淺析懸索橋索夾縫隙過小的處理方法

2018-01-24 06:51:25

四川水泥 2018年1期

關鍵詞：設計

（1四川公路橋梁建設集團有限公司，四川成都 60071；2四川公路橋梁建設集團有限公司，四川成都 60071）

引言

懸索橋的結構自重和車輛荷載都是通過吊索傳遞到主纜上，而其傳遞的有效性都是通過安裝在主纜上的索夾來實現，因此，索夾的可靠性直接影響懸索橋全橋的安全性。

相對于國內結構牢固但笨重的索夾，在國外的懸索橋索夾設計時，往往考慮的是如何在滿足受力條件的同時如何減輕索夾的重量。所以，比國內鑄鋼索夾輕巧的焊接索夾應運而生。

焊接索夾的優點是：輕巧，便于安裝；缺點是：剛度小，變形大。焊接索夾的缺點，會導致的上下兩半塊索夾間縫隙過小，不利于后期張拉，進而使拉桿無法對索夾施加足夠的拉力，最終導致索夾抗滑力不足的嚴重問題，本文將針對解決此問題進行闡述。

1 工程簡介

Halogaland大橋位于挪威北部納爾維克，該橋采用空間主纜構造的非自錨式懸索橋，主纜采用預制平行絲股工藝（PPWS），每根主纜含 40根主纜索股，在Karistranda岸側邊跨每根主纜還包含兩根背索，另外一側邊跨每根主纜還包含四根背索，故全橋包含80根通長主纜索股及12根背索，通長索股規格為127-5.96，背索索股規格為91-5.96。主跨1145m，橫截面為非對稱鋼箱梁。全橋由丹麥COWI公司設計

2 焊接索夾簡介

全橋共110個索夾，其中C1索夾38個，每個索夾長度700mm，重量449.9kg；C2索夾36個，每個索夾長度900mm，重量551.5kg；C3索夾36個，每個索夾長度1100mm，重量667.3kg。由越南IMECO公司加工制造,索夾采用焊接，材質為：G20MN5+QT(NS-EN 10293)。

一個索夾分為上下兩個半圓，通過M30不銹鋼螺桿連接，其中一個C1索夾需要12根M30不銹鋼螺桿，一個C2索夾需要16根，一個C3索夾需要20根。

圖1 C1、C2、C3索夾立面圖

每根索夾M30拉桿設計張拉力為275KN，安裝并張拉完成后索夾上下兩半塊縫隙為20mm左右。

圖2 索夾斷面圖

3 實際安裝情況

索夾在設計位置安裝并張拉完成以后實際縫隙大部分低于10mm，最小的甚至為 4mm。由于在吊梁及橋面鋪裝完成后主纜直徑會變小，因此還需要張拉索夾，但是根據西南交大計算的結果來看，4mm的縫隙已經不能滿足條件。

圖3 索夾張拉完成后的縫隙

4 解決方法

通過與設計院的溝通討論，采用在索夾和主纜之間墊3mm的弧形鋼板來解決縫隙過小的問題。通過西南交大計算，只是針對索夾縫隙小于8mm的索夾墊鋼板。全橋小于8mm的索夾C1共計34個，C2共計30個，C3共計31個。

4.1 弧形墊板的設計與加工

弧形鋼板采用材質為S355厚度為3mm的鋼板，將鋼板在工廠加工成與半塊索夾內壁完全一樣形狀，即：加工成直徑為470mm的半圓，長度為對應C1C2C3索夾長度，兩個半圓鋼板組合成整圓時預留20mm的縫隙。形狀如圖所示：

圖4 索夾墊板斷面圖

墊板加工完成以后在墊板內外側進行噴砂處理，增大墊板的摩擦系數。加工完成后的墊板如下圖所示：

圖5 索夾墊板噴砂效果圖

4.2 弧形墊板的安裝

墊板安裝時上下兩塊墊板繞主纜同時旋轉一定角度，確保上下兩塊墊板應完全覆蓋索夾的縫隙，防止主纜從索夾縫隙里鼓絲。

圖6 索夾墊板安裝示意圖

對縫隙小于 8mm的索夾墊鋼板重新安裝以后，索夾的縫隙增大普遍能增加8mm左右，最小的縫隙為12mm，最大縫隙16mm，滿足后期對索夾的張拉要求。

圖7 索夾墊鋼板前后縫隙對比圖

5 墊鋼板后的索夾摩擦試驗

5.1 試驗目的

檢測主纜抗滑移試驗下墊鋼板后索夾極限抗滑摩阻力及抗滑摩阻系數。

5.2 試驗設計及內容

（1）抗滑移試驗直接在中跨側終緊纜以后的主纜上進行。

（2）試驗采用C2索夾作為目標索夾，C3索夾作為止動索夾。

（3）在C2和C3之間安裝兩個頂推鋼結構，并在鋼結構之間安裝8臺60T千斤頂。

（4）試驗內容:

表1 試驗內容

5.3 試驗說明

在距離塔頂附近中跨側主纜上安裝制動索夾和試驗索夾各一只，在兩只索夾之間安裝8臺60T液壓油缸千斤頂，用液壓油缸千斤頂產生的頂推力模擬索夾在拉索上的滑動力，其值由油壓表測讀。當頂推力逐漸增大，直至試驗索夾開始滑移時的推力值，就是索夾與主纜之間的最大抗滑摩阻力。試驗索夾的滑移通過百分表來檢測。每組試驗應在主纜的不同位置完成。