CN105839537A - 跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，首先通过反拉系统与跨缆吊机配合安装一个边跨梁段，通过预先设置的预应力斜拉束固定该边跨梁段，并利用该边跨梁段作为起吊平台，吊装其余梁段；梁场设置在一岸，利用单台跨缆吊机带梁行走实现全部梁段的吊装，设备投入少，工序简单，施工效率高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及悬索桥加劲梁吊装施工领域，具体涉及一种采用跨缆吊机吊装悬索桥加劲梁的施工方法。
背景技术
在悬索桥加劲梁施工过程中，常采用跨缆吊机吊装施工。跨缆吊机起吊加劲梁比较适宜垂直起吊作业，一般是通过船只将待吊装加劲梁运至跨缆吊机吊点下方，跨缆吊机通过吊绳将其起吊至适当高度与吊索连接。但在浅滩或山区无法通航情况下，只能将加劲梁运至一点，通过荡移或者搭设支架的方式将加劲梁至设计安装位置，如中国专利申请号201220126271.8名称为“一种大角度荡移吊装的液压式跨缆吊机”，可实现加劲梁荡移。但通过荡移法只能对加劲梁进行短距离的运送，使用范围受到一定限制，而且荡移施工效率较低。
现有技术中也有一种通过跨缆吊机带梁行走进行加劲梁安装的方法，如中国专利申请号200910113846.5、名称为“应用双机双吊液压数控跨缆吊机架设悬索桥主梁的方法”的发明专利，其采用两台跨缆吊机为一组共同吊运一段加劲梁，但其只能在悬索平缓处实现带梁行走，而在悬索倾角较大的部位，需要两台吊机间通过荡移运送加劲梁，效率较低。而且这种方式工序复杂，需要设备多，成本高，且由于带梁行走时无法通过已吊装好的梁段，需要在桥梁两岸都设置梁场，并在两岸索塔处各安装一组吊机，增加了设备投入及场地占用和人工成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，克服现有技术吊装悬索桥加劲梁的缺陷，简化工序，节约场地及工时，提高施工效率。
为实现上述目的，本发明提供的一种跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，包括以下步骤：
(1)梁段预制：在桥梁一岸设置梁场，预制悬索桥梁段，每块梁段预制时使其横桥向的宽度大于其顺桥向的长度；
(2)预设斜拉束：在塔柱施工时，在塔身提前预埋预应力管道，并设置预应力斜拉束；
(3)设置跨缆吊机及反拉系统：在梁场岸的塔柱中跨侧缆索上安装跨缆吊机，在两岸塔柱边跨侧引桥上设置反拉系统；
(4)梁场岸边跨梁段的安装及起吊平台搭设：将梁场岸的边跨梁段用运梁车运至引桥上，将其边跨梁段端头与引桥上反拉系统连接，跨缆吊机液压同步提升系统下放吊绳，将吊机下锚头与边跨梁段顶部临时固定；
跨缆吊机液压同步提升系统及反拉系统同步启动，边跨梁段在吊机上提和反拉系统水平力平衡作用下，逐步荡移至边跨梁段设计安装位置上方；
保持反拉系统继续受力，吊机吊绳逐步下放，使边跨梁段端头落在桥梁边跨下横梁的支座上，将支座螺栓与边跨梁段连接固定；用步骤(1)所述的预应力斜拉索与边跨梁段悬臂端连接，吊机逐步卸载下放，使边跨梁段受力逐步转移到支座和斜拉索上，完成边跨梁段的安装，并利用该边跨梁段作为后续梁段的起吊平台；
(5)跨中梁段吊装：将跨中梁段用运梁车运至所述起吊平台上，与跨缆吊机吊具连接；跨缆吊机起吊并携带跨中梁段行走至中跨跨中对应吊索位置后，将跨缆吊机固定，吊机启动液压同步提升系统将跨中梁段提升至适当高度，进行吊索连接，完成跨中梁段吊装；
