CN111807232A - 一种缆索吊机系统及起吊方法及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种缆索吊机系统及起吊方法及方法，所述缆索吊机系统，横跨河的两岸，其由索塔、缆索、锚定系统、索鞍及吊装跑车、扣挂系统构成；所述索塔分别通过基础预埋件安装于河相对的两岸，所述索塔通过螺栓与所述基础预埋件连接；所述索塔上设有索鞍；所述锚定系统由钢筋混凝土结构的后锚基础、锚桩组成。本发明提供的缆索吊机系统及起吊方法及方法，解决因拱桥净空较高，无法采用满堂支架施工的技术问题。

Description

一种缆索吊机系统及起吊方法及方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种缆索吊机系统及起吊方法及方法。

背景技术

满堂支架法施工是一种长期被采用的方法,施工时需要大量的模板支架。支架法施工是在桥位处搭设支架,在支架上浇筑桥体混凝土,待混凝土达到强度后拆除模板及支架。支架法施工最大的优点是不需要大型吊装设备,其缺点是施工用的支架模板消耗量大、工期长,对山区桥梁及高墩有很大的局限性。

在桥梁架设施工中，当拱桥主孔为钢筋混凝土肋拱，拱圈施工采用现浇施工。因拱桥净空较高，无法采用满堂支架施工。

发明内容

本发明提供一种缆索吊机系统及起吊方法及方法，解决因拱桥净空较高，无法采用满堂支架施工的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种缆索吊机系统，横跨河的两岸，其由索塔、缆索、锚定系统、索鞍及吊装跑车、扣挂系统构成；所述索塔分别通过基础预埋件安装于河相对的两岸，所述索塔通过螺栓与所述基础预埋件连接；所述索塔上设有索鞍；所述锚定系统由钢筋混凝土结构的后锚基础、锚桩组成。

优选的，所述索塔采用万能杆件组拼成门式钢桁架结构，并且所述索塔的顶部设有由工字钢构成的上分配梁和下分配梁，用于支承所述主索、扣索及工作索的滑轮座；所述的滑轮座通过螺栓分别与所述上分配梁和所述下分配梁栓接，并将悬索系统传递来的荷载分配到所述索塔顶部的各节点上。

优选的，所述锚定系统为桩式锚碇结构；所述锚定系统包括主锚，所述主锚为对称于桥轴线布置的钢筋混凝土锚桩；各个所述主锚均嵌入中风化基岩内；相邻的主锚横向中心距离2.5-3.5m，并且相邻的所述主锚横向之间通过素混凝土托板连接。

优选的，所述主索为钢芯钢索，并且所述主索经所述滑轮座后与所述主锚锚固。

优选的，所述主索设前后双吊点抬吊拱架，起吊索采用钢索，起吊滑车组走10线布置，采用2台50KN中速卷扬机做起吊动力。

优选的，牵引索采用麻芯钢索；牵引滑车按来回线走四线布置，并且设置1台50KN中快速卷扬机牵引天跑车，跑头经索塔顶部的导向滑轮进入牵引卷扬机。

优选的，所述塔架设前后风缆各2组，后风缆拉于每笼立柱顶部并进入主锚碇锚固，前风缆进入台内的预埋锚环锚固；塔架每侧设有横风缆，横风缆与水平面夹角为28-32度，并设置容许抗拉力不小于20吨的横向风缆锚碇；所述前风缆及所述后风缆与地面夹角保持在28-32度之间，水平面投影与桥轴线夹角保持在48-52度之间。

优选的，一种缆索吊机起吊方法，应用于上述的缆索吊机系统的吊装测试，其包括：设置载荷，所述载荷包括静载及动载，所述静载为1.2G，所述动载为1.1G，其中G为设计吊装重量；

