CN117684477A - 一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，包括索股牵引，索股提升和横移，索股整形，索股入鞍，索股紧缆，主缆体系转换，基于自锚式悬索桥空间缆索结构体系，中跨采用5对临时吊索，和2个主塔，将主缆分开，然后自塔柱侧向中跨跨中方向分批次张拉吊索，将主缆分开，主缆分开到位后，安装永久索夹和吊索并张拉，采用钢丝绳配合手拉葫芦按照监控指令逐步调整永久索夹角度，进行体系转换，实现自锚式悬索桥主缆平面到空间的体系转换，解决了主缆空间线型形成的难题。

Description

一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法

技术领域

本发明属于自锚式悬索桥主缆架设施工技术领域，具体涉及一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法。

背景技术

悬索桥是一种结构独特、形式美观的桥梁，常见于峡谷、河流、海湾等地形复杂的地区。基本的构造是利用主塔、主缆、主梁和吊索的组合，使桥梁跨越河谷、山峰或凹地，形成一条能够承载车辆和行人交通的道路。目前悬索桥已成为桥梁工程领域的代表性建筑之一。悬索桥根据其支撑方式的不同可以分为自锚式、钢管式、混凝土箱形等多种类型。

对于自锚式悬索桥，是一种挂设在位置固定的桥墩上的悬索桥，其特点是主缆集中锚固于主梁两端横梁上，悬索受拉，主梁受压，形成内部自身平衡。自锚式悬索桥建设成本低，基础建设相对较少，结构简单目容易锚固，因此建设成本比其他悬索桥更低。适应性强，地基要求不高，建设灵活，适应性较强，能够适应复杂的地形地貌和环境条件。稳定性高，自锚式悬索桥的主悬索锚固点设置在主梁上，增加了桥梁的稳定性。但是桥塔高度限制，自锚式悬索桥需要固定在桥塔上，而桥塔的高度存在一定的限制，因此自锚式悬索桥的跨径也受到限制。支承方式，自锚式悬索桥有一部分结构是悬挂在桥塔上，其支承方式受到限制，无法承受较大的水平荷载。

对于自锚式悬索桥的主缆架设施工而言，较为常规的是采用单线往复式牵引系统，牵引系统的牵引索两端分别卷入主，副卷扬机，一端用于卷绳进行牵引，另一端用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动，逐步完成主缆的架设施工，再完成吊杆的张拉与全桥线形调整。对于空间缆索结构，采用常规的平面架设方法施工完成后，由平面结构转换到空间结构，完成主缆的体系转换。如何实现自锚式悬索桥主缆平面到空间的体系转换，是需要攻克的施工组织难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，以实现自锚式悬索桥主缆平面到空间的体系转换。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的，一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，包括以下步骤：

索股牵引，采用单线往复式牵引系统，通过牵引索携持索股，从悬索桥一侧的放束场出发向悬索桥另一侧行进，将索股锚头经索道口拽拉至设计位置临时锚固，完成一根索股牵引作业，如此循环完成所有索股的牵引施工，其中若干根索股组成一根主缆，共牵引两根主缆所需的索股；

索股提升和横移，在距每个主塔塔顶的主索鞍前后两侧分别将握索器安装在索股上，并将索股与挂在门架上的手拉葫芦相连，通过收紧手拉葫芦把索股从猫道滑轮上提起，当把索股主索鞍部分同步提升到塔顶主索鞍上方停稳，用手拉葫芦将索股横向移到索鞍承缆槽正上方；

索股整形，将索股整形为安装用形状；

索股入鞍，利用塔顶门架的手拉葫芦将索股下降，将整形后的索股放入索鞍承缆槽内规定的位置；重复索股提升和横移、索股整形以及索股入鞍，将一根主缆的所有索股都放入索鞍承缆槽内规定的位置；

