CN106284082B - 悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，旨在提供一种施工速度快的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法。它包括以下步骤：一、主缆索股预成型加工；二、将成型后的主缆索股进行入鞍施工，行入鞍施工具体包括：（1）索股牵引：索股方形段通过主索鞍、散索鞍时，采用方形内口鱼雷夹过跨，尽量减少索股方形段扭转，避免索股变形；（2）索股提升：采用方形索股吊钩及手拉葫芦将索股提升，横移到对应的主索鞍鞍槽上方，如索股出现扭转现象，可敲击吊钩回正，以矫正索股扭转；（3）索股入鞍。本发明破解了传统入鞍施工方法的局限性，可以在类似工程中推广应用。

Description

悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法

技术领域

本发明涉及悬索桥施工技术领域，尤其是涉及一种悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法。

背景技术

悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成，是各种体系桥梁中的跨越能力最大的桥型，目前世界上跨径最大的桥梁就是1998年建成的跨径1991m的悬索桥—日本明石海峡桥。20世纪90年代以来，我国悬索桥建设进入了高速发展期，1995年建造了第一座大跨径悬索桥―汕头海湾大桥，2009年通车的西堠门大桥主跨达到1650m，跨径位居世界第二，中国第一，截至2013年，我国已建成单跨千米以上悬索桥11座，标志我国在悬索桥建设领域已经进入国际先进行列。

主缆是悬索桥的主要承重构件，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢丝制作，其架设的方法主要有两种：空中编缆法（AS）和预制绳股法（PS），我国悬索桥大部分采用预制绳股法施工。预制绳股法是在工厂内将若干根主缆钢丝预制成一根索股（钢丝数视运输条件、施工机械能力等因数确定，常见规格为91丝或127丝），索股一般被制作成六边形，然而为了增加主缆和主塔鞍槽的摩擦力，悬索桥主塔顶部的鞍槽一般设计为矩形，主缆索股架设时必须在塔顶现场将六边形索股改为矩形。现场整型入鞍的过程耗时长，效率低，安全和质量方面难以保证，且对钢丝镀锌层有伤害，不利于索股的长久使用及其耐久性。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种施工速度快，效率高且成本低的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其包括以下步骤：

一、主缆索股预成型加工：

（1）根据图纸设计，在索股预成型段的过渡区段采用六边形夹箍对索股截面定型，并按要求拆除索股预成型段的缠包带；

（2）将索股预成型段的一端按编号挑丝成方形，然后在索股预成型段的顶部穿入相应数量且长度不短于索股预成型段的、其内含有标记丝的填充钢丝，以满足索股预成型段方形的填充；

（3）用预成型滚轮装置将挑丝成方形的索股预成型段处夹紧并进行牵引，预成型滚轮装置自动将索股预成型段整理成方形，并在整理成方形的索股预成型段上设置方形定型夹箍并缠绕包带，直至完成整段索股预成型段的方形整理构成索股方形段；

（4）在索股上位于方形段与六边形段的过渡段上用细钢丝缠绕固定，防止索股内钢丝产生相对滑动，并在细钢丝缠绕完成后包裹几层缠包带；

（5）在索股方形段两端的方形定型夹箍外侧各增设一道绕包带；

（6）在索股预成型段的末端采用六边形夹箍对索股截面定型；

二、将成型后的主缆索股进行入鞍施工：

（1）索股牵引：索股方形段通过主索鞍、散索鞍时，采用方形内口鱼雷夹过跨，尽量减少索股方形段扭转，避免索股变形；

（2）索股提升：采用方形索股吊钩及手拉葫芦将索股提升，横移到对应的主索鞍鞍槽上方，如索股出现扭转现象，可敲击吊钩回正，以矫正索股扭转；

（3）索股入鞍：

a、检查索股形状、标记丝位置，当确定索股方形段截面形状正确，标记丝位置正确后，缓慢降下吊钩，由边跨向另一侧逐步使索股进入鞍槽；此时索股方形段两端最外侧的方形定型夹箍位于鞍槽外；

