纜索吊裝施工法蘭盤連接加固措施研究

彭 松

(重慶交通大學，重慶 400000)

0 引 言

纜索吊裝施工法作為橋梁施工中一種比較常見的施工方法，隨著我國公路橋梁建設的快速發展，其施工工藝不斷改進和完善，被廣泛應用于大跨度拱橋施工中。塔架結構作為纜索吊裝系統中關鍵的一部分，通常采用立柱標準節段通過法蘭盤連接拼裝成整體，法蘭盤質量的好壞直接決定了整個纜索吊裝系統的穩定性和安全性。但是，實際施工中，法蘭盤質量往往達不到施工質量要求，存在脫空、鼓包等問題，在施工過程中存在一定的安全隱患。本文以團結特大橋纜索吊裝施工項目為工程背景，主要針對塔柱系統法蘭盤連接存在脫空問題后，通過采用焊接碼板的方式加固連接，以達到安全施工的目的，可為同類型塔架問題提供參考依據。

1 工程概況

團結特大橋主橋安裝采用無支架纜索吊裝工藝、斜拉扣掛懸拼施工，吊塔與下塔柱分離布置。纜索吊裝系統由吊裝塔架支承系統、承重主纜系統、起吊跑車運行系統及錨碇錨固系統組成；斜拉扣掛系統由主拱圈扣掛系統、下塔柱(利用兩岸交界墩)和下塔柱平衡穩定系統三部分組成，其中主拱圈扣掛系統由拱圈上錨固點、鋼鉸線扣索組成，下塔柱平衡系統由地錨及鋼絞線背索組成，扣索及背索的張拉端均設置在下塔柱上。纜索吊裝系統布置如圖1所示。

圖1 纜索吊裝系統布置圖

塔柱主要由上塔柱與下塔柱組成，上塔柱與下塔柱采用4根外徑500 mm，壁厚為16 mm的鋼管組拼而成。上塔柱與下塔柱通過涂刷不用顏色的面漆進行區分，上塔柱與下塔柱之間通過活動鉸連接。

2 塔柱法蘭盤連接問題

纜塔系統通過各個塔架立柱節段拼裝而成，分為標準節段、調節節段、錨箱節段和轉換節段。立柱均采用4根500×16 mmQ345c鋼管，上、下均設置20 mm厚法蘭盤，通過12個M24高強度承壓型螺栓連接。各階段連接如圖2所示。

圖2 節段立柱連接示意圖

由于受到材料、制造工藝、器具運輸、安裝工藝等因素影響，在實際的施工過程中發現法蘭盤存在脫落的問題，導致兩節段法蘭盤連接平面不水平，12個高強螺栓無法全部安裝，使得兩節段間連接強度不滿足施工要求，若采用全部更換問題法蘭盤的措施，則需耗費大量時間，延長工期，同時也會提高工程造價。為了解決這一問題，采用在問題法蘭盤四周焊接碼板的方式來加固連接，使其達到強度滿足施工要求。

3 建模計算

本文采用大型有限元專業分析軟件ANSYS子模塊Workbench進行建模計算，驗證采用此加固方法是否可行。為簡化建模，本文僅取出一根塔架立柱進行分析。

首先使用CAD軟件建立塔架立柱3D模型，在建模時，為了使計算結果偏安全，讓上下兩節段立柱完全脫空，在法蘭盤四周均勻焊接6塊碼板進行加固。碼板均采用30 mm厚度的Q345鋼板。碼板布置如圖3所示。

圖3 碼板加固示意圖

將CAD中建立的3D模型導入到Workbench中進行計算。使用網格劃分功能，將構件網格劃分為50 mm，添加約束條件和荷載。添加荷載的數值大小通過Midas/civil整體模型中提出換算得到，如圖4所示。所需參數設置完成后，軟件開始計算，計算得到構件最大位移結果和應力結果如圖5、6所示。

圖4 立柱計算示意圖

圖5 位移計算結果

圖6 應力計算結果

通過計算結果可知，構件最大變形為3.54 mm，焊接碼板處應力最大為280 MPa小于Q345鋼材規定的300 MPa，均滿足規范要求。結果證明采用焊接碼板加固問題法蘭盤的方法可行，能滿足施工要求。

4 結 語

纜索吊裝施工工藝越發成熟，大量被應用于大跨徑鋼管混凝土拱橋施工中，法蘭盤作為塔架立柱連接最常用的方式之一，在橋梁建設中必不可缺。在施工過程中，法蘭盤出現脫空、鼓包等問題不可避免，本文采用焊接碼板的方法來加固法蘭盤，從而使其能滿足施工要求。計算結果表明，采用焊接碼板加固法蘭盤的方法是可行的，能使存在問題的法蘭盤滿足施工要求，節省了施工成本和工期，可為同類型塔架問題提供參考依據。