缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法

摘要

本发明公开了缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法，在第一岸和第二岸之间架设悬索桥，包括：步骤一、主索索鞍布置于索塔顶横梁上；步骤二、在第一岸和第二岸分别设置锚碇；步骤三、在第一岸和第二岸分别布置2台30t起重卷扬机，2台30t牵引卷扬机及牵引回转轮；步骤四、起重装置连接，其包括行走天车、上吊具和下吊具；步骤五、进行牵引索和起重索走线，其中每根牵引索“走4”布置，每根起重索“走8”布置。本发明通过对牵引索循环系统和起重索循环系统的走线进行改进，在1400米跨径的悬索桥满足220t的吊装能力，进行安全施工。

说明书

技术领域

本发明涉及缆索吊桥梁施工领域。更具体地说，本发明涉及一种缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法。

背景技术

缆索吊装法是大跨度拱桥实现自架设施工的主要方法之一，应用在地形条件比较复杂的环境场，如存在峡谷或水深流急的河段、在需要满足船只的顺利通行的通航河流。虽然缆索吊装法施工工艺己经成熟，但随着钢管拱桥跨径增大，缆索吊的吊装能力有限，缆索吊装法施工安全问题日益显著。

发明内容

本发明的目的是提供缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法，通过对牵引索循环系统和起重索循环系统的走线进行改进，在1400米跨径的悬索桥满足220t的吊装能力，进行安全施工。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法，在第一岸(华坪岸)和第二岸(丽江岸)之间架设悬索桥，包括：

步骤一、主索索鞍布置于索塔顶横梁上；

步骤二、在第一岸和第二岸分别设置锚碇；

步骤三、在第一岸和第二岸分别布置2台30t起重卷扬机，2台30t牵引卷扬机及牵引回转轮；

步骤四、起重装置连接，其包括行走天车、上吊具和下吊具；

步骤五、进行牵引索和起重索走线，其中每根牵引索“走4”布置，每根起重索“走8”布置；

每根牵引索“走4”布置具体为：在第一岸或第二岸的牵引索的一端头穿过主锚固轮的一个转向轮、向前穿过索鞍下的一个转向轮、再向前穿过行走天车上的牵引轮、绕回穿过索鞍下的一个转向轮、向前穿过主锚固轮上的一个转向轮、绕回穿过索鞍下的一个转向轮、向前穿过行走天车上的牵引轮、绕回到索鞍下的一个转向轮、牵回锚碇处，本岸“走4”布置完成，将绳头过锚碇转向后继续向前牵引至对岸，按相同的“走4”布置牵引索，之后将绳头牵回牵引卷扬机，牵引索进入绕过牵引卷扬机后将两绳头对接形成循环式；

每根起重索“走8”布置具体为：塔吊运输下吊点、下吊点临时就位在行走天车的下面、下吊点固定、在第一岸或第二岸将起重索的一端穿过主索锚固轮的转向轮、向前穿过索鞍下的转向轮、向前穿过上吊点的滑轮、向下穿过下吊点的滑轮、共上、下穿绕8次、起重索的一端从上吊点穿出至对岸索鞍下的转向轮、向前捆绑至起重索锚固点，起重索的另一端进入本岸的起重卷扬机、提升下吊点、解除上、下吊点之间的连接绳。

优选的是，所述主索索鞍采用固定式索鞍，其包括索鞍底部垫梁、索鞍本体、支撑结构、牵引索转向装置、承重索转向装置、起重索转向装置；

所述垫梁由下至上包括三组，最下方的垫梁与索塔顶横梁上的预埋件连接，上方的两组垫梁分别与下方的垫梁连接；所述索鞍本体与每组垫梁的连接处焊接；所述支撑结构用于固定支撑上下相邻的索鞍本体；牵引索转向装置、承重索转向装置、起重索转向装置分别由上至下焊接安装于垫梁的两侧。

优选的是，所述步骤二中，锚碇的设置，具体为：在第一岸的散索鞍基础上预埋两组连接装置，其中一个连接装置上设置1个牵引索转向滑轮和1个牵引索锚固点，另一个连接装置上设置个5个承重索转向滑轮和2个承重索锚固点，并在端头对承重索通过锁紧夹板进行限位；在第二岸的散索鞍基础上预埋两组连接装置，由第二岸向第一岸的方向，第一组连接装置上设置1个牵引索转向滑轮和1个牵引索锚固点，第二组连接装置上设置6个承重索转向滑轮和2个起重索锚固点，并在端头对承重索通过锁紧夹板进行限位。