试吊加载程序如下：

S1、主索系统试吊分跑车空载反复运转、静载试吊、吊重运行三步；

S2、分级进行静载试验，并且每级静载实验持荷时间大于1小时，并且使重物离地10cm高度进行全跨范围内的行走；

S3、分级进行动载试验，同时对两岸索塔进行监控监测、卷扬机测试以及各部位结构件的观测，并作详细记录。

本发明有益效果在后续说明书中阐述。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为缆索吊装系统总体布置立面图；

图2为缆索吊装系统总体布置平面图；

图3为索塔总体布置正视图；

图4为索塔总体布置侧视图；

图5为塔顶分配梁构造图；

图6为锚碇构造示意图；

图7为主索及锚固构造示意图；

图8为起重索走线示意图；

图9为吊机牵引索走线示意图；

图10为扣锁及风缆布置示意图；

图11为缆索系统安装工艺流程。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明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作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。

根据图1、图2所示，一种缆索吊机系统位于两岸路基上，索塔与基础预埋件采用螺栓连接，索塔上放置主索索鞍。缆索吊装系统每次可吊装1联钢拱架基本节段。缆索吊装系统后锚系统由后锚基础、锚桩组成，均为钢筋混凝土结构，后锚系统为缆索吊装和扣挂系统共用。缆索吊装系统主要由索塔、缆索、锚碇及索鞍、吊装跑车等组成。

根据图3、图4、图5所示，塔架采用万能杆件组拼成门式钢桁架结构，塔架横向宽12m，纵向宽度2m。罗依溪岸实际索塔顶标高为283.518m，塔高25.318m；凤滩岸实际索塔顶标高为290.318m，塔高21.318m，并按实际高度进行塔架受力验算，立柱采用4N1杆件，斜杆采用2N4杆件，水平杆采用2N5杆件。塔顶设I50工字钢上、下分配梁来支承主、扣索及工作索座滑轮，上下分配梁之间，滑轮座与工字钢之间的连接全部采用栓接，并将悬索系统传递来的荷载分配到塔顶各节点上。

根据图6所示，锚定系统中，主锚碇对称于桥轴线布置。设置2根直径1.6m的钢筋混凝土锚桩；每根桩长7m(根据现场实际情况要求桩基嵌入中风化基岩内)，桩与桩横向中心距离3.1m，横向通过素混凝土托板连接成整体。主锚碇用作主索、工作索、2段扣索、起吊、牵引千斤索及塔架后风缆等的锚固。两岸主锚碇设计为桩式锚碇，每岸布置2根φ1.6m的钢筋砼锚桩，每根锚桩总长度7m。两岸1扣扣索锚固于预埋于该岸桥台内的预埋拉板上。

根据图7所示，主索及锚固设置中，主索采用2Φ58mm(6×K36WS+IWRC)钢芯钢索，公称抗拉强度1700MPa；主索跨径L＝160m，空索垂度，按照16米空心板计算，最大计算重量402KN(含吊具、配重及冲击系数)计算，跨中吊重最大垂度，最大张力，安全系数K＝4.45>[3]；主索在凤滩岸过塔顶座滑轮后进入塔后56m的主锚碇(锚桩)上锚固，在罗依溪岸过塔顶座滑轮后进入塔后62m的主锚碇(锚桩)上锚固。

根据图8所示，起重索的设置中，主索设前后双吊点抬吊拱架，起吊索采用φ19.5mm(6×37+FC)钢索，公称抗拉强度1700MPa，起吊滑车组走10线布置，跑头拉力F＝23.372KN，安全系数K＝8.4＞[5]，采用2台50KN中速卷扬机做起吊动力。

根据图9所示，牵引系统设计设置中，牵引索采用φ19.5mm(6×37+FC)的麻芯钢索，公称抗拉强度1700MPa，钢绳破断拉力为196.39KN。牵引滑车按来回线走四线布置(不含来回线通线)，设置1台50KN中快速卷扬机牵引天跑车，跑头经罗依溪岸塔顶及塔脚导向滑轮后进入牵引卷扬机。全桥共需1台50KN牵引卷扬机。前后两台天跑车之间采用2φ30mm(6×37+FC 1700MPa)钢绳进行连接并同步。塔顶牵引导向滑轮连接固定千斤绳卡在主索后拉索上，使索力直接传入锚碇。

