跨纜吊機在大跨徑懸索橋大噸位鋼梁起吊中的應用

曲振宇

本文以新田長江大橋鋼箱梁吊裝施工為依托，就跨纜吊機的工作原理、選型和施工中各工序進行分析，介紹關(guān)于跨纜吊機在大跨徑懸索橋大噸位鋼梁起吊中的應用及注意要點。

一、引言

鋼箱梁吊裝是懸索橋施工的重要施工階段，目前常見的鋼箱梁吊裝方法為跨纜吊機法、纜索吊機法和浮吊法三種吊裝方式。新田長江大橋橋址區(qū)具有“兩高、一陡、一深”的獨有特點，即：塔高、鋼箱梁吊裝高度高、岸坡陡峭及河道水深。為實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)施工，結(jié)合施工現(xiàn)場地理情況選用跨纜吊機法進行鋼箱梁吊裝施工。

二、依托工程概況

新田長江大橋主橋鋼箱梁采用流線型扁平鋼箱梁，梁高3.0m，寬30.5m（含風嘴）。全橋鋼箱梁共計57個梁段，鋼箱梁最重梁段為225.6t。大橋橋址位于三峽上游，三峽蓄水后運行水位變幅約為145~175m，工程水段較深。

新田長江大橋采用先跨中梁段向索塔方向?qū)ΨQ吊裝，南北岸對稱施工，然后完成岸坡段鋼箱梁蕩移并吊裝，最后安裝合龍段的鋼箱梁吊裝方式進行施工。

三、跨纜吊機的選用

1.跨纜吊機簡介

跨纜吊機是以主纜為支撐，能夠在主纜上移動行走，且能夠跨越索夾，垂直提升加勁梁的懸索橋?qū)Ｓ闷鹬卦O備。單臺跨纜吊機主要由一個主橫梁、兩個主纜行走模塊、兩套提升索股千斤頂、液壓驅(qū)動卷揚機、鋼箱梁吊具、中央控制系統(tǒng)、動力模塊、2套吊機移動索股千斤頂?shù)炔糠纸M成。

工作原理：跨纜吊機行走是通過行走千斤頂和行走腳交替配合，完成吊機行走；跨纜吊機提升工作依靠布置在尾端模塊的連續(xù)千斤頂實現(xiàn)，通過千斤頂上下夾片交替開合完成鋼箱梁吊裝工作。

2.跨纜吊機的選用

跨纜吊機的起重能力大，可進行鋼箱梁的整體階段和鋼桁梁的主體階段吊裝，施工速度快。跨纜吊機最大的特點是只能空載時移位，重載時定點垂直吊裝。

根據(jù)跨纜吊機工作結(jié)構(gòu)特點，要求橋位具備一定的水上運輸條件，如跨越長江或海峽等通道大跨徑懸索橋。不同于與纜索吊機的是，纜索吊機使用時需要單獨布設柔性鋼索作為大跨距架空承載構(gòu)件，供懸吊重物的載重小車在承載索上往返運行，主要適用于山區(qū)或者峽谷地理條件的鋼箱梁或鋼桁梁吊裝作業(yè)。新田長江大橋位于長江黃金航道，有很好的水域工作面及運輸條件，因此選用D500全液壓跨纜吊機作為鋼箱梁吊裝設備，D500全液壓跨纜吊機最大額定起重量為500t，新田長江大橋鋼箱梁最重梁段為225.6t（實際吊裝載荷為250.8t，相當于跨纜吊機額定載荷的50%），從而保證了吊裝需要，不僅節(jié)約了成本，而且保證了安全要求。

四、跨纜吊機的應用

1.地面試驗

跨纜吊機進場后，在正式投入使用前，需進行試拼裝、行走和荷載試驗。通過對每臺跨纜吊機的安裝質(zhì)量、運行狀況及加載試吊（對拉）試驗，進行全面檢查該設備的設計、加工制造、改造及配套裝置等是否達到設計技術(shù)性能及質(zhì)量要求，是否滿足實際施工的需求，以檢驗跨纜吊機的整體可靠性、安全性，確保在鋼箱梁吊裝施工中，實現(xiàn)安全、高效施工。

（1）空載試驗

空載試驗主要檢測整體結(jié)構(gòu)主要幾何尺寸、聯(lián)結(jié)件關(guān)聯(lián)狀況、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、整機頂升的檢測與行走狀況等。選取合適場地進行試驗墩布置，依據(jù)跨纜吊機結(jié)構(gòu)尺寸設置8個內(nèi)設置φ10mm鋼筋的C40混凝土試驗墩。

待試驗墩達到強度后依次安裝試驗支架，行走模塊，尾段模塊和插入段，中間段模塊等。安裝完成后進行試驗檢測，試驗檢測內(nèi)容主要包含主桁結(jié)構(gòu)檢測和行走機構(gòu)檢測。

其中主桁結(jié)構(gòu)檢測：主纜兩尾段銷接板中心距離、兩臺提升千斤頂間距離、主桁與相關(guān)聯(lián)接件狀況、主桁構(gòu)件聯(lián)接狀況。