优选的是，所述步骤五中还包括承重索安装：承重索横跨两侧索塔后，锚固于两侧锚碇锚固轮上，承重索采用一端收紧，收紧装置位于第一岸锚碇位置处。

优选的是，所述承重索安装具体包括：

牵引索走线安装完成后，利用已安装好的牵引索循环系统把承重索和过江承重索循环系统从第一岸牵引到第二岸，把承重索一端用绳卡固定在一岸的承重索转向滑轮上，承重索另一端用卷扬机拉紧至设计垂度后用绳卡固定在第二岸的承重索转向滑轮上。

优选的是，承重索拉紧至设计垂度采用单根分级收紧，其施工工艺为：

将收紧装置钢丝绳的活头进入卷扬机、拉紧钢丝绳、解除钢丝绳活头固定装置、拉紧钢丝绳的活头、使主索接近安装垂度、固定钢丝绳的活头、把收紧装置的钢丝绳从卷扬机内退出。

优选的是，所述步骤四中行走天车和上吊具组装呈一体，所述行走天车上设置有多个承重轮且两侧分别设置牵引轮，在行走天车单侧配置9套支索器，支索器的下端通过一根钢丝绳串联定位，且通过两根钢丝绳牵引，所述上吊具上设置有多个起重轮。

本发明至少包括以下有益效果：

本申请的缆索吊系统解决了在大跨径悬索桥中吊装能力有限的问题，能够快速、安全的完成架设施工，实现了世界上采用缆索吊施工最大跨径1400米的悬索桥，且缆索吊满足220t的吊装能力。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是缆索吊总体布置示意图；

图2是右幅牵引索、起重索走线布置图；

图3是左幅牵引索、起重索走线布置图；

图4是主索索鞍布置图；

图5是主索索鞍结构示意图；

图6是华坪岸锚碇设置立面图；

图7是华坪岸锚碇A-A示意图；

图8是丽江岸锚碇设置立面图；

图9是丽江岸锚碇B-B示意图；

图10图1中华坪岸放大示意图；

图11图2中丽江岸放大示意图；

图12承重索单幅布置示意图。

1-牵引索，2-索鞍，3-起重索，4-承重索，5-牵引卷扬机，6-起重卷扬机，7-起重索锚固点，8-牵引回转轮，9-承重索锚固点，10-支索器，11-承重索转向滑轮，12-上吊具，13-下吊具，14-行走天车(跑车)，15-牵引索转向轮，16-牵引索转向装置，17-承重索转向装置，18-起重索转向装置，19-垫梁，20-索鞍本体，21-支撑结构，22-散索鞍基础，23-连接装置，24-牵引索锚固点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法，在第一岸和第二岸之间架设悬索桥，包括：

步骤一、主索索鞍布置于索塔顶横梁上；

步骤二、在第一岸和第二岸分别设置锚碇；

步骤三、在第一岸和第二岸分别布置2台30t起重卷扬机，2台30t牵引卷扬机及牵引回转轮；

步骤四、起重装置连接，其包括行走天车、上吊具和下吊具；

步骤五、进行牵引索和起重索走线，其中每根牵引索“走4”布置，每根起重索“走8”布置；

每根牵引索“走4”布置具体为：在第一岸或第二岸的牵引索的一端头穿过主锚固轮的一个转向轮、向前穿过索鞍下的一个转向轮25、再向前穿过行走天车上的牵引轮26、绕回穿过索鞍下的一个转向轮27、向前穿过主锚固轮上的一个转向轮28、绕回穿过索鞍下的一个转向轮29、向前穿过行走天车上的牵引轮30、绕回到索鞍下的一个转向轮31、牵回锚碇处32，本岸“走4”布置完成，将绳头过锚碇转向后继续向前牵引至对岸，按相同的“走4”布置牵引索，之后将绳头牵回牵引卷扬机，牵引索进入绕过牵引卷扬机后将两绳头对接形成循环式；

每根起重索“走8”布置具体为：塔吊运输下吊点、下吊点临时就位在行走天车的下面、下吊点固定、在第一岸或第二岸将起重索的一端穿过主索锚固轮的转向轮、向前穿过索鞍下的转向轮33、向前穿过上吊点的滑轮34、向下穿过下吊点的滑轮35、共上、下穿绕8次、起重索的一端从上吊点穿出至对岸索鞍下的转向轮、向前捆绑至起重索锚固点7，起重索的另一端进入本岸的起重卷扬机6、提升下吊点、解除上、下吊点之间的连接绳。

