潮白河大橋牽索掛籃走行輪設計研究

萬成鋼

(中鐵大橋局集團有限公司 武漢 430500)

1 工程概況

徐尹路潮白河大橋位于燕郊國家高新技術產業開發區西部，主橋采用165 m+165 m倒Y形單塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主橋全長330 m，為墩塔梁固結體系。

主梁的基本斷面形式是邊主梁，截面頂全寬27.5 m、截面端面高2.3 m、中心高2.506 m；主梁頂板厚0.32 m，設雙向1.5%橫坡。節段長度為8 m，邊肋寬度為3 m。第2～19號節段采用牽索掛籃現澆施工[1]。牽索掛籃的立面布置見圖1。

圖1 牽索掛籃立面布置圖(單位：mm)

牽索掛籃主要結構由承重系統、懸吊系統、走形吊掛系統、模板系統等組成[2]。走行吊掛系統由掛鉤、平衡千斤頂、走行輪(反力輪)、滑道、牽拉千斤頂和反力座組成[3-5]。

其中走行輪(反力輪)設計單側采用雙走行輪的形式，走行輪直徑400 mm、寬145 mm，輪架高度960 mm。2個走行輪的間距為246 mm，結構布置見圖2。

圖2 走行輪結構布置圖(單位：mm)

2 施工中遇到的問題

該牽索掛籃有4個走行輪，一側設2個，在走行過程中，發現每2個走行輪中的1個走行輪有傾斜現象，耳板連接板局部焊縫撕裂，走行輪單側咬邊，耳板存在磨損現象，走行輪滾動困難。經過測量，走行輪單側20 mm厚連接板焊縫撕裂長度為50 mm左右?，F場照片見圖3。

圖3 焊縫撕裂及咬邊示意圖

3 原因分析

走行輪一側共2個，一個出現焊縫撕裂，而另外一個幾乎脫空，說明只有1個走行輪受力，與設計的2個走行輪共同受力的情況不符。經分析，導致走行輪單個受力有以下因素。

1) 連接銷孔制造精度不達標。通過現場實際測量，2個走行輪銷軸圓心位置高度不一致，導致走行輪4個連接銷孔不同心，目測最大偏差約8 mm，連接銷孔照片見圖4。同時，鏜孔不圓滑，孔邊粗糙，也是2個走行輪不能共同受力的主要原因之一。

圖4 連接銷孔現場照片

2) 局部板件焊接不到位。經現場檢查發現走行輪兩側耳板連接板未焊接，使得兩側耳板面外剛度劇減，走行輪架整體高度較高，寬度小，致使走行輪在偏心受力情況下出現走行輪咬邊現象，導致焊縫撕裂。

3) 已澆段主梁底部不平整。主梁1號塊采用支架法現澆施工，局部主梁底面混凝土不平整，存在錯臺現象，目測錯臺高度15 mm左右。在主梁底部不平整的情況下，很難保證2個走行輪共同受力。

4 走行輪受力計算分析

該牽索掛籃在走行過程中，走行輪(反力輪)反力為482 kN。材料為Q345B，當板厚t≤16 mm時，抗拉壓設計強度為310 MPa，當16 mm

圖5 走行輪計算模型及應力云圖(單位：MPa)

5 設計改造

針對以上情況，為防止走行輪在以后的走行過程中再次出現問題，在掛籃第一次走行到位后，將走行輪拆除，重新進行設計改造。將原設計單側2個走行輪改為1個大的走行輪，并增大走行輪直徑，降低走行輪的寬高比。這樣既解決了2個走行輪較難共同受力的問題，又提高了走行輪的適應性，降低了對制造精度和主梁底部平整度的要求，能更好地滿足施工需要，改造后的走行輪結構見圖6。

圖6 改造后的走行輪布置圖(單位：mm)

6 結語

牽索掛籃走行輪雖然結構形式和受力并不復雜，但仍有許多細節值得注意。單側設置2個走行輪，2個走行輪共同受力，理論上是可行的，但對制造精度和施工質量要求都很高，工程實際中往往難以達到；且0號塊采用支架法施工時，梁底的平整度也較難保證。所以對于牽索掛籃走行輪的設計，除單純的理論計算外，還要充分考慮工程實際，將制造和施工誤差等因素考慮全面。事實證明，牽索掛籃單側設置1個大的走行輪比設置2個小的走行輪效果更好，設計走行輪時宜降低寬高比。

[1] 經柏林,謝華鸞,何雨微.荊州長江公路大橋長平臺牽索式掛籃空間分析及關鍵施工技術[J].華東公路,2004(5):61-63.

[2] 李宗長,唐宏路,張志長.牽索式掛籃設計及施工若干問題的探討[J].交通科技,2005(5)：53-55.

[3] 邱瑞.石家莊倉安路斜拉橋掛籃設計與施工[J].公路,2005(8):32-34.

[4] 鋼結構設計規范:GB 50017-2003[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[5] 劉杰,楊吉新,馬璐珂,等.碳纖維索斜拉橋與鋼索斜拉橋地震響應比較分析[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2016,40(3):462-465.