b、在边跨侧向另一侧起的第二个方形定型夹箍后安装方形整型夹具，然后拆除第二个方形定型夹箍及绕包带，并将拆除方形定型夹箍的索股方形段放入鞍槽，并用木楔将索股固定在鞍槽内；

c、人工将方形整型夹具向另一侧拉，并依次拆除途经的方形定型夹箍，并使拆除方形定型夹箍的索股方形段逐步进入鞍槽，方形整型夹具后移过程中如因钢丝乱丝等情况，可轻微扭动整型夹具使索股截面恢复方形；

d、索股方形段全部入鞍后，拆除索股预成型段两端最外侧的方形定型夹箍，并保留索股预成型段两端最外侧的绕包带，防止填充丝翘头。

优选的是，所述方形定型夹箍包括由两块夹片构成，两块夹片嵌接连接；使用时为防止方形定型夹箍在索股表面滑移，首先要在索股上放置其中一块夹片，然后在片夹上缠绕绕包带，并且在索股上缠绕一圈；再设置另一块夹片，然后绕包带在两夹片上外再缠绕5~7层绕包带；绕包带缠绕好以后，在方形定型夹箍两端侧继续缠绕绕包带，防止入鞍牵引索股时方形定型夹箍损坏放索滚轮。

优选的是，所述索股方形段的两端各超出主索鞍1.5米。

优选的是，所述方形吊钩呈矩形，其上设置有用于卡接索股的开口矩形槽；且位于开口矩形槽开口的一侧设置连接孔，另一侧设置挂钩。

优选的是，所述方形调整夹具包括呈凹字形的夹块，通过螺栓连接于夹块的凹槽开口端的夹板，以及对称设置于方形调整夹具两侧的螺杆。

优选的是，所述预成型滚轮装置包括底座，两块滑动安装于底座上的滑块，两根对称安装于底座上、分别驱动两滑块相向移动的丝杆，两个分别转动安装于滑块上且轮面带矩形凹槽的滚轮。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明首先按照设计图纸在通长的索股上标明主索鞍、散索鞍等需要入鞍的位置，在工厂内预先将索股预成型段（即入鞍段索股）整型成方形（需视钢丝数量加入适量填充钢丝），架设施工时索股拖拽到位后，使用特制的工器具按照标准流程进行入鞍施工，相较于传统工艺省去了入鞍段索股整形的工序，有效提高架设工效，缩短主缆架设工期，同时避免了主缆单元索股入索鞍时经常出现的钢丝错位、钢丝损伤现象，能够保障索股架设质量。

（2）本发明的悬索桥主缆索股预成型施工方法，效果明显，国内领先，破解了传统入鞍施工方法的局限性，并通过工程实践验证，其工艺技术已经成熟，可以在类似工程中推广应用。

（3）本发明在工厂内将入鞍段索股截面预制成矩形（入鞍段长度按设计图纸计算），其余索股截面仍为六边形，索股入鞍时可直接将索股安装入索鞍，避免现场整形对锌层造成损伤。

（4）入鞍段索股工厂制造标准化程度高、专业化设备齐全、工人操作熟练、环境优良，索股入鞍段成型质量有保障。

（5）索股牵引时，采用特制方形内口鱼雷夹过跨，有效的减少预成型段索股扭转。预成型段索股入鞍时，采用特制方形吊钩起吊，在起吊后通过敲击方形挂钩，可在一定程度上矫正索股扭转，确保索股形状满足入鞍施工要求。

（6）本发明施工时，方形定型夹箍不一次性拆除，入鞍一段拆除一段，同时采用方形调整夹具梳理整形，施工工效极高，单根索股入鞍平均用时仅25分钟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中主缆索股成型前后的截面图对比，图中：A-填充钢丝。

