懸索橋裝配式主塔門架設計與應用

王小祎

(四川路橋華東建設有限責任公司， 四川 成都 610200)

0 引言

近年來，懸索橋因其超強的跨越能力和優美的結構造型獲得了大量的研究與應用。因而對懸索橋的施工帶來了更大的要求。

主塔門架是懸索橋施工過程中最重要的臨時設施之一，其主要作用是主索鞍各構配件的吊裝及索股牽引橫移。

1 工程背景

湖北省白洋長江公路大橋是宜昌至張家界公路在湖北省宜昌市境內跨越長江的通道。宜張高速公路宜昌段是湖北省“753”骨架公路網中規劃縱6線——鄖縣至五峰高速公路的重要組成部分。主橋為主跨1000m的單跨懸索橋，跨江主橋主纜跨度布置位276m+1000m+296.5m。

主索鞍由主索鞍系統和格柵系統組成。主索鞍系統由鞍體、上下承板、安裝板等組成，最大吊裝重量為主索鞍的較大半個鞍體，重量約58t，吊裝尺寸（順×橫×高）為3.8m×3.82m×3m；最大吊裝尺寸為格柵系統，由格柵及反力架構成，為鋼板組焊件，單件重28.76t，最大吊裝尺寸（順×橫×高）為9.715m×3.82m×2.81m。

2 主塔門架的設計

根據門架的用途，本著安全、經濟、適用、方便的原則，將門架設計成鋼桁架形式，各構件之間主要采用型鋼法蘭形式連接，為了增強門架整體穩定性，門架上設計了單側側向支撐。塔頂門架設計吊裝能力按主索鞍單件最大設計重量約58t控制。塔頂門架示意圖見下圖：

主塔門架總體布置圖

2.1 主桁片設計

主塔門架主桁架高度8.3m，頂部縱梁長18.0m，懸臂長度為9.1m。縱梁采用HW400×400×13×21型鋼組合形式。立柱、懸臂大斜撐、橫撐、斜撐、縱梁之間連接節點在工廠加工成整體，桿件兩端用型鋼法蘭連接。

2.2 柱腳設計

塔頂門架前斜撐及立柱為400×400×13×21型鋼。門架柱腳與混凝土之間采用剛性整體式柱腳連接，主要由底板、加勁肋、錨栓及錨栓支承托座等組成，各部分的板件具有足夠的強度和剛度，相互間采用焊接連接。

2.3 門架橫梁設計

在主索鞍吊裝階段，分別在門架的前端和后端及前后端之間設置橫向聯系將中側和邊側桁架連接成整體門式鋼架結構。橫梁采用HW400×400×13×21型鋼，通過型鋼法蘭與左右側縱梁上預留接頭連接。在前端橫梁上焊接定位板安裝φ24楔套作起吊鋼繩固結端，后端橫梁布設定滑輪作起吊鋼繩轉向輪。

2.4 起吊系統設計

主塔門架起吊系統采用JKB10卷揚機受力抬吊，由縱移天車、起吊滑車組和起吊卷揚機組成。縱移天車橫梁為2HW400×400×13×21組合型鋼，一根橫梁由兩根焊接H型鋼通過加勁肋連接成整體。天車橫梁兩端放置在位移小車上，在門架縱梁頂的[36b槽鋼軌道上行走。天車橫梁中段懸掛6輪80t定滑車，通過φ24起吊鋼繩繞12線與下端6輪80t動滑組形成起吊滑車組。φ24起吊鋼繩一頭通過門架前端橫梁的楔套進行固定，牽引頭繞過門架后端橫梁的轉向輪進入布設在承臺上的10t卷揚機。

2.5 型鋼法蘭連接設計

門架各桿件的連接采用型鋼法蘭連接，節點處在工廠加工法蘭接頭。具體結構形式如下圖所示。

HW400×400×13×21型鋼法蘭由1塊底板和12塊加勁板焊接而成，其中底板開16個φ24螺栓孔。HW200×200×8×12型鋼法蘭由1塊底板和10塊加勁板焊接而成，其中底板開10個φ24螺栓孔

3 門架系統的安裝

現場F0/23B塔吊在塔頂最遠端吊重能力為7.5t，近端吊重能力為10t，可考慮組合件拼接后起吊，滿足以上構件的吊裝要求。

3.1 門架的加工

為了保證門架加工質量，門架擬在廠內加工經試拼后運往施工現場以型鋼法蘭方式連接。

3.2 門架的拼裝

門架加工完成并通過驗收后，將桿件及其零部件運往工地準備拼裝。拼裝前對門架構件的數量及質量進行全面清查，對裝運過程中產生的缺陷和變形的桿件，按有關規定予以矯正、處理，符合要求后，方得使用。經矯正、處理后仍不符合要求時，予以更換。塔頂門架用塔吊拼裝，在吊裝前，現場把順橋向兩根立柱及所涉及平聯及斜撐提前拼裝焊接完成，懸臂斜撐及平聯焊接完成。吊裝時首先吊裝靠近橋軸線已拼裝好的組拼件與柱腳相連，并保持其垂度，拉好抗風繩，然后吊裝邊線側的已拼裝好的組拼件與柱腳相連，并保持其垂度，最后吊裝兩側已拼裝好的組拼件和橫向型鋼，通過螺栓進行連接；最后在吊裝縱梁及位移小車，進行卷揚機等相關工作的布設。

3.3 起吊、行走系統安裝、調試及荷載試驗

塔頂門架拼裝完成后，在門架上弦桿頂面設置軌道、平車等行走系統；在兩岸承臺頂面分別布置提升卷揚機，安裝提升系統，并對整個吊裝、行走系統進行系統檢測、調試，檢查整個系統全長范圍內有無絞繞或其它設備故障，確保所有機具設備安全、正常工作之后，進行超載提升試驗，進一步檢查門架及吊裝提升系統的安全和運行情況，為正式吊裝索鞍作好充足的準備。

門架的荷載試驗分4次完成，加載的重量分別為設計吊重的80%，100%，110%和125%，其中80%和125%加載時為靜載試驗，100%和110%加載時做動載試驗，確保提升系統、剎車系統工作正常，并且在每次試吊過程中作門架變形觀測。

4 結語

主塔門架為作為懸索橋施工的重要臨時設施之一，隨著懸索橋的大量建設，工藝越來越成熟，需要對施工臨時設施進行通用性設計，以便先后施工多座懸索橋時能免節約材料，節省成本。

本項目主塔門架各桿件間采用型鋼法蘭連接，既使門架的安裝更加方便，又能增加門架的使用次數，在多次攤銷時降低施工成本。