猫道一侧门架导轮组到南锚,经南锚尾部的转向轮转向,从同一猫道的另一侧门架导轮组回到北锚,形成一套双线往复式牵引系统,总体布置见图4。

牵引开始时,将索盘用龙门吊安装到带有制动装置的放索支架上。

引出一定长度的索股,塔吊配合将锚头与牵引系统拽拉器挂接。

通过北锚2台卷扬机收放索配合,索股经过南锚、南塔、北塔、北锚导轮组到达北锚前锚面,完成1根索股的牵引。

62桥梁建设2004年第4期图4润扬大桥牵引系统总体布置3.2牵引系统关键机具3.2.1牵引卷扬机卷扬机作为整个牵引系统的动力来源,是整个系统的关键设备。

针对润扬大桥上部结构安装需要,对各种工况下牵引系统牵引力的需求进行了详细分析,认为能满足施工要求的卷扬机能力应不低于25t。

由于国内市场尚无满足施工需求的大吨位卷扬机定型产品,因此我们结合自身在悬索桥施工领域的经验,联合国内专业厂家开发了25t专用智能卷扬机,该机具有无级变频调速、智能化测速、测长、张力显示等功能,可对牵引系统的速度、位置、张力进行全程跟踪显示和自动控制。

3.2.2主缆索股放索系统根据润扬大桥悬索桥主缆索股及索盘特点,研制了组合式被动放索支架,从根本上解决了放索速度与牵引速度不匹配的问题,有效地避免了索盘放索施工中出现的“呼拉圈”现象,放索质量取得了良好效果。

3.2.3导轮组设计导轮组包括塔顶门架导轮组、猫道门架导轮组、锚碇支墩门架导轮组。

作用是支撑牵引索,使牵引索线形流畅便于拽拉器平缓通过,减小牵引索疲劳损伤。

在设计中借鉴架空索道的托压轮组,合理选择转折点导轮组曲率半径,使拽拉器通过时冲击小,并且轮压均匀。

3.2.4拽拉器拽拉器的作用是将牵引系统牵引索的拉力转移至索股的锚头,并能够连续顺畅通过塔顶、锚碇门架导轮组。

3.3本牵引系统特点

（1）可实现全程连续牵引,能够快速顺畅通过塔顶、鞍部门架,索股架设速度大大提高,最高可达30m/min。

（2）牵引索由一定间距布置的猫道门架导轮组支撑,索股牵引全程范围内,承重索垂度变化较小,锚头和拽拉器与猫道距离保持一致,不会产生其他危害性影响。

（3）北岸放置牵引卷扬机,南岸放置主缆索盘,既降低了对牵引卷扬机的能力要求,又克服了同侧布置时场地拥挤的矛盾。

4牵引系统施工润扬大桥上部安装总体工期比较紧,锚碇基础施工界面移交滞后,为尽快开始上部施工,结合现场具体情况,经综合比较后,确定将牵引系统分成两步来形成:

根据猫道架设的需要,先期完成满足猫道架设时的单线往复式牵引系统;在猫道架设完成后,进行体系转换,最终形成主缆索股架设用的门架式双线牵引系统。

4.1单线往复式牵引系统4.1.1系统组成润扬大桥桥位水面宽阔,且为主航道,猫道架设方案确定为空中牵引法,全桥上下游各布设1套牵引系统,每套系统的组成包括南北锚散索鞍前布置的JKB25牵引卷扬机、散索鞍墩前基础转向轮、散索鞍墩顶部的转向轮、塔顶导轮组、2根牵引索、拽拉器等,见图5。

图5单线往复式牵引系统布置4.1.2单线往复式牵引系统施工一般情况下,悬索桥上部牵引系统架设施工中,采用绳径较小的先导索先行过江,而后利用先导索架设牵引索。

由于润扬桥跨度大,且为主航道,封航时间、次数不能太多,因此决定采用牵引索江底铺设直接过72润扬大桥悬索桥牵引系统设计与施工薛光雄,金仓,杜洪池,葛国库,先正权江法架设牵引索,这样有利缩短封航时间,减少封航次数,提高牵引索架设效率。

具体施工步骤如下:

（1）在南塔南锚间布设牵引索支撑滚轮,2号牵引索盘放置于南岸侧江驳船的放索架上,利用塔吊卷扬机配合穿过塔顶门架,将2号牵引索绳头牵至南锚前卷扬机并缠绕。

（2）将1号牵引索缠绕于北锚前地面上25t卷扬机上,塔吊卷扬机配合将1号牵引索绳头牵引穿过门架跨过塔顶,并在北塔跨中侧承台边临时锚固。

（3）选定晴好天气,港监管理部门对该段长江航道进行封航,拖轮拖动装有2号牵引索的驳船驶向北塔,行驶过程中控制放索速度,基本与拖轮行驶速度匹配。

（4）驳船抵达北塔后2号索与临时固定于此的1号索用拽拉器连接,启动2台25t卷扬机收索。

（5）收索过程中,注意卷扬机钢绳张力的变化,当牵引索露出江面后,仪器观测牵引索跨中的垂度,达到预定垂度后,2台卷扬机停止收索,至此完成牵引索过江,并形成单线往复式牵引系统。

同样方法架设另1组牵引系统。

采用牵引索江底铺设直接过江法架设牵引索,在一次封航6h时间内,完成上下游牵引索架设,事实证明此法非常成功。

4.2双线往复牵引系统架设施工根据基础施工进度,单线往复牵引系统在完成猫道面层铺设后,南北锚锚体施工已完成并移交,此时进行牵引系统体系转换,形成主缆索股架设用的门架式双线牵引系统,见图6。

具体施工步骤如下:

（1）在南北锚体、南锚后预先设置的预埋件上安装牵引系统转向轮,在猫道面层安放托滚。

图6牵引系统体系转换示意

（2）单线往复式牵引系统在猫道上架设3号牵引索。

（3）将南锚前卷扬机、北锚前卷扬机转运至北锚锚后并安装。

（4）塔顶门架导轮组移位,安装猫道门架及导轮组。

（5）将1号、2号及3号牵引索通过拽拉器连接,牵引索置入门架导轮组内,调整牵引索高度。

以不同速度进行牵引,观察拽拉器,牵引索通过各导轮的状况,并调整至最佳位置,即完成双线往复式牵引系统架设。

5结语润扬大桥主缆索股牵引系统设计与施工前期调研论证工作周密,对各种工况可能出现的意外进行了详细分析,并体现在系统的每个组成部分的设计中。

在实际施工中,曾实现一天架设主缆索股8根（单边4根）的国内外最快施工记录,扣除天气等其他因素的影响,仅用不到100d的时间完成全桥368根索股架设,而且牵引过程中索股形状保持比较好,有效地控制了索股乱丝、呼拉圈、扭转等现象的发生,得到了国内外同行的认可,对以后的大跨径悬索桥施工有很好的借鉴作用。

82桥梁建设2004年第4期