图2为本发明的流程图。

图3为预成型滚轮装置的结构示意图，图中：31-底座，32-滑块，33-丝杆，34-滚轮，35-手轮。

图4为方形定型夹箍的结构示意图，图中：41-夹片。

图5为方形吊钩的结构示意图，图中：51-方形吊钩，52-连接孔，53-挂钩。

图6为方形调整夹具的结构示意图，图中：61-夹块，62-夹板，63-螺杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其包括以下步骤：

一、主缆索股预成型加工：

（1）根据图纸设计，在索股预成型段的过渡区段采用六边形夹箍对索股截面定型，并按要求拆除索股预成型段的缠包带；

（2）将索股预成型段的一端按编号挑丝成方形，然后在索股预成型段的顶部穿入相应数量且长度不短于索股预成型段的、其内含有标记丝的填充钢丝，以满足索股预成型段方形的填充；

（3）用预成型滚轮装置将挑丝成方形的索股预成型段处夹紧并进行牵引，预成型滚轮装置自动将索股预成型段整理成方形，并在整理成方形的索股预成型段上设置方形定型夹箍并缠绕包带，直至完成整段索股预成型段的方形整理构成索股方形段；

（4）在索股上位于方形段与六边形段的过渡段上用细钢丝缠绕固定，防止索股内钢丝产生相对滑动，并在细钢丝缠绕完成后包裹几层缠包带；

（5）在索股方形段两端的方形定型夹箍外侧各增设一道绕包带；

（6）在索股预成型段的末端采用六边形夹箍对索股截面定型；

二、将成型后的主缆索股进行入鞍施工：

（1）索股牵引：索股方形段通过主索鞍、散索鞍时，采用方形内口鱼雷夹过跨，尽量减少索股方形段扭转，避免索股变形；

（2）索股提升：采用方形索股吊钩及手拉葫芦将索股提升，横移到对应的主索鞍鞍槽上方，如索股出现扭转现象，可敲击吊钩回正，以矫正索股扭转；

（3）索股入鞍：

a、检查索股形状、标记丝位置，当确定索股方形段截面形状正确，标记丝位置正确后，缓慢降下吊钩，由边跨向另一侧逐步使索股进入鞍槽；此时索股方形段两端最外侧的方形定型夹箍位于鞍槽外；

b、在边跨侧向另一侧起的第二个方形定型夹箍后安装方形整型夹具，然后拆除第二个方形定型夹箍及绕包带，并将拆除方形定型夹箍的索股方形段放入鞍槽，并用木楔将索股固定在鞍槽内；

c、人工将方形整型夹具向另一侧拉，并依次拆除途经的方形定型夹箍，并使拆除方形定型夹箍的索股方形段逐步进入鞍槽，方形整型夹具后移过程中如因钢丝乱丝等情况，可轻微扭动整型夹具使索股截面恢复方形；

d、索股方形段全部入鞍后，拆除索股预成型段两端最外侧的方形定型夹箍，并保留索股预成型段两端最外侧的绕包带，防止填充丝翘头。

其中，所述方形定型夹箍包括由两块夹片构成，两块夹片嵌接连接；使用时为防止方形定型夹箍在索股表面滑移，首先要在索股上放置其中一块夹片，然后在片夹上缠绕绕包带，并且在索股上缠绕一圈；再设置另一块夹片，然后绕包带在两夹片上外再缠绕5~7层绕包带；绕包带缠绕好以后，在方形定型夹箍两端侧继续缠绕绕包带，防止入鞍牵引索股时方形定型夹箍损坏放索滚轮。

其中，所述索股方形段的两端各超出主索鞍1.5米。

其中，所述方形吊钩呈矩形，其上设置有用于卡接索股的开口矩形槽；且位于开口矩形槽开口的一侧设置连接孔，另一侧设置挂钩。

其中，所述方形调整夹具包括呈凹字形的夹块，通过螺栓连接于夹块的凹槽开口端的夹板，以及对称设置于方形调整夹具两侧的螺杆。

其中，所述预成型滚轮装置包括底座，两块滑动安装于底座上的滑块，两根对称安装于底座上、分别驱动两滑块相向移动的丝杆，两个分别转动安装于滑块上且轮面带矩形凹槽的滚轮。