根据图1、图2，对于索塔及拱架风缆系统，塔架风缆：为克服塔架纵向水平力，塔架设前后风缆各2组，每组采用4∮17.5mm钢索，后风缆拉于每笼立柱顶部并进入主锚碇锚固，前风缆进入台内的预埋锚环锚固。为克服后拉索横向水平荷载，塔架每侧设置一道4∮17.5mm钢索横风缆，横风缆与水平面夹角按30°左右布置，并设置容许抗拉力不小于20吨的横向风缆锚碇。为减小风缆垂度的影响，每道风缆安装张力按50KN控制。

拱架浪风缆：每道风缆采用2φ17.5mm钢索，风缆与地面夹角保持在30°左右，水平面投影与桥轴线夹角保持在50°左右；全桥按双幅共16道风缆，为减少风缆垂度的影响和风力作用下的拱肋的横向位移,每道风缆安装张力按50KN控制。

根据图10所示，扣锁系统设置中，一扣扣索皆采用2φ24mm(6×37+FC)钢索，公称抗拉强度为1700MPa；二扣扣索皆采用2φ32mm(6×37+FC)钢索，公称抗拉强度为1700MPa；扣索张力安全系数均按大于3设计。

工作索系统的设置中，塔顶设2组1φ56mm工作索，做为天跑车及滑车组的检修、小型机具、混凝土等运输工具及安装辅助等；工作索最大控制吊重不超过80KN，安装垂度按6米控制。