索股紧缆，将一根主缆对应的所有索股紧缆成一根主缆；

主缆体系转换，在两个主塔之间的两根主缆上均连接五个临时吊索，临时吊索包括临时索夹、锚具和钢绞线，主缆上连接临时索夹，临时索夹另一端连接锚具和钢绞线，钢绞线另一端连接至桥面钢箱梁外侧的千斤顶，通过千斤顶拉动临时吊索和临时索夹，从而拉动主缆在水平方向移动，直至吊索拉力和主缆线形符合设计要求，连接永久吊索和永久索夹并张拉，永久吊索按监控指令分级张拉，分阶段将鞍座顶推到设计值，直至吊索达到控制吨位、主梁达到控制标高，复测主缆线形符合设计要求后，拆除钢箱梁下的临时墩，使钢箱梁重量全部由永久吊索和主缆承受，调整永久吊索索力，复拧索夹螺栓，完成体系转换，拆除临时吊索。

所述索股整形的具体方法为，在距主索鞍两侧约0.8m处的索股上安装六边形夹具，拆除两个六边形夹具之间索股的绑扎带，在距索鞍约0.5m处开始用四边形整形器将索鞍部分索股整形成矩形，整形时用短钢片分层整理，将四边形整形器从一边跨往另一边跨梳理前移，并用木锤或橡皮锤敲打索股表面，使索股在索鞍段全部整成设计形状的矩形，用四边形定形夹具和不干胶布每隔2m进行固定。

主缆体系转换时，主缆临时吊索分批张拉，依次同时张拉最外侧的第一道临时吊索和第五道临时吊索、内侧的第二道临时吊索和第四道临时吊索、最中间的第三道吊索。

所述两根主缆同时进行相同临时吊索的张拉。

所述索股牵引中，单线往复式牵引系统包括两端的主卷扬机和副卷扬机，牵引索两端分别卷入主卷扬机和副卷扬机，索股牵引中，主缆的索股在铅垂面内架设。

所述主缆体系转换中，通过索夹耳板加劲板孔调整永久索夹的角度。

本发明的有益效果在于：基于自锚式悬索桥空间缆索结构体系，中跨采用5对临时吊索，包括2个主塔，即“七点法”将主缆分开，然后自塔柱侧向中跨跨中方向分批次张拉吊索，将主缆分开，主缆分开到位后，安装永久索夹和吊索并张拉，采用钢丝绳配合手拉葫芦按照监控指令逐步调整永久索夹角度，进行体系转换，实现自锚式悬索桥主缆平面到空间的体系转换，解决了主缆空间线型形成的难题。

附图说明

图1为空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法流程图；

图2为主缆截面结构图；

图3为图2中A处大样图；

图4为主缆紧缆后截面结构图；

图5为主缆结构图；

图6为索股牵引示意图；

图7为主缆体系转换临时吊索张拉示意图；

图8为主缆体系转换总体布置图；

图9为主缆体系转换总体俯视图；

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

具体实施方式

【实施例1】

如图1所示，一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，包括以下步骤：

如图6所示，索股牵引，采用单线往复式牵引系统，通过牵引索携持索股，从悬索桥一侧的放束场出发向悬索桥另一侧行进，将索股锚头经索道口拽拉至设计位置临时锚固，完成一根索股牵引作业，如此循环完成所有索股的牵引施工，其中若干根索股组成一根主缆，共牵引两根主缆所需的索股；

所述索股牵引中，单线往复式牵引系统包括两端的主卷扬机和副卷扬机，牵引索两端分别卷入主卷扬机和副卷扬机，索股牵引中，主缆的索股在铅垂面内架设。两端的卷扬机一端用于卷绳进行牵引，另一端用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动

在自锚式悬索桥施工中，将两根主缆从桥的一端拉伸到另一端，期间经过主塔的塔顶，具体的，塔顶主索鞍吊装完成后，在塔顶门架上安装导轮组。

主牵引卷扬机绕600mφ24的主牵引索，副卷扬机绕600mφ24副牵引索，安放在钢箱梁顶面，并与钢箱梁临时固定。

主、副牵引索绳头穿过导向轮等后，人工牵至塔底钢箱梁顶面，塔吊提升牵引索绳头至塔顶临时锚固。

用设在跨中钢箱梁上的5t卷扬机将主、副牵引索绳头牵至跨中钢箱梁顶面用拽拉器连接。

如图9所示，主副卷扬机收放牵引索，调整垂度单线往复式牵引系统形成。在使用中，同时使用两组单线往复式牵引系统，将两根主缆的索股同时牵引。

索股提升和横移，在距每个主塔塔顶的主索鞍前后两侧分别将握索器安装在索股上，并将索股与挂在门架上的手拉葫芦相连，通过收紧手拉葫芦把索股从猫道滑轮上提起，当把索股主索鞍部分同步提升到塔顶主索鞍上方停稳，用手拉葫芦将索股横向移到索鞍承缆槽正上方；