本发明在索股工厂内的编制过程中，将入鞍段索股截面预先整型成矩形（如索股钢丝为91丝，需加入3根填充丝），确保入鞍段截面形状与索鞍的鞍槽匹配，其余部位索股重新排列成六边形；索股牵引时，采用特制方形内口鱼雷夹牵引入鞍段索股过跨，以减少预成型段索股扭转；索股入鞍时，采用特制方形吊钩起吊，在起吊后通过敲击方形挂钩，可在一定程度上矫正索股扭转，以确保索股形状满足入鞍施工要求；开始入鞍施工时，按照入鞍一段、拆除一段、梳理一段的流程施工，采用特制方形调整夹具梳理索股，以确保入鞍施工质量；最后打入方木，即可完成索股架设施工。

具体实施例

云南龙江特大桥是国内首次应用主缆索股的预成型技术的特大桥梁工程，上海浦江缆索股份有限公司根据龙江特大桥的主索鞍、散索鞍等需要入鞍段的位置，在工厂内预先将主缆单元索股整型成四边型。

云南省龙江特大桥是云南保山至缅甸密支那公路，保山至腾冲段高速公路的重点控制性工程，大桥采用主跨跨径1196米（320+1196+320米）的双塔单跨钢箱梁悬索桥，在世界跨越峡谷悬索桥中排名第一。龙江特大桥全部主缆及吊索由浦江缆索有限公司制造，大桥主缆共2根，338索。单元索采用预制平行钢丝索股（PPWS），每股由91根直径5.25mm镀锌高强钢丝组成，标准抗拉强度1770MPa，单根主缆由169股单元索股组成，两根主缆索股总重量为10192吨。

本工法在龙江特大桥上的使用从本质上提高索股架设的质量，避免了主缆单元索股入索鞍时经常出现的钢丝错位、钢丝损伤现象，减轻了现场施工作业强度，大大提高了架索质量与入鞍的效率，以龙江大桥338根单元索股架设时间为例，仅用了43天就顺利完成了全桥主缆索股架设，创造了世界大型悬索桥主缆索股架设速度的记录。

龙江特大桥主缆索股架设较传统工艺节约工期30天。经统计，主缆索股架设施工共投入施工人员140人，QZT315塔吊3台，25t汽车吊2台，各种型号卷扬机25台，经统计，节约30天工期降低施工成本共计人民币193.4万元。

社会效益分析：本工法具有显著的优点。相对于在悬索桥主缆架设施工现场整型，单元索股的工厂化预成型显得便捷、安全快速；工厂内专业化设备的支持、工人的熟练操作以及优良的环境有利于索股成型质量。在工厂内将索鞍处预制成矩形，索股入鞍时可直接将索股安装入索鞍，有效保护了主缆索股镀层不受损伤，避免了主缆单元索股入索鞍时经常出现的钢丝错位、钢丝损伤现象，保障了索股入鞍施工质量，提高了施工工效。

经统计，本工法的使用，大大缩短了主缆索股整型入鞍的时间。索股入鞍施工平均用时在15分钟左右，加上安装握索器、提索等准备工作时间，总计用时在25分钟左右。工效的提升，将大大缩短索股架设工期，主缆架设是处于悬索桥施工的关键工序，索股架设工期缩短能够使大桥竣工通车时间提前，带来较好的社会效益。

经济效益分析：索股厂内预成型不需额外增加设备与人工投入，没有成本增加，施工现场也不增加人员、设备，需增加方形内口鱼雷夹、方形吊钩、方形调整夹具等小型工器具，增加成本约为26120元，详见下表：

索股厂内预成型可有效缩短施工工期，以龙江大桥为例，架设338根索股，节约工期30天，共计节约人工、机械等成本193.4万元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其特征在于包括以下步骤：