在另一种技术方案中，所述主索索鞍采用固定式索鞍，其包括索鞍底部垫梁、索鞍本体、支撑结构、牵引索转向装置、承重索转向装置、起重索转向装置；

所述垫梁由下至上包括三组，最下方的垫梁与索塔顶横梁上的预埋件连接，上方的两组垫梁分别与下方的垫梁连接；所述索鞍本体与每组垫梁的连接处焊接；所述支撑结构用于固定支撑上下相邻的索鞍本体；牵引索转向装置、承重索转向装置、起重索转向装置分别由上至下焊接安装于垫梁的两侧。

在另一种技术方案中，所述步骤二中，锚碇的设置，具体为：在第一岸的散索鞍基础上预埋两组连接装置，其中一个连接装置上设置1个牵引索转向滑轮和1个牵引索锚固点，另一个连接装置上设置个5个承重索转向滑轮和2个承重索锚固点，并在端头对承重索通过锁紧夹板进行限位；在第二岸的散索鞍基础上预埋两组连接装置，由第二岸向第一岸的方向，第一组连接装置上设置1个牵引索转向滑轮和1个牵引索锚固点，第二组连接装置上设置6个承重索转向滑轮和2个起重索锚固点，并在端头对承重索通过锁紧夹板进行限位。

在另一种技术方案中，所述步骤五中还包括承重索安装：承重索横跨两侧索塔后，锚固于两侧锚碇锚固轮上，承重索采用一端收紧，收紧装置位于第一岸锚碇位置处。

在另一种技术方案中，所述承重索安装具体包括：

牵引索走线安装完成后，利用已安装好的牵引索循环系统把承重索和过江承重索循环系统从第一岸牵引到第二岸，把承重索一端用绳卡固定在一岸的承重索转向滑轮上，承重索另一端用卷扬机拉紧至设计垂度后用绳卡固定在第二岸的承重索转向滑轮上。

在另一种技术方案中，承重索拉紧至设计垂度采用单根分级收紧，其施工工艺为：

将收紧装置钢丝绳的活头进入卷扬机、拉紧钢丝绳、解除钢丝绳活头固定装置、拉紧钢丝绳的活头、使主索接近安装垂度、固定钢丝绳的活头、把收紧装置的钢丝绳从卷扬机内退出。

在另一种技术方案中，所述步骤四中行走天车和上吊具组装呈一体，所述行走天车上设置有多个承重轮且两侧分别设置牵引轮，在行走天车单侧配置9套支索器，支索器的下端通过一根钢丝绳串联定位，且通过两根钢丝绳牵引，所述上吊具上设置有多个起重轮。

实施例1

本实施例应用于云南金安金沙江大桥的缆索吊施工，金安金沙江大桥主桥为330m+1386m+205m的双塔单跨钢桁架悬索桥，根据桥位处的实际地形情况，拟在两岸主塔前边侧设置钢桁架拼装场，利用缆索设备将钢桁架梁运至安装位置。缆索吊系统选用双塔三跨方案：主索(承重索)采用两组索布置，两组索中心间距13.5m，鞍座设置在主桥两岸塔柱顶部上横梁上，后锚设置在两岸锚碇散索鞍基础上，两组索以桥梁中心线对称布置。缆索吊最大吊重220t，最大吊重在跨中时，跨中最大垂度为115.5m，垂跨比1/11。力索鞍20m(净距)范围内为天车盲区，天车需在20m外移动。

云南金安金沙江大桥的两岸分别为华坪岸和丽江岸。

如图1～12所示，本发明提供一种缆索吊施工大跨度悬索桥加劲梁的方法，在华坪岸和丽江岸之间架设悬索桥，包括：

步骤一、主索索鞍2布置于索塔顶横梁上，两组索鞍2距桥梁中心线距离为6.75m。

所述主索索鞍2采用固定式索鞍2，其包括索鞍2底部垫梁19、索鞍本体20、支撑结构21、牵引索转向装置16、承重索转向装置17、起重索转向装置18。

所述垫梁19由下至上包括三组，最下方的垫梁19与索塔顶横梁上的预埋件连接，上方的两组垫梁19分别与下方的垫梁19连接；所述索鞍本体20与每组垫梁19的连接处焊接；所述支撑结构21用于固定支撑上下相邻的索鞍本体20；牵引索转向装置16、承重索转向装置17、起重索转向装置18分别由上至下焊接安装于垫梁19的两侧。