当索股牵引到位后，在每个塔顶距主索鞍两侧约5m位置分别将握索器安装在索股上，并将它与挂在门架上的手拉葫芦相连，通过收紧手拉葫芦把索股从猫道滑轮上提起，当平稳、缓缓地把索股主索鞍部分同步提升到索塔顶主索鞍上方约30cm后，停稳，检查并确认索股已完全离开滑轮，用手拉葫芦将索股横向移到索鞍承缆槽正上方，等待整形；

索股整形，将索股整形为安装用形状；

所述索股整形的具体方法为，在距主索鞍两侧约0.8m处的索股上安装六边形夹具，拆除两个六边形夹具之间索股的绑扎带，在距索鞍约0.5m处开始用四边形整形器将索鞍部分索股整形成矩形，整形时用短钢片分层整理，将四边形整形器从一边跨往另一边跨梳理前移，并用木锤或橡皮锤敲打索股表面，使索股在索鞍段全部整成设计形状的矩形，用四边形定形夹具和不干胶布每隔2m进行固定。

由于索鞍的鞍槽为矩形，而索股断面为六边形，入鞍前需将该部分索股断面整形为的矩形，再放入鞍座内设定位置。在距索鞍两侧约0.8m处的索股上安装六边形夹具，拆除两个六边形夹具之间索股的绑扎带，在距索鞍约0.5m处开始用四边形整形器将索鞍部分索股整形成矩形，整形时用短钢片分层整理，以保证整形效果。整形时将四边形整形器从一边跨往另一边跨梳理前移，并用木锤或橡皮锤敲打索股表面，使索股在索鞍段全部整成设计形状的矩形，用四边形定形夹具和不干胶布每隔2m进行固定。

索股入鞍，利用塔顶门架的手拉葫芦将索股下降，将整形后的索股放入索鞍承缆槽内规定的位置；重复索股提升和横移、索股整形以及索股入鞍，将一根主缆的所有索股都放入索鞍承缆槽内规定的位置；

如图2至图5所示，主缆采用PPWS法施工，工厂预制平行钢丝索股，现场在猫道上逐股安装架设。每根主缆由37束索股组成，每股含91φ5.3mm镀锌高强钢丝，抗拉强度1670Mpa，弹性模量2.0×10⁵Mpa，索股两端采用热铸锚头。索股平均无应力长度510.45m，37束索股构成正六边形,紧缆后主缆为圆形,索夹处直径为335.6mm(空隙率16％),索夹间直径为339.6mm(空隙率18％)。

入鞍时严格控制索股红色丝，即着色钢丝在索鞍的位置，以防索股的扭转。入鞍时将索股在索鞍的标记对准，并用木楔楔紧。

重复索股提升和横移、索股整形以及索股入鞍，将每根索股依次提升和横移、整形和入鞍。

待主索鞍处索股全部整形完毕后，按照主索鞍处由中间最高处往两边的顺序依次放入鞍槽内。入鞍时应注意索股着色丝在鞍槽中的位置，以确认索股无扭转。为防止已入鞍索股挤压鞍座隔板而造成隔板变形，应在其它鞍槽内填塞楔形木块。索股入鞍后，调整索股上的标记点与设计位置基本吻合(架设施工时以索股标记线作为参考控制线，最终主缆线形以索股垂度调整控制为准)，并适当抬高中、边跨跨中索股垂度。一般索股入鞍时，中跨跨中垂度预抬高30～40cm，边跨跨中垂度预抬高10～20cm，以防止挤压其它已调整好的索股。待索股入鞍后，将两端锚头临时锚固