一、主缆索股预成型加工：

（1）根据图纸设计，在索股预成型段的过渡区段采用六边形夹箍对索股截面定型，并按要求拆除索股预成型段的缠包带；

（2）将索股预成型段的一端按编号挑丝成方形，然后在索股预成型段的顶部穿入相应数量且长度不短于索股预成型段的、其内含有标记丝的填充钢丝，以满足索股预成型段方形的填充；

（3）用预成型滚轮装置将挑丝成方形的索股预成型段处夹紧并进行牵引，预成型滚轮装置自动将索股预成型段整理成方形，并在整理成方形的索股预成型段上设置方形定型夹箍并缠绕缠包带，直至完成整段索股预成型段的方形整理构成索股方形段；

（4）在索股上位于方形段与六边形段的过渡段上用细钢丝缠绕固定，防止索股内钢丝产生相对滑动，并在细钢丝缠绕完成后包裹几层缠包带；

（5）在索股方形段两端的方形定型夹箍外侧各增设一道缠包带；

（6）在索股预成型段的末端采用六边形夹箍对索股截面定型；

二、将成型后的主缆索股进行入鞍施工：

（1）索股牵引：索股方形段通过主索鞍、散索鞍时，采用方形内口鱼雷夹过跨，尽量减少索股方形段扭转，避免索股变形；

（2）索股提升：采用方形索股吊钩及手拉葫芦将索股提升，横移到对应的主索鞍鞍槽上方，如索股出现扭转现象，敲击吊钩回正，以矫正索股扭转；

（3）索股入鞍：

a、检查索股形状、标记丝位置，当确定索股方形段截面形状正确，标记丝位置正确后，缓慢降下吊钩，由边跨向另一侧逐步使索股进入鞍槽；此时索股方形段两端最外侧的方形定型夹箍位于鞍槽外；

b、在边跨侧向另一侧起的第二个方形定型夹箍后安装方形整型夹具，然后拆除第二个方形定型夹箍及缠包带，并将拆除方形定型夹箍的索股方形段放入鞍槽，并用木楔将索股固定在鞍槽内；

c、人工将方形整型夹具向另一侧拉，并依次拆除途经的方形定型夹箍，并使拆除方形定型夹箍的索股方形段逐步进入鞍槽，方形整型夹具后移过程中如因钢丝乱丝，轻微扭动方形整型夹具使索股截面恢复方形；

d、索股方形段全部入鞍后，拆除索股预成型段两端最外侧的方形定型夹箍，并保留索股预成型段两端最外侧的缠包带，防止填充丝翘头；

所述方形定型夹箍包括两块夹片，两块夹片嵌接连接；使用时为防止方形定型夹箍在索股表面滑移，首先要在索股上放置其中一块夹片，然后在夹片上缠绕缠包带，并且在索股上缠绕一圈，再设置另一块夹片，然后在两夹片外面再缠绕5~7层缠包带；缠包带缠绕好以后，在方形定型夹箍两端侧继续缠绕缠包带，防止入鞍牵引索股时方形定型夹箍损坏放索滚轮。

2.根据权利要求1所述的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其特征在于：所述索股方形段的两端各超出主索鞍1.5米。

3.根据权利要求1所述的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其特征在于：所述方形索股吊钩呈矩形，其上设置有用于卡接索股的开口矩形槽；且位于开口矩形槽开口的一侧设置连接孔，另一侧设置挂钩。

4.根据权利要求1所述的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其特征在于：所述方形整型夹具包括呈凹字形的夹块，通过螺栓连接于夹块的凹槽开口端的夹板，以及对称设置于方形整型夹具两侧的螺杆。

5.根据权利要求1所述的悬索桥主缆索股预成型及架设施工方法，其特征在于：所述预成型滚轮装置包括底座，两块滑动安装于底座上的滑块，两根对称安装于底座上、分别驱动两滑块相向移动的丝杆，两个分别转动安装于滑块上且轮面带矩形凹槽的滚轮。