上述设置中，该缆索吊机的架设安装过程中，缆吊塔架为万能杆件组拼结构，塔架安装靠人工散拼完成，利用独脚拔杆配合卷扬机滑车组提升万能杆件。塔架拼装完成后，收紧风缆，调正塔架轴线，再进行主索、工作索等的安装。其中，吊扣塔各拼装构件采用汽车转运至索塔前，由索塔上的摇头扒杆起吊组拼。索塔基础施工完成后，按照设计图纸，精确放样，安装索塔下铰座和上铰座。下铰座与基础预埋钢板焊接，铰脚安放好调平之后两端用钢管临时支撑，待索塔风缆拉好后，拆除支撑，让铰脚由固接转换为简支。吊扣塔万能杆件拼装过程中应设置临时缆风稳定。索鞍部分构件根据设计图纸制造。构件的制作和安装将制订专门的工艺规程和验收标准，确保安装质量。缆吊扣塔架构造详见缆索吊机施工设计图。而对于锚锭的施工，则需按照设计图纸，放样锚桩桩位；再采用人工挖孔方式进行锚桩开挖，开挖方式及注意事项必须符合桥梁人工挖孔桩专项施工方案及相关规范要求，桩基开挖到位后根据施工设计图纸安装锚桩钢筋，浇筑混凝土。锚桩嵌入中风化岩层中，要求基底及侧壁承载力不小于0.3MPa(若基础承载力不能满足要求，应及时通知设计人做设计修改)；单个主锚碇C35砼用量50.4立方米。锚桩桩身混凝土必须一次性连续浇筑完毕；为了充分发挥土抗力的作用，砼与坑壁接触部分应充分浇筑密实，以提高锚桩与地基的粘结力和承压力，并保证桩的抗拔稳定性。为防止钢索滑脱，在距锚桩牛腿端部45cm处预埋一根38Kg/m钢轨。另外基坑开挖时，注意锚碇索拉力作用方向，承托板应位于前缘(靠河方向)。在导索、承重索安装过程中，导索和承重索分别利用缆索吊机自身φ19.5起重索和牵引索。导索起循环牵引作用，而承重索则作为主索安装时承重结构，空中挂索过程中，导索和承重索的垂度控制在L/20以上，以减少主索安装过程中的牵引力。在缆索的安装过程中，主索为φ58mm光面钢芯钢索，单重16kg/m。首先将主索索盘置于罗依溪岸后锚索盘拖架上，利用塔架循环索将主索绳头牵到塔顶，跨过主索索鞍，将绳头(注：绳头要预留20m以上)与导索用绳卡连接，安装滑钩。起动塔底部导索卷扬机，将导索连同主索一起向跨中牵引，牵引同时后面用卷扬机放主绳，边牵引边安装滑钩，滑钩间距为50m，一直将主索牵至凤滩岸锚碇，并锚固主索绳头，单根主索索卡数量15个。此时罗依溪岸塔架顶也将主索临时卡住，将主索从索盘中放出，在罗依溪岸安装走4线滑车组，定滑轮锚固于主锚碇预埋件上，用卷扬机作动力，将滑车组与放出的主索绳头连接，并用卷扬机稍微带上劲，然后将塔顶索卡放松索力转换到滑车组上，接着收回滑钩。启动滑车组卷扬机，将主索绳头牵至罗依溪岸后锚，调整主索的安装垂度为6.0m，锚固主索绳头。注意在滑车组牵引前先将导索复原，解开滑钩；此后，才可进行滑车组牵引。用同样的方法将另1根主索安装就位，每根主索的安装垂度必须保持一致。天车及吊钩均逐台安装，并利用塔架循环绳将天车散件吊上塔顶，逐个按图安装于主索上，并相互联接好联杆，整个天车用千斤绳捎于塔顶附近，防止天车向跨中滑动。此时可起吊起吊滑车组定滑车，并挂于天车上，动滑车置于地面上，接着安装起重绳。利用导索将后锚处φ19.5mm钢丝绳从索盘中牵上塔顶(前面牵引，后索盘用卷扬机放索)，按附件图起重绳走10线穿入上、下滑车组，并将滑车组另一侧绕出的起重绳的绳头固定于定滑车销轴上。后锚处起重绳绕出索盘进50KN起重卷扬机。同样的方法安装另一台天车及起吊滑车组，然后穿牵引索，牵引索按来回线布置，参考附图，将牵引索在牵引卷扬机滚筒上缠绕3～5圈，两端头分别经过塔脚导向滑轮后进入塔顶导向轮，罗依溪岸牵引走4线后将绳头卡于塔顶主索后拉索上；另一绳头经罗依溪岸塔头导向轮至凤滩岸塔顶处导向轮走通线，然后走4线将绳头卡于凤滩岸，牵引索长度应控制好，系统松弛一侧(后牵引)垂度控制在1/20左右。牵引索穿线完毕后，放松天跑车临时固定千斤绳，同时应事先连接好前后跑车之间的2φ30mm连接绳，开动50KN牵引卷扬机，慢慢前移天跑车。此时，缆索部分及天车和起吊滑车组安装完毕。检测塔架的垂直度，调整缆风绳初始张力，使塔架垂直。

根据图11，一种缆索吊机起吊方法，应用于上述缆索吊机系统的吊装测试，其中本缆索吊机试吊荷载为：静载1.2G，动载为1.1G，G为设计吊装重量。

试吊加载程序

(1)主索系统试吊分跑车空载反复运转、静载试吊、吊重运行三步。每一步骤试吊完成后，确定无异常现象才能进行下一步骤，吊装荷载采用钢材等重物加载。

(2)试吊时先分级加载(按照0.7P→1.0P→1.2P的顺序)进行静载试验，再按0.7P→1.0P→1.1P的顺序进行动载试验。

(3)静载试验时每次荷载起吊后持荷时间不得小于1小时，重物离地10cm，且须进行全跨范围内的行走，进行动载试验，同时对两岸吊扣塔监控监测，动力系统(卷扬机)测试，以及各部位结构件的观测，并作详细记录。

