某懸索橋300 t纜載吊機機構組成及安拆工藝分析

紀長春

（中交二航局第一工程有限公司，湖北武漢432200）

0 引言

目前懸索橋已發展成大跨度橋梁建設（1 000 m以上的）優先考慮的橋型，隨著懸索橋架設跨度的不斷增大和普及，懸索橋箱梁架設將越來越困難，研究一系列能適應各種地形的架設方法就很有必要。纜載吊機作為懸索橋箱梁的主要架設裝備，也越來越多地應用到實際施工當中，因此其安裝方式也影響到了整個工程的順利完成，本文主要介紹了一種300 t纜載吊機的機構組成及安拆工藝。

1 工程概況

某工程為雙塔懸索橋，主橋跨度為580 m，大橋錨碇分別為重力錨、隧道錨；其鋼箱梁最大吊裝節段27.8 m×13 m，重約153.7 t；纜載吊機跨度為25.8 m，吊裝時最大荷載為165 t（含梁重、吊具、滑車組等），采用單臺纜載吊機通過分配梁四點吊裝鋼箱梁，纜載吊機為液壓卷揚機提升式，安裝方便，提升能力較大，能滿足該橋鋼箱梁施工的要求。

2 纜載吊機簡介

2.1 機構組成

如圖1所示，纜載吊機由梁體結構、起升機構、行走機構、索夾跨越系統等組成。

2.2 設備性能

纜載吊機的性能參數主要如下：整體提升能力300 t；工作最大坡度21.4°；平均行走速度2 m/min；提升速度2 m/min；下落速度2 m/min；運行行走速度0.5 m/min；提升高度90 m；工作風速25 m/s；抗風風速55 m/s；最大輪壓力17 t；最大下滑力30 t。

圖1 纜載吊機結構示意圖

2.3 行走、固定

纜載吊機在主纜上行走采用“跨步方式”。在塔頂沿縱向各備一臺牽引能力100 kN卷揚系統，作為吊機沿主纜向上行走的動力和向下行走的限制裝置，通過滑輪組、導向滑輪和固定于索夾的鋼絲繩托輥，連接于卷揚機，另一端錨固在行走系統上。在吊機移動前，收緊卷揚機，解開、收起吊機夾緊和抗剪裝置，直至完全懸空，逐漸將吊機荷載轉換至行走輪上，操作吊機沿主纜行走一個循環行走，重新落下夾緊裝置及抗剪裝置至主纜上。

纜載吊機行走至吊裝位置后，利用鎖定裝置固定在主纜上，鎖定裝置由三部分組成：（1）通過吊機兩端梁承壓-夾緊機構夾住主纜；（2）拉緊輔助移動卷揚系統；（3）在鄰近索夾兩側安裝調整墊片、抗剪塊及頂緊螺栓，頂緊索夾。

2.4 牽引系統

2.4.1 導輪組及滑輪組的布置

在靠近主塔側第一個索夾處安裝一個導向拖輪組3，牽引系統的定滑輪安裝在纜載吊機前方的第一個索夾處，在纜載吊機前第三個索夾處安裝導向拖輪組1，滑輪組與主纜鉸接，以便于調節鋼絲繩與滑輪之間的夾角達到理想狀態。將導向滑輪組2安裝在導向拖輪組1、3之間，且每隔2～3個索夾安裝一個導向滑輪組2。具體布置詳如圖2所示。

圖2 牽引、提升系統立面布置圖

2.4.2 牽引鋼絲繩纏繞

纜載吊機牽引鋼絲繩采用8倍率，鋼絲繩的規格型號根據現場實際情況選用φ22鋼絲繩，鋼絲繩從10 t卷揚機中放出后經過貓道上布置的導向滑輪組后纏入牽引定滑輪組以及牽引動滑輪組。

2.5 提升系統

2.5.1 導輪組及滑輪組的布置

提升系統在貓道上所需布置的導向滑輪組與牽引系統的一致，不同之處在于提升在塔頂門架處需布置一直徑為710 mm的轉向輪。具體布置詳如圖2所示。

2.5.2 提升鋼絲繩纏繞

提升卷揚機采用主纜牽引系統所用250 kN卷揚機，卷揚機布置與主纜牽引系統卷揚機布置一樣。

纜載吊機提升鋼絲繩采用6倍率，鋼絲繩的規格型號選用φ36鋼絲繩。將φ36鋼絲繩穿過塔頂門架轉向輪后經過貓道上布置的導向滑輪組，纏入提升定滑輪組以及動滑輪組。

3 安裝工藝

3.1 纜載吊機安裝

當主纜索夾安裝部分后，纜載吊機在牛軛、官山主塔塔頂主纜上采用塔吊和塔頂門架進行拼裝。根據塔吊起重能力，按行走機構、端梁、主梁、液壓系統、電氣系統、卷揚機順序進行安裝。纜載吊機各主要構件重量如下：承壓裝置443 kg、抱緊裝置111 kg、端梁總成6 853 kg、主梁承重梁5 736 kg、主梁中間段13 800 kg、主梁中間段23 860 kg、牽引機構1 943 kg、起升動滑輪組1 705 kg、起升定滑輪組2 285 kg。