(6)普通梁段吊装：除边跨梁段、跨中梁段和合拢梁段外，其余梁段均为普通梁段；跨缆吊机吊装完跨中梁段后，空载返回所述吊装平台上方，采用步骤(5)同样的方法，依次对称吊装自中跨梁段两侧到两岸的所有普通梁段；吊装时，每个梁段与吊索连接后，与相邻梁段上弦间用高强螺栓临时连接，梁段下弦不连接；
一块梁段在吊运时如需通过其他已吊装好的梁段，则在起吊时，将该梁段的横桥向端朝向桥梁的顺桥向，从已安装好的梁段上方运输至安装位置，然后将梁段水平旋转90°，跨缆吊机液压同步提升系统将梁段下放到适当高度，与吊索连接；
(7)对岸边跨梁段吊装：将对岸边跨梁段吊运至对岸塔柱附近后，利用反拉系统配合跨缆吊机，按照步骤(4)中梁场岸边跨梁段的安装方式安装固定；
(8)两合拢梁段吊装：每个合拢梁段吊装前，先利用引桥上的反拉系统，将已安装的边跨段整体向岸侧牵引预偏，使合拢空间大于合拢梁段长度30cm；
将合拢梁段的横桥向端朝向桥梁顺桥向，利用跨缆吊机将合拢段运输到安装位置上方，然后将合拢梁段旋转90°；
跨缆吊机将合拢段下方到适当高度并与吊索连接，然后先完成合拢段与跨中侧相邻梁段间的上弦杆临时连接，然后慢速释放边跨段预偏牵引力，使已预偏的边跨段逐渐退回原来位置，最后完成合拢段与边跨段间的上弦杆临时连接；
(9)悬索桥所有梁段吊装完成，跨缆吊机行走到塔顶附近，利用塔吊进行解体、拆除。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明只在吊装边跨梁段搭设吊装平台时采用荡移，其余梁段通过吊装平台垂直起吊，充分发挥了跨缆吊机的优势，跨缆吊机可以携带加劲梁从起吊位置沿主缆运输至安装位置，简化了工序，大大提高了施工效率。
(2)本发明适用范围广，可以适用于任何地质条件下的悬索桥加劲梁吊装施工，不论是水上，浅滩还是深山峡谷中。即使在适宜通航的条件下，采用本发明与常规水中垂直起吊方法相比，也可省去对通航的影响、船舶的使用，减少了水上施工的风险，经济效益和社会效益都很显著。
(3)本发明与普通的缆索吊施工方法相比，减少了施工程序和手续，不需要单独安装承重索、牵引索、锚固和支撑系统、大型卷扬机的安装等工作，节约了造价，以本发明的一个实施例为例，与传统的方法相比，采用本发明可以节约400余万。
(4)本发明跨缆吊机携带加劲梁可穿越已吊装好的梁段，因此起吊位置可只设在一岸，可只在桥梁一岸设置梁场，节约了场地及人工。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明一个实施例的桥梁主跨设计结构图；
图3是在塔柱安装预应力斜拉束的结构示意图；
图4是安装跨缆吊机及反拉系统的结构示意图；
图5是吊装作为起吊平台的边跨梁段的起始状态示意图；
图6是边跨梁段吊运到安装位置上方的状态示意图；
图7是边跨梁段安装就位的状态示意图；
图8是利用起吊平台起吊中跨梁段的状态示意图；
图9是跨缆吊机起吊并携带中跨梁段行走示意图；
图10是中跨梁段安装完成的状态示意图；
图11是跨缆吊机空载返起吊平台上方的示意图；
图12是普通梁段吊装完成后的状态示意图；
图13是待运梁段从已安装梁段上方吊运的示意图，梁段预先旋转90°前行；
图14是待运梁段从已安装梁段上方通过后的示意图，梁段旋转90°恢复安装方向；
图15是吊运并安装对岸边跨梁段示意图；
图16是合拢段安装前将边跨段预偏的示意图；