索股紧缆，将一根主缆对应的所有索股紧缆成一根主缆；

通过紧固机将若干索股紧缆为使整个主缆，并用捆扎带捆扎，再用挤圆机将主缆截面集成圆形，主缆表面用油漆涂装，并用防锈腻子勾缝，

主缆体系转换，在两个主塔之间的两根主缆上均连接五个临时吊索，临时吊索包括临时索夹、锚具和钢绞线，主缆上连接临时索夹，临时索夹另一端连接锚具和钢绞线，钢绞线另一端连接至桥面钢箱梁外侧的千斤顶，通过千斤顶拉动临时吊索和临时索夹，从而拉动主缆在水平方向移动，直至吊索拉力和主缆线形符合设计要求，连接永久吊索和永久索夹并张拉，永久吊索按监控指令分级张拉，分阶段将鞍座顶推到设计值，直至吊索达到控制吨位、主梁达到控制标高，复测主缆线形符合设计要求后，拆除钢箱梁下的临时墩，使钢箱梁重量全部由永久吊索和主缆承受，调整永久吊索索力，复拧索夹螺栓，完成体系转换，拆除临时吊索。

主缆体系转换时，主缆临时吊索分批张拉，依次同时张拉最外侧的第一道临时吊索和第五道临时吊索、内侧的第二道临时吊索和第四道临时吊索、最中间的第三道吊索。

所述两根主缆同时进行相同临时吊索的张拉。

所述主缆体系转换中，通过索夹耳板加劲板孔调整永久索夹的角度。

主缆紧缆之后，所有的主缆都在一个铅垂面上，没有空间结构，因此需要通过体系转换，将主缆向桥面外侧拉伸。

如图7和图8所示，具体的，在中跨中进行转化，以中跨两端的两个主塔为端点，在其中的主缆上连接5对临时吊索，即每根主缆上5个，两根主缆总共5对，以5对临时吊索，2个主塔“七点法”将主缆分开。然后自塔柱侧向中跨跨中方向分批次张拉吊索，使吊索拉力和主缆线形符合设计要求。

临时吊索布置在中跨，共5对，间距布置为38.5m+45.0m×2+48.0m+45.0m+38.5m＝260m。安装方法与永久吊索相似。单根临时吊索控制张拉力1200KN(设计要求)，吊索材料拟采用φ15.2-9钢绞线和φ24钢丝绳相结合的方式，利用120t千斤顶进行临时吊索的张拉施工。张拉临时吊索(如图示意)，将主缆分开，单根吊索设计力不超过3000KN。

主缆分开到位后，安装永久索夹和吊索并张拉，采用钢丝绳配合手拉葫芦按照监控指令逐步调整永久索夹角度(可利用索夹耳板加劲板孔眼进行调整)，进行体系转换。

主塔鞍座的顶推：随着吊索按监控指令分级张拉，分阶段将鞍座顶推到设计值。

经过多轮循环交替张拉吊索，吊索达到控制吨位、主梁达到控制标高后，复测主缆线形符合设计要求后，拆除钢箱梁下的临时墩，使钢箱梁重量全部由吊索和主缆承受，调整吊索索力，复拧索夹螺栓，完成体系转换，体系转换完成后拆除临时吊索。

在转换过程中，由于主缆锚头为临时固定，因此可以在转换过程中牵引移动，等到转换完毕再永久固定。

永久吊索在索夹调整好角度且主缆拉开后方能进行安装，利用汽车吊或塔吊从钢箱梁顶，经猫道开口，提升到索夹下端与索夹耳板连接，并利用吊车将吊索平顺展开，以减弱在吊索末端离开钢箱梁表面时发生的扭转力，同时采用卷扬机辅助牵拉另一端，以减少临时吊索到锚管临时锚固张拉时间。吊索安装过程注意对吊索及其相关构件的保护，并在依据监控下发的指令进行安装。

具体拉开主缆过程中，同时对两根主缆进行拉开，且按照最外侧的第一道临时吊索和第五道临时吊索、内侧的第二道临时吊索和第四道临时吊索、最中间的第三道吊索的顺序进行拉开。