结合本桥的实际情况，以本桥拱架节段最大设计吊重G＝290KN为100％试吊重量，按70％G(203KN)→100％G(290KN)→120％G(348KN)确定。吊重物分别选用：16m空心板中板1块(203KN)→16m空心板重量(290KN)→拱架最重节段+58KN钢筋(348KN)。

上述试吊的目的是为了检查以下几个方面的情况：

(1)检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况与设计是否相符。

(2)观测主塔受力变形情况、塔架基础、主锚碇锚索、锚碇的变形数据及各部焊缝受力后变形情况。

(3)牵引索、起重索的动作情况，跑车、倒拐滑车、滑车轮组的运转情况，卷扬机组的运行情况等。

(4)测试指挥系统的调度配合能力。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种缆索吊机系统，横跨河的两岸，其特征在于：由索塔、缆索、锚定系统、索鞍及吊装跑车、扣挂系统构成；所述索塔分别通过基础预埋件安装于河相对的两岸，所述索塔通过螺栓与所述基础预埋件连接；所述索塔上设有索鞍；所述锚定系统由钢筋混凝土结构的后锚基础、锚桩组成。

2.根据权利要求1所述的缆索吊机系统，其特征在于：所述索塔采用万能杆件组拼成门式钢桁架结构，并且所述索塔的顶部设有由工字钢构成的上分配梁和下分配梁，用于支承所述主索、扣索及工作索的滑轮座；所述的滑轮座通过螺栓分别与所述上分配梁和所述下分配梁栓接，并将悬索系统传递来的荷载分配到所述索塔顶部的各节点上。

3.根据权利要求2所述的缆索吊机系统，其特征在于：所述锚定系统为桩式锚碇结构；所述锚定系统包括主锚，所述主锚为对称于桥轴线布置的钢筋混凝土锚桩；各个所述主锚均嵌入中风化基岩内；相邻的主锚横向中心距离2.5-3.5m，并且相邻的所述主锚横向之间通过素混凝土托板连接。

4.根据权利要求3所述的缆索吊机系统，其特征在于：所述主索为钢芯钢索，并且所述主索经所述滑轮座后与所述主锚锚固。

5.根据权利要求4所述的缆索吊机系统，其特征在于：所述主索设前后双吊点抬吊拱架，起吊索采用钢索，起吊滑车组走10线布置，采用2台50KN中速卷扬机做起吊动力。

6.根据权利要求5所述的缆索吊机系统，其特征在于：牵引索采用麻芯钢索；牵引滑车按来回线走四线布置，并且设置1台50KN中快速卷扬机牵引天跑车，跑头经索塔顶部的导向滑轮进入牵引卷扬机。

7.根据权利要求6所述的缆索吊机系统，其特征在于：所述塔架设前后风缆各2组，后风缆拉于每笼立柱顶部并进入主锚碇锚固，前风缆进入台内的预埋锚环锚固；塔架每侧设有横风缆，横风缆与水平面夹角为28-32度，并设置容许抗拉力不小于20吨的横向风缆锚碇；所述前风缆及所述后风缆与地面夹角保持在28-32度之间，水平面投影与桥轴线夹角保持在48-52度之间。

8.一种缆索吊机起吊方法，应用于权利要求1-7中所述的缆索吊机系统的吊装测试，其特征在于：设置载荷，所述载荷包括静载及动载，所述静载为1.2G，所述动载为1.1G，其中G为设计吊装重量；

试吊加载程序如下：

S1、主索系统试吊分跑车空载反复运转、静载试吊、吊重运行三步；

S2、分级进行静载试验，并且每级静载实验持荷时间大于1小时，并且使重物离地10cm高度进行全跨范围内的行走；

S3、分级进行动载试验，同时对两岸索塔进行监控监测、卷扬机测试以及各部位结构件的观测，并作详细记录。

Images