图17是吊运并下方合拢段的示意图；
图18是合拢段安装完成后的状态示意图；
图19是跨缆吊机行走脚与索夹间通过索夹抱箍定位垫块实现固定的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明的方法流程图，主要包括以下步骤：
(1)梁段预制：在桥梁一岸设置梁场，预制悬索桥梁段，每块梁段预制时使其横桥向的宽度大于其顺桥向的长度；
(2)预设斜拉束：在塔柱施工时，在塔身提前预埋预应力管道，并设置预应力斜拉束；该斜拉索用于固定起吊；
(3)设置跨缆吊机及反拉系统：在梁场岸的塔柱中跨侧缆索上安装跨缆吊机，在两岸塔柱边跨侧引桥上设置反拉系统；
(4)梁场岸边跨梁段的安装及起吊平台搭设：将梁场岸的边跨梁段用运梁车运至引桥上，将其边跨梁段端头与引桥上反拉系统连接，跨缆吊机液压同步提升系统下放吊绳，将吊机下锚头与边跨梁段顶部临时固定；
跨缆吊机液压同步提升系统及反拉系统同步启动，边跨梁段在吊机上提和反拉系统水平力平衡作用下，逐步荡移至边跨梁段设计安装位置上方；
保持反拉系统继续受力，吊机吊绳逐步下放，使边跨梁段端头落在桥梁边跨下横梁的支座上，将支座螺栓与边跨梁段连接固定；用步骤(1)所述的预应力斜拉索与边跨梁段悬臂端连接，吊机逐步卸载下放，使边跨梁段受力逐步转移到支座和斜拉索上，完成边跨梁段的安装，并利用该边跨梁段作为后续梁段的起吊平台；
(5)跨中梁段吊装：将跨中梁段用运梁车运至所述起吊平台上，与跨缆吊机吊具连接；跨缆吊机起吊并携带跨中梁段行走至跨中对应吊索位置后，将跨缆吊机固定，吊机启动液压同步提升系统将跨中梁段提升至适当高度，进行吊索连接，完成跨中梁段吊装；
(6)普通梁段吊装：除边跨梁段、跨中梁段和合拢梁段外，其余梁段均为普通梁段；跨缆吊机吊装完跨中梁段后，空载返回所述吊装平台上方，采用步骤(5)同样的方法，依次对称吊装自跨中梁段两侧到两岸的所有普通梁段；吊装时，每个梁段与吊索连接后，与相邻梁段上弦间用高强螺栓临时连接，梁段下弦不连接；
一块梁段在吊运时如需通过其他已吊装好的梁段，则在起吊时，将该梁段的横桥向端朝向桥梁的顺桥向，从已安装好的梁段上方运输至安装位置，然后将梁段水平旋转90°，跨缆吊机液压同步提升系统将梁段下放到适当高度，与吊索连接；
(7)对岸边跨梁段吊装：将对岸边跨梁段吊运至对岸塔柱附近后，利用反拉系统配合跨缆吊机，按照步骤(4)中梁场岸边跨梁段的安装方式安装固定；
(8)两合拢梁段吊装：每个合拢梁段吊装前，先利用引桥上的反拉系统，将已安装的边跨段整体向岸侧牵引预偏，使合拢空间大于合拢梁段长度30cm；
将合拢梁段的横桥向端朝向桥梁顺桥向，利用跨缆吊机将合拢段运输到安装位置上方，然后将合拢梁段旋转90°；
跨缆吊机将合拢段下方到适当高度并与吊索连接，然后先完成合拢段与跨中侧相邻梁段间的上弦杆临时连接，然后慢速释放边跨段预偏牵引力，使已预偏的边跨段逐渐退回原来位置，最后完成合拢段与边跨段间的上弦杆临时连接；
(9)悬索桥所有梁段吊装完成，跨缆吊机行走到塔顶附近，利用塔吊进行解体、拆除。
以下再通过一个具体实施例，并结合附图对本发明的方法进一步说明。
图2所示为本实施例的桥梁主跨设计结构。在本实施例中，悬索桥主跨共设计35个梁段，其中一个B18#梁段为跨中梁段，B17#、B16#、B15#、B14#、B13#、B12#、B11#、B10#、B9#、B8#、B7#、B6#、B5#、B4#、B3#梁段各两个，为对称的普通梁段，两个B1#梁段为两岸的边跨梁段，两个B2#梁段为合拢段。