步骤二、在华坪岸和丽江岸分别设置锚碇，具体为：在华坪岸的散索鞍基础22上预埋两组连接装置23，其中一个连接装置23上设置1个牵引索1转向滑轮和1个牵引索锚固点24，另一个连接装置23上设置个5个承重索转向滑轮11和2个承重索锚固点9，并在端头对承重索4通过锁紧夹板进行限位；在丽江岸的散索鞍基础22上预埋两组连接装置23，由丽江岸向华坪岸的方向，第一组连接装置23上设置1个牵引索1转向滑轮和1个牵引索锚固点24，第二组连接装置23上设置6个承重索转向滑轮11和2个起重索锚固点7，并在端头对承重索4通过锁紧夹板进行限位。

两岸的锚碇预埋连接装置23均设置于主桥锚碇前锚面，主索锚固预埋连接件设计拉力值为80t，牵引索1、起重索3预埋连接件设计拉力值为40t。主绳固定于两岸锚固预埋连接件上，绳长调节装置调节端设置于华坪岸。

步骤三、在华坪岸和丽江岸分别布置2台30t(单滚筒式)起重卷扬机6，2台30t(摩擦式)牵引卷扬机5及牵引回转轮8；

步骤四、起重装置连接，其包括行走天车14、上吊具12和下吊具13。行走天车14和上吊具12组装呈一体，所述行走天车14上设置有多个承重轮且两侧分别设置牵引轮，在行走天车14单侧配置9套支索器10，支索器10的下端通过一根钢丝绳串联定位，且通过两根钢丝绳牵引，所述上吊具12上设置有多个起重轮。

行走天车14连接施工工艺流程为：

4.1启动靠主塔边的行走天车14的牵引卷扬机5，使牵引索1刚好带紧即可；

4.2人工拉一根临时钢丝绳，使其一端与靠跨中边的行走天车14连接，另一端通过塔顶转向轮进入一台临时卷扬机；

4.3启动临时卷扬机、使绳索拉紧刚好受力即可；

4.4用两组定长的连接索把两台行走天车14连接；

4.5解除靠跨中行走天车14的固定装置；

4.6启动临时卷扬机，使绳索慢慢放松至行走天车14连接索完全受力为止；

4.7解除临时钢丝绳与前行走天车14的连接；

4.8解除后行走天车14的固定装置；

4.9启动牵引索1卷扬机，慢慢放松卷扬机使两台行走天车14一起往跨中移动。重复上述操作步骤，完成另一侧行走天车14连接。

支索器10的安装采用塔吊配合人工方法进行安装，首先将跑车牵引到华坪岸并靠近索塔前，用塔吊配合人工将支索器10悬挂到主索上，把一侧的支索器10悬挂完后再安装定位索和支索器10牵引索1。安装完成后再将行走天车14牵引到丽江岸用同样的方法安装另一侧支索器10。

步骤五、进行牵引索1和起重索3走线、承重索4安装，其中每根牵引索1“走4”布置，每根起重索3“走8”布置；

每根牵引索1“走4”布置具体为：在华坪岸或丽江岸的牵引索1的一端头穿过主锚固轮的一个牵引索转向轮15、向前穿过索鞍2下的一个转向轮、再向前穿过行走天车14上的牵引轮、绕回穿过索鞍2下的一个转向轮、向前穿过主锚固轮上的一个转向轮、绕回穿过索鞍2下的一个转向轮、向前穿过行走天车14上的牵引轮、绕回到索鞍2下的一个转向轮、牵回锚碇处，本岸“走4”布置完成，将绳头过锚碇转向后继续向前牵引至对岸，按相同的“走4”布置牵引索1，之后将绳头牵回牵引卷扬机5，牵引索1进入绕过牵引卷扬机5后将两绳头对接形成循环式；

每根起重索3“走8”布置具体为：塔吊运输下吊点、下吊点临时就位在行走天车14的下面、下吊点固定、在华坪岸或丽江岸将起重索3的一端穿过主索锚固轮的转向轮、向前穿过索鞍2下的转向轮、向前穿过上吊点的滑轮、向下穿过下吊点的滑轮、共上、下穿绕8次、起重索3的一端从上吊点穿出至对岸索鞍2下的转向轮、向前捆绑至起重索锚固点，起重索3的另一端进入本岸的起重卷扬机6、提升下吊点、解除上、下吊点之间的连接绳。