根據纜載吊機安裝位置及現場情況，起重設備擬采用主塔250 t·m塔吊及塔頂門架上2臺10 t卷揚機進行安裝，70 t履帶吊在地面輔助作業的方案。

纜載吊機安裝步驟如下：

（1）將纜載吊機承壓裝置、抱緊裝置、端梁總成拼裝在一起（總重量為7.52 t），通過塔吊提升端梁，通過抱箍臨時固定于索夾位置（即抱箍螺栓不擰緊），并通過塔頂10 t卷揚機將端梁中心緩慢拉至門架下方，用2根φ22鋼絲繩將端梁臨時固定在塔頂門架處，并將抱緊裝置固定主纜臨時索夾上，解除塔吊吊裝鋼絲繩。

（2）從塔頂門架10 t卷揚機放出鋼絲繩，并將鋼絲繩穿過布置在主纜上的導向滑輪組后，纏入牽引定滑輪組以及動滑輪組。

（3）纜載吊機主梁分成四段（兩段端部承重梁和兩段中間梁段），在空地上將纜載吊機中間兩段主橫梁拼成整體，便于整體提升，拼裝的過程中采用扭力扳手進行緊固，檢查高強螺栓是否牢固。

（4）將支座與主梁端部承重梁螺栓，利用塔吊提升主梁端部承重梁（5 736 kg），與主纜上端梁銷軸連接，待銷軸連接固定后，將事先固定在門架上的φ22鋼絲繩以及5 t手拉葫蘆牽至端部承重梁懸臂段用手拉葫蘆與主梁承重梁中間位置連接。

（5）將主梁中間梁段拼裝成一個整體，通過塔吊整體提升纜載吊機中間梁段，將梁段提升至上橫梁處，通過手拉葫蘆將中間梁段調平，在梁段上方掛上鋼絲繩及風纜繩，再起吊至安裝位置，將主梁中間梁段一頭與主梁端部承重梁大致對齊，對齊后先將一頭臨時固定，再將主梁中間梁段另一頭與承重梁對齊固定，然后用高強螺栓以扭力扳手施擰固定。

（6）安裝液壓、電氣系統：電氣系統從上橫梁處接出，沿著主纜布置，在纜載吊機上布置轉輪，方便收放電纜。

（7）先將φ36鋼絲繩從25 t卷揚機內放出，穿過布置在邊跨的導向拖輪組內，在塔頂門架上布置轉向機構，將φ36鋼絲繩穿過塔頂門架轉向輪后經過貓道上布置的導向滑輪組，纏入提升定滑輪組以及動滑輪組。

（8）卷揚機鋼絲繩與吊具連接，完成纜載吊機安裝。

3.2 纜載吊機調試及試驗

纜載吊機調試：（1）根據產品使用說明書，對纜載吊機進行全面調試，保證各種安全裝置的靈敏可靠；（2）根據起重機械試驗規程和生產廠家的試驗方法，配合廠家對設備進行各種試驗；（3）在試驗完成且自檢合格后，報請主管部門進行設備的檢測工作。

纜載吊機在使用前進行靜載和動載試驗，以驗證其性能。試驗采用鋼箱梁加配重塊進行試吊，配重塊采用水箱。靜載試驗采用額定荷載1.25的倍率，動荷載采用額定荷載1.1的倍率進行試吊。

試驗內容：提升系統運行、鋼結構承載能力、連接件應力、控制系統運轉等。

試驗方法：（1）將纜載吊機行走至4#索夾位置處，下放吊具，通過履帶吊將水箱吊至鋼箱梁上，抽水至水箱內至額定載重后，吊具與鋼箱梁連接；（2）仔細檢查纜載吊機各部件的連接情況，確認無誤后，驅動纜載吊提升系統，緩緩垂直提升鋼箱梁；（3）根據提升機構的測力裝置，推算纜載吊機吊點承受的荷載，對纜載吊機各部件進行檢查，并做好記錄；（4）待配重全部由纜載吊機承擔，再次檢查，并做好記錄，配重離開支承面高度控制在10 cm內，并穩定60 min，經檢查一切正常后放下配重；（5）將配重荷載逐步提速至設計提升速度，做動載試驗；（6）試驗時，測量纜載吊機主梁撓度變化。

3.3 纜載吊機拆除

纜載吊機拆除步驟與安裝步驟相反，拆除采用兩臺25 t汽車吊或履帶吊進行作業。纜載吊機拆除步驟如下：

（1）兩臺纜載吊機完成合龍段吊裝后移至SJ22#、SJ24#索夾處；

（2）將吊具下放至鋼箱梁上，解除提升鋼絲繩與吊具之間的聯系，通過25 t卷揚機回收φ36鋼絲繩，拆除提升系統定滑輪以及動滑輪；

（3）拆除液壓、電氣系統，電氣系統沿著主纜回收電纜；

（4）通過兩臺吊車將主梁梁段提住，拆除主梁與端梁之間的聯系，同時起吊主梁至鋼箱梁橋面上，在橋面上主梁拆除連接螺栓，分節段運回至后場；

（5）拆除行走構件上的牽引鋼絲繩與構件之間的聯系，并通過塔頂卷揚機將其收回，拆除牽引系統動滑輪以及定滑輪；

（6）通過25 t汽車吊將端梁提住，拆除抱緊裝置，將端梁提至鋼箱梁橋面平板車上，運至后場。

4 結語

運用纜載吊機架設懸索橋的鋼箱梁，既能保證工程安全和質量，又能確保工程進度，后期也取得了良好的經濟和社會效益。