梁段吊装顺序是，先安装一个边跨梁段(B1#梁段)，并作为起吊平台，再吊装跨中段(B18#梁段)，再对称吊装跨中段两侧的普通梁段，再吊装另一边跨梁段，最后吊装两个合拢段(B2#梁段)。具体方法如下：
(1)在专业制造厂内加工好梁段杆件，运至工地梁场后用高强螺栓连接组拼，预制成梁段，逐段吊装。鉴于本发明的方法可解决从已吊装好的梁段上方吊运其他梁段的问题，为节省施工场地及人工，只在桥一岸设梁场(该岸以下称为梁场岸，另一岸则称为对岸)。
预制悬索桥梁段时，控制其尺寸，使梁段横桥向的宽度大于其顺桥向的长度，如本实施例中，梁段外边对外边尺寸：横桥向宽13m，顺桥向长12m，这样设计便于在后面的工序中，从已吊装好的梁段上方吊运其他梁段。
(2)如图3所示，本发明在塔柱1施工阶段，即在塔身提前预埋预应力管道，并设置预应力斜拉束2；预应力斜拉束2可采用M15-9钢绞线。该预应力斜拉束2是为后面工序中设置起吊平台做准备。
(3)如图4所示，梁段吊装前，先进行前期准备工作，主要是在梁场岸的塔柱中跨侧缆索3上安装跨缆吊机4，在两岸塔柱边跨侧引桥5上设置反拉系统6。
所述跨缆吊机可采用目前已有吊机，如LZD40000双顶缆载吊机，采用滚轮行走，液压抱脚提升固定方式，智能化同步液压控制，设置中央控制系统，反拉液压双向控制，解决跨越索夹、吊装临时停机固定问题，单台吊机即可以解决全桥吊梁任务。
所述反拉系统在每岸引桥两侧各设置一套，每套反拉系统采用10t卷扬机提供反拉力，牵引绳通过安装固定在引桥T梁顶面的50t滑车组绕线。
(4)吊装开始时，先安装梁场岸边跨梁段。如图5所示，将梁场岸的边跨梁段(B1#梁段)用运梁车运至引桥5上，将其边跨端的端头与引桥上反拉系统6连接，跨缆吊机4液压同步提升系统下放吊绳，将跨缆吊机吊绳7与B1#梁段顶部起吊连接件临时固定；
如图6所示，跨缆吊机液压同步提升系统及反拉系统同步启动，B1#梁段在吊机上提和反拉系统水平力平衡作用下，逐步荡移至边跨梁段设计安装位置上方；
如图7所示，保持反拉系统6继续受力，吊机吊绳7逐步下放，使B1#梁段端头落在桥梁边跨下横梁的支座上，将支座螺栓与B1#梁段连接固定；用前述的预应力斜拉索2与B1#梁段悬臂端连接，吊机逐步卸载下放，使B1#梁段受力逐步转移到支座和斜拉索2上，完成该边跨梁段的安装。
该边跨梁段作为后续梁段的起吊平台。
(5)起吊平台搭设好后，开始跨中梁段吊装。在本实施例中，B18#梁段为跨中梁段。如图7所示，将B18#梁段用运梁车运至所述起吊平台上，与跨缆吊机吊绳连接；如图9所示，跨缆吊机起吊并携带B18#梁段行走；图10所示，至跨中对应吊索位置后，将跨缆吊机4固定，吊机启动液压同步提升系统将跨中梁段提升至适当高度，与对应的吊索连接，完成跨中梁段吊装。
(6)普通梁段吊装：除边跨梁段B1#、跨中梁段B18#和合拢梁段B2#外，其余梁段B3#—B17#均为普通梁段。跨缆吊机4吊装完跨中梁段后，空载返回所述吊装平台上方，如图11所示。采用上述吊装B18#梁段同样的方法，依次对称吊装自中跨梁段两侧到两岸的所有普通梁段。在本实施例中，如图12所示，先分别吊装两个B17#号梁段，再两个B16#号梁段，直到吊装完成两个B3#号梁段。吊装时，每个梁段与吊索连接后，与相邻梁段上弦间用高强螺栓临时连接，梁段下弦不连接。
一块梁段在吊运时，有时需通过其他已吊装好的梁段。如在吊装B18#梁段对岸侧的梁段时，需要通过B18#梁段梁场侧的已吊装完成的梁段。由于梁段的横桥向宽度13m，横桥向吊索间间距也是13m，如果梁段横桥向吊运，则无法从已吊装完成的梁段上部通过。