本申请在主缆紧缆施工完成后，在铅垂面内测量放样安装临时工具索夹，并按照监控指令提供的控制坐标进行安装和紧固，安装布置在中跨的5对临时吊索，采用钢绞线和钢丝绳相结合的方式，利用120t千斤顶进行临时吊索的张拉施工。将主缆分开，自塔柱侧向中跨跨中方向分批次张拉吊索，使吊索拉力和主缆线形符合设计要求，以独柱双塔、空间缆索、宽桥面、分离式钢箱、单跨悬吊的自锚式悬索桥的施工。该方法实现了主缆由平面到空间的转换，施工安全可靠，成功地解决了大角度空间缆自锚式县索桥施工中的关键技术难题。

Claims (6)

1.一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于，包括以下步骤：

索股牵引，采用单线往复式牵引系统，通过牵引索携持索股，从悬索桥一侧的放束场出发向悬索桥另一侧行进，将索股锚头经索道口拽拉至设计位置临时锚固，完成一根索股牵引作业，如此循环完成所有索股的牵引施工，其中若干根索股组成一根主缆，共牵引两根主缆所需的索股；

索股提升和横移，在距每个主塔塔顶的主索鞍前后两侧分别将握索器安装在索股上，并将索股与挂在门架上的手拉葫芦相连，通过收紧手拉葫芦把索股从猫道滑轮上提起，当把索股主索鞍部分同步提升到塔顶主索鞍上方停稳，用手拉葫芦将索股横向移到索鞍承缆槽正上方；

索股整形，将索股整形为安装用形状；

索股入鞍，利用塔顶门架的手拉葫芦将索股下降，将整形后的索股放入索鞍承缆槽内规定的位置；重复索股提升和横移、索股整形以及索股入鞍，将一根主缆的所有索股都放入索鞍承缆槽内规定的位置；

索股紧缆，将一根主缆对应的所有索股紧缆成一根主缆；

主缆体系转换，在两个主塔之间的两根主缆上均连接五个临时吊索，临时吊索包括临时索夹、锚具和钢绞线，主缆上连接临时索夹，临时索夹另一端连接锚具和钢绞线，钢绞线另一端连接至桥面钢箱梁外侧的千斤顶，通过千斤顶拉动临时吊索和临时索夹，从而拉动主缆在水平方向移动，直至吊索拉力和主缆线形符合设计要求，连接永久吊索和永久索夹并张拉，永久吊索按监控指令分级张拉，分阶段将鞍座顶推到设计值，直至吊索达到控制吨位、主梁达到控制标高，复测主缆线形符合设计要求后，拆除钢箱梁下的临时墩，使钢箱梁重量全部由永久吊索和主缆承受，调整永久吊索索力，复拧索夹螺栓，完成体系转换，拆除临时吊索。

2.根据权利要求1所述的一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于：所述索股整形的具体方法为，在距主索鞍两侧约0.8m处的索股上安装六边形夹具，拆除两个六边形夹具之间索股的绑扎带，在距索鞍约0.5m处开始用四边形整形器将索鞍部分索股整形成矩形，整形时用短钢片分层整理，将四边形整形器从一边跨往另一边跨梳理前移，并用木锤或橡皮锤敲打索股表面，使索股在索鞍段全部整成设计形状的矩形，用四边形定形夹具和不干胶布每隔2m进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于：主缆体系转换时，主缆临时吊索分批张拉，依次同时张拉最外侧的第一道临时吊索和第五道临时吊索、内侧的第二道临时吊索和第四道临时吊索、最中间的第三道吊索。

4.根据权利要求3所述的一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于：所述两根主缆同时进行相同临时吊索的张拉。

5.根据权利要求1所述的一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于：所述索股牵引中，单线往复式牵引系统包括两端的主卷扬机和副卷扬机，牵引索两端分别卷入主卷扬机和副卷扬机，索股牵引中，主缆的索股在铅垂面内架设。

6.根据权利要求1所述的一种空间缆索结构自锚式悬索桥主缆架设方法，其特征在于：所述主缆体系转换中，通过索夹耳板加劲板孔调整永久索夹的角度。