承重索4安装：承重索4横跨两侧索塔后，锚固于两侧锚碇锚固轮上，承重索4采用一端收紧，收紧装置位于华坪岸锚碇位置处。具体包括：牵引索1走线安装完成后，利用已安装好的牵引索1循环系统把承重索4和过江承重索4循环系统从华坪岸牵引到丽江岸，把承重索4一端用绳卡固定在一岸的承重索转向滑轮11上，承重索4另一端用卷扬机拉紧至设计垂度后用绳卡固定在丽江岸的承重索转向滑轮11上。承重索4拉紧至设计垂度采用单根分级收紧(承重索4初调)，其施工工艺为：将收紧装置钢丝绳的活头进入卷扬机、拉紧钢丝绳、解除钢丝绳活头固定装置、拉紧钢丝绳的活头、使主索接近安装垂度、固定钢丝绳的活头、把收紧装置的钢丝绳从卷扬机内退出。

承重索安装具体操作步骤如下：

A.1)单根主索盘于卷盘上，放置在华坪岸锚碇处，并放置一个放索架；

A.2)在华坪、丽江岸锚碇处各布置安装一台8t卷扬机；

A.3)利用汽车吊机将主索卷盘放置于放索架上，放索架布置于8t卷扬机后侧10m左右；

A.4)主索由卷盘放绳，绳头过8t卷扬机绳盘，缠绕至少5圈，并将绳头与过河牵引索临时连接，绳头连接前端留有足够长度可跨越两岸主索索鞍和天车；

A.5)启动两岸对应的过河牵引索循环系统8t卷扬机，主索由华坪岸锚碇处牵引至华坪岸塔顶；

A.6)人工辅助主索绳头穿过主索索鞍，并在靠江侧将主索绳头再次与过江牵引索临时连接，解除后侧主索与过河牵引索间临时连接；

A.7)主索由华坪岸塔顶往丽江岸牵引80m后，在塔顶过河承重索下方安装一个承重滑轮，并将主索穿过承重滑轮，主索牵引过程中，承重滑轮将承担部分主索自重；

A.8)再次启动两岸对应过河牵引索循环系统8t卷扬机，牵引主索继续往丽江岸塔顶移动；

A.9)主索再次行进80m后，在塔顶过河承重索下方安装一个承重滑轮，并将主索穿过承重滑轮；

A.10)再次启动两侧对应过河牵引索循环系统8t卷扬机，牵引主索继续往丽江岸塔顶移动，牵引过程中，承重索垂度控制在50m，主索中间段垂度控制在60m；

A.11)主索牵引至丽江岸塔顶行走天车前端，人工辅助主索穿过天车和索鞍，并在靠前侧将主索与过河牵引索连接，解除后侧主索与过河牵引索连接；

A.12)主索牵引过河过程中，需要控制放索卷扬机、过河牵引索卷扬机的运行速度，控制主索过河垂度；

A.13)继续牵引主索至丽江岸锚碇处,拆除主索与过河牵引索连接，并将绳头绕过丽江岸主索锚固轮，同时将华坪岸收紧装置安装好；

A.14)将华坪岸放索架上的主索全部放出，绳头与收紧装置连接；

A.15)继续将主索往丽江岸牵引，使主索的垂度接近设计值；

A.16)将丽江岸主索绳头用绳卡固定。

A 17)过河牵引索反向运行，将承重滑轮牵引至东岸塔顶附近拆除。

重复上述操作步骤，完成剩余23根主索过河。

承重索初调：

具体为：

B.1主索采用滑车组收紧，华坪岸每根主索配机逐备一套独立的收紧装置；

B.2收紧装置的活头进入卷扬机并带紧钢丝绳，解除收紧装置钢丝绳自身连接；

B.3分级单根收紧主索，利用30t卷扬机收紧，通过垂度控制主索的初张力；

B.4主索收紧完成后，将收紧装置钢丝绳与自身用绳夹固定，并解除收紧装置与卷扬机绳索连接。

主索安装应注意的有关事项：

主索与过河牵引循环索连接必须牢固；

在牵引过程中随时注意观察过河循环索的垂度，不能过大也不能过小；

主索穿过行走天车、索鞍时必须缓慢通过，并确保无任何障碍；

主索的固定绳卡必须卡牢固，绳卡数量足够；

主索捆绑在锚固轮的位置必须与设计的位置相吻合；

调整主索的垂度宁大勿小。

在本实施例中，绳索系统具体为：承重索采用2*12φ60(6*36WS+IWR)钢绳，起重索采用2*2φ42(6*36WS+IWR)钢绳，牵引索采用2*2φ42(6*36WS+IWR)钢绳

钢丝绳具体参数见表1。

表1

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。