行走機構(gòu)檢測：荷載轉(zhuǎn)移千斤頂收回后，行走架底部距主纜距離、荷載轉(zhuǎn)移千斤頂頂出后，行走體底部距主纜距離、行走機構(gòu)中行走架與行走體相對滑移狀況、控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)工作狀況。

（2）加載試驗

加載試驗是兩臺294t起重千斤頂按一定比例逐級加載到其（新田長江大橋鋼箱梁最重225.6t，單套吊具12.6t）最大工作荷載的125%進行試驗，即按照加載到313.5t，單次加載10%，逐級加載，每級加載完成后保持10min觀察。在各級載荷狀態(tài)下，分別檢測設定點的變形量和主要桿件的應力。試驗通過在主桁結(jié)構(gòu)設置變形觀測點進行變形觀測，同時在各測試點粘貼電阻應變片，利用應變儀實測各測試點的內(nèi)應力。在各級加載過程中實時監(jiān)測千斤頂錨塊夾片中鋼絞線、扁擔梁錨塊夾片中鋼絞線是否有滑移現(xiàn)象，電器液壓控制系統(tǒng)是否操作靈活可靠、液壓系統(tǒng)是否有滲漏現(xiàn)象。

2.纜上安裝

跨纜吊機在塔頂主要分三大模塊、5個節(jié)段進行起吊安裝，各模塊在起吊到位后采用拼接系桿和拼接板進行連接，三大模塊分別為行走模塊、尾端模塊、桁架模塊。依據(jù)現(xiàn)場起重機起重能力，各模塊可根據(jù)構(gòu)件組成進行適當分解安裝，新田長江大橋采用主塔門架系統(tǒng)+貝雷架+卷揚機組合起重形式進行吊裝，首先進行行走模塊安裝，通過門架內(nèi)側(cè)第一套起吊系統(tǒng)垂直提升跨纜吊機行走模塊，起吊至距離門架立柱低4500mm時就位，啟動門架中心位置卷揚機，將起吊系統(tǒng)下放，將第二套起吊系統(tǒng)與跨纜吊機行走模塊連接，連接完成且固定后，兩套起吊系統(tǒng)同時起吊，第一套起吊系統(tǒng)放繩，第二套起吊系統(tǒng)收繩，最終將行走模塊蕩移至主纜位置，就位后采用手拉葫蘆及鋼絲繩將行走模塊進行臨時固定。然后采用相同吊裝方式完成桁架尾部L型模塊安裝，最后采用抬吊方式完成桁架模塊安裝。

3.吊機行走

跨纜吊機完成上述所有安裝作業(yè)后，進行全面檢查及驗收確認，確認無誤后方可解除原安裝懸掛、保險鋼繩開始向跨中鋼箱梁吊裝作業(yè)指定位置行走。在主纜上坡側(cè)安裝跨纜吊機移動行走防下滑保險反拉鋼絞線錨固裝置。反拉保險鋼絞線錨頭用2根φ36鋼繩錨固于主索鞍或采用錨固裝置固定在索夾上，形成反牽，行走千斤頂采用3根18mm鋼絞線進行牽拉。行走過程中注意對跨越索夾的保護。

4.鋼箱梁吊裝

跨纜吊機行走至跨中指定位置后通過行走腳和臨時抱箍一同固定于索夾處，待首片鋼箱梁定位完成后，下放吊具進行連接。首段鋼箱梁提升后，進行跨纜吊機的試吊，進一步檢測跨纜吊機的工作性能及準備情況是否滿足施工要求。

鋼箱梁吊裝控制主要由跨纜吊機中央控制室的電腦進行，中央控制系統(tǒng)高智能化可實現(xiàn)計算機同步；非同步自動控制，并可在中央控制室內(nèi)通過微機對吊裝過程進行全程監(jiān)控。新田長江大橋鋼箱梁吊裝分深水區(qū)和岸坡區(qū)梁段吊裝，深水區(qū)梁段安裝采用垂直起吊形式，岸坡區(qū)梁段安裝采用跨纜吊機+永久吊索+長吊索方式重力蕩移施工。

5.跨中鋼箱梁吊裝工效分析

表1 一個鋼箱梁梁段垂直吊裝施工工效分析（提升高度85-90m）

表2 船舶定位時間統(tǒng)計

由表1表2可知，鋼箱梁吊裝工效表中跨纜吊機所在位置影響行走時間，水位變化影響吊具下方和提升時間；表2中船舶定位時間為變量，如何提高船舶定位效率和精度是一項重要內(nèi)容，與船長操作水平以及施工天氣情況有關(guān)，經(jīng)過摸索和總結(jié)，采用輔助船等方法，最終將船舶定位時間控制在2~3h。在整個鋼箱梁吊裝過程中，充分利用共同交叉時間，如：吊機更換夾片和船舶定位可同時進行，可節(jié)約部分時間。

五、結(jié)語

新田長江大橋已完成近30梁段的安裝，在鋼箱梁吊裝過程中，跨纜吊機體現(xiàn)出較好的可操作性、適用性、安全性和經(jīng)濟性。整機性能和各項技術(shù)指標滿足了大跨徑懸索橋大噸位鋼梁起吊的各項要求。