本发明在梁段制作时已考虑到此问题，因此制作的梁段，其横桥向的宽度为13m，顺桥向的长度12m。在起吊时，如果一块代运梁段需要穿过其他已吊装好的梁段，则在起吊平台上预先将其旋转90°，即将该梁段的横桥向端朝向设计桥梁的顺桥向，两侧离已安装梁段的吊索可各有50cm空间，这样便可顺利通过。图13是跨缆吊机4吊运梁段通过已安装好的梁段上方示意图。如图14所示，从已安装好的梁段上方运输至安装位置后，然后再将梁段水平旋转90°，恢复安装方向，跨缆吊机4液压同步提升系统将梁段下放到适当高度，与吊索连接。
中跨跨中几段梁由于吊索较短，待运梁段通过的高度空间有限，需将跨缆吊机下锚头提升至最高位置，将待运梁段临时搁置在安装好的梁段上，下锚头吊点转换至梁段下横梁位置处，吊运待运梁段通过受限高度空间。
(7)对岸边跨梁段吊装：如图15所示，跨缆吊机4将对岸边跨梁段(另一B1#梁段)吊运至对岸塔柱附近后，利用对岸的反拉系统配合跨缆吊机，按照前述已安装的梁场岸边跨梁段(梁场岸的B1#梁段)的安装方式安装固定。
(8)两合拢梁段吊装：如图16，每个合拢梁段(B2#梁段)吊装前，先利用引桥上的反拉系统6，将已安装的边跨段(B1#段)整体向岸侧牵引预偏，使合拢空间大于合拢梁段长度30cm；
如图17，将合拢梁段的横桥向端朝向桥梁顺桥向，利用跨缆吊机4将合拢段运输到安装位置上方，然后将合拢梁段旋转90°；
如图18，跨缆吊机4将合拢段下方到适当高度并与吊索连接，然后先完成合拢段与跨中侧相邻梁段间的上弦杆临时连接，然后反拉系统6慢速释放边跨段预偏牵引力，使已预偏的边跨段逐渐退回原来位置，最后完成合拢段与边跨段间的上弦杆临时连接。
(9)至此，悬索桥所有梁段吊装完成，跨缆吊机行走到塔顶附近，利用塔吊进行解体、拆除。吊装完成后的状态如图2所示的桥梁主跨设计结构。
上述过程中，为使梁段吊装时能顺利进行90°旋转，在安装跨缆吊机时，可在跨缆吊机底部设旋转吊具。
上述过程中，跨缆吊机吊运待安装梁段到达预定位置，进行梁段吊装时，应保持固定；为防止吊机滑移，吊机行走脚应与待吊装梁段对应的索夹顶紧，以抵抗缆索线形倾角变化引起吊机向跨中滑移分力；如图19所示，当跨缆吊机4的行走脚8与待吊装梁段对应索夹9间有间隙不能满足顶紧要求时，可在行走脚与应索夹9间设置索夹抱箍定位垫块10，用以填补调整行走脚与索夹间的间隙，满足吊机在缆索3上的定位需要。
所有梁段吊装完成后，后续工作包括铺设桥面板，浇注桥面板纵向接缝混凝土，达到强度后全桥均布二期恒载，调整主梁线形，由跨中向两侧索塔对称进行各加劲梁节段间下弦的刚接，并安装接头间下平联，永久连接全桥加劲梁。
Claims (5)
1.跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)梁段预制：在桥梁一岸设置梁场，预制悬索桥梁段，每块梁段预制时使其横桥向的宽度大于其顺桥向的长度；
(2)预设斜拉束：在塔柱施工时，在塔身提前预埋预应力管道，并设置预应力斜拉束；
(3)设置跨缆吊机及反拉系统：在梁场岸的塔柱中跨侧缆索上安装跨缆吊机，在两岸塔柱边跨侧引桥上设置反拉系统；
(4)梁场岸边跨梁段的安装及起吊平台搭设：将梁场岸的边跨梁段用运梁车运至引桥上，将其边跨梁段端头与引桥上反拉系统连接，跨缆吊机液压同步提升系统下放吊绳，将吊机下锚头与边跨梁段顶部临时固定；
跨缆吊机液压同步提升系统及反拉系统同步启动，边跨梁段在吊机上提和反拉系统水平力平衡作用下，逐步荡移至边跨梁段设计安装位置上方；
保持反拉系统继续受力，吊机吊绳逐步下放，使边跨梁段端头落在桥梁边跨下横梁的支座上，将支座螺栓与边跨梁段连接固定；用步骤(1)所述的预应力斜拉索与边跨梁段悬臂端连接，吊机逐步卸载下放，使边跨梁段受力逐步转移到支座和斜拉索上，完成边跨梁段的安装，并利用该边跨梁段作为后续梁段的起吊平台；
(5)跨中梁段吊装：将跨中梁段用运梁车运至所述起吊平台上，与跨缆吊机吊具连接；跨缆吊机起吊并携带跨中梁段行走至跨中对应吊索位置后，将跨缆吊机固定，吊机启动液压同步提升系统将跨中梁段提升至适当高度，进行吊索连接，完成跨中梁段吊装；
(6)普通梁段吊装：除边跨梁段、跨中梁段和合拢梁段外，其余梁段均为普通梁段；跨缆吊机吊装完跨中梁段后，空载返回所述吊装平台上方，采用步骤(5)同样的方法，依次对称吊装自跨中梁段两侧到两岸的所有普通梁段；吊装时，每个梁段与吊索连接后，与相邻梁段上弦间用高强螺栓临时连接，梁段下弦不连接；
一块梁段在吊运时如需通过其他已吊装好的梁段，则在起吊时，将该梁段的横桥向端朝向桥梁的顺桥向，从已安装好的梁段上方运输至安装位置，然后将梁段水平旋转90°，跨缆吊机液压同步提升系统将梁段下放到适当高度，与吊索连接；
(7)对岸边跨梁段吊装：将对岸边跨梁段吊运至对岸塔柱附近后，利用反拉系统配合跨缆吊机，按照步骤(4)中梁场岸边跨梁段的安装方式安装固定；
(8)两合拢梁段吊装：每个合拢梁段吊装前，先利用引桥上的反拉系统，将已安装的边跨段整体向岸侧牵引预偏，使合拢空间大于合拢梁段长度30cm；
将合拢梁段的横桥向端朝向桥梁顺桥向，利用跨缆吊机将合拢段运输到安装位置上方，然后将合拢梁段旋转90°；
跨缆吊机将合拢段下方到适当高度并与吊索连接，然后先完成合拢段与跨中侧相邻梁段间的上弦杆临时连接，然后慢速释放边跨段预偏牵引力，使已预偏的边跨段逐渐退回原来位置，最后完成合拢段与边跨段间的上弦杆临时连接；
(9)悬索桥所有梁段吊装完成，跨缆吊机行走到塔顶附近，利用塔吊进行解体、拆除。
2.根据权利要求1所述的跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，其特征在于：所述的预应力斜拉束采用M15-9钢绞线。
3.根据权利要求1所述的跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，其特征在于：所述反拉系统在每岸引桥两侧各设置一套，每套反拉系统采用10t卷扬机提供反拉力，牵引绳通过安装固定在引桥T梁顶面的50t滑车组绕线。
4.根据权利要求1所述的跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，其特征在于：所述跨缆吊机底部设旋转吊具。
5.根据权利要求1所述的跨缆吊机带梁行走吊装悬索桥加劲梁的施工方法，其特征在于：跨缆吊机吊运待安装梁段到达预定位置后，应保持固定；为防止吊机滑移，吊机行走脚应与待吊装梁段对应索夹顶紧，以抵抗主缆线形倾角变化引起吊机向跨中滑移分力；当吊机行走脚与待吊装梁段对应索夹间有间隙不能满足顶紧要求时，在行走脚与应索夹间设置索夹抱箍定位垫块，用以填补调整行走脚与索夹间的间隙，满足吊机定位需要。
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