開州湖特大橋纜索吊裝系統設計與安裝方案探討

摘" 要：纜索吊系統具有跨徑大、運輸空間范圍廣的優點，是山區千米級跨度橋懸索橋施工的主要吊裝設備。貴州省大跨度懸索橋開州湖特大橋采用纜索吊單側起吊系統，完成鋼桁梁的運輸與安裝施工，通過對纜索吊系統設計與安裝方案探討，總結纜索吊應用的難點，為其在大跨徑懸索橋建設中的應用提供參考。

關鍵詞：懸索橋；纜索吊；設計方案；安裝方案；單側起吊

中圖分類號：U443" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）21-0113-04

Abstract： The cable crane system has the advantages of long span and wide transportation space， and is the main hoisting equipment for the construction of suspension bridge of kilometer span bridge in mountainous area. The Kaizhou Lake Bridge， a long-span suspension bridge in Guizhou Province， has completed the transportation and installation of the steel truss girder by using the cable lifting system on one side. Through the discussion on the design and installation scheme of the cable crane system， the difficulties in the application of the cable crane are summarized， which provides a reference for its application in the construction of long-span suspension bridges.

Keywords： suspension bridge; cable crane; design scheme; installation scheme; unilateral lifting

開州湖特大橋位于貴州省江口至都格高速公路段內，兩岸分別位于貴州省開陽縣米坪鄉大坪村（甕安岸）與開陽縣馮三鎮墮秧村（開陽岸）內，全長1 257 m，橋面寬度為27 m，橋位位置水深63.2 m，最深可達91.9 m。主橋為雙塔單跨鋼桁梁懸索橋，主跨1 100 m，總重約9 600 t。開州湖特大橋橫跨洛旺河峽谷，洛旺河峽谷是典型的寬緩狀“V”形谷，天氣以風大、多雨霧為主，對裝吊系統精度的要求較高。在大跨徑懸索橋建設中，纜索吊裝系統以跨越距離大、吊裝范圍廣的優勢，成為了懸索橋鋼桁架與橋面的吊裝施工的首選方案[1-2]。表1總結了我國采用纜索吊技術施工的典型懸索橋，包括貴州省內的北盤江大橋與金沙江大橋、清水河大橋和龍江大橋。可見，纜索吊系統與技術適用于千米級跨徑懸索橋的吊裝施工。根據大橋所處地形及地質條件，開州湖特大橋項目采用纜索吊裝系統完成鋼桁梁的運輸與拼裝施工。

1" 纜索吊系統設計方案

開州湖特大橋項目纜索吊裝系統選用雙塔三跨方案，跨徑組合為294 m+1 100 m+136 m，設2組主索，2組主索的中心間距為13.5 m，單組為13根（Ф62×37S+IWR）鋼絲繩，每根破斷拉力為2 680 kN的鋼絲繩。纜索吊共設置2組起吊，設計吊重250 t，單組125 t。纜索系統布置立面圖如圖1所示。開州湖特大橋纜索吊主要設計參數見表2。

1.1" 塔頂索鞍布置

本項目中纜索吊系統不單獨設置主索塔，而是利用開州湖特大橋的錨錠與門式鋼筋混凝土索塔，在鋼筋混凝土索塔頂部鋼筋混凝土上橫梁上安裝索鞍，在澆筑鋼筋混凝土橫梁時預埋必要的預埋件，預埋件與墊梁連接，索鞍與墊梁連接，所有連接均采用焊接的方式，橫梁頂索鞍布置圖與其實物如圖2所示。

1.2" 錨碇

分別在索塔后方294 m及136 m處的懸索橋主纜錨碇上布置兩組承重索錨碇，在澆筑主纜錨碇鋼筋混凝土時預埋必要的錨固件，主索通過錨固輪與預埋件連接，具體連接方式如圖3所示。

1.3" 起重裝置

起重裝置包括跑車、上吊具及下吊具3部分，其中行跑車與上吊具組裝成一體；下吊具與懸轉吊鉤組裝成一體；共設置2組起吊，設計吊重250 t，單組125 t。起重裝置中跑車與上吊具結構與實物如圖4所示。

1.4" 旋轉吊鉤

旋轉吊鉤可以實現鋼梁在空中旋轉90°，主要組成部分為動力提供裝置、旋轉軸及軸承、扁擔、分配梁、萬向鉸、掛鉤及姿態調位裝置，旋轉吊鉤結構與實物圖如圖5所示。

1.5" 卷揚機

卷揚機由牽引卷揚機、起重卷揚機、臨時安裝卷揚機3部分組成。全橋設2套纜索吊機系統，卷揚機全部布置在甕安岸，布置數量為：牽引卷揚機4×30 t、起重卷揚機4×15 t。卷揚機具體布置如圖6所示。

2" 纜索吊系統安裝方案

開州湖特大橋項目采用纜索吊裝設備進行鋼箱梁水平及垂直運輸，將待安裝構件運輸到安裝處進行就位、安裝，并將懸索橋的錨碇與門式索塔作為纜索吊裝設備的錨碇、索塔。根據項目的地質、地形及橋型、構件重量特點，采用2×125 t的固定式纜索起重機。纜索設備總體安裝內容包括索鞍、跑車、牽引索及起重索等設備安裝，具體安裝流程如圖7所示。

首先在塔頂橫梁上布置固定式的主索索鞍，采用塔吊將底部分配梁、連接與墊塊橫梁、起重索與牽引索轉向輪結構及主索導向結構等構件分散吊至塔頂安裝。跑車縱向放置于甕安岸主塔頂6 m×2.5 m的型鋼拼裝工作平臺上，調整至后輪輪軸高度與主索空載垂度相適應。牽引索采用2根Ф40 mm鋼絲繩，兩岸牽引索按照主錨轉向輪—索鞍轉向輪—跑車牽引輪—索鞍轉向輪—主錨轉向輪—索鞍轉向輪—跑車牽引輪—索鞍轉向輪—主錨的順序，繞過卷揚機后兩繩頭對接，完成“走8”布置。主索空索調整完成后，可安裝跑車牽引索。主索采用Ф62 mm鋼絲繩，單根長度1 620 m，共26根。主索橫跨兩側索塔后，錨固于兩側錨碇錨固輪上，在甕安岸錨碇位置處采用一端收緊的方式。采用過河牽引索循環系統完成主索牽引過河，由于施工現場地形復雜、交通條件差的限制，纜索吊系統所有主索全部由甕安岸向開陽岸牽引。主索牽引完成后，采用單根分級收緊方式調整主索，利用卷揚機（15 t）與滑車組在甕安岸對主索進行調整，至設計標高后固定主索。起重索采用4根Ф32 mm鋼絲繩，牽引索安裝完成后安裝起重索，起重索安裝前需將下吊點進行臨時放置。主索、牽引索與起重索等結構用鋼絲繩的基本參數見表3。

纜索吊系統安裝完成后，需進行試吊，檢查纜索吊裝系統中是否存在問題，確保安全施工。試吊檢測采用逐級加載全工況運行的方法，實測其受力、變形數據，并對數據進行分析、評估。項目中試吊加載程序按四級進行，即設計荷載的50%、100%、110%、125%，并在跨中停留，測量主索的垂度。最后一級荷載只需完成起吊及離地面3 m內的垂直運輸即可。試吊過程主要工作包括試吊觀測、垂度觀測、塔偏觀測與錨碇位移。安排專人負責觀測確保試吊工作安全順利地進行；采用全站儀測量主索跨中仰角來計算實際初始垂度、吊重后實測跨中垂度；利用全站儀測量塔偏位；觀察錨碇位移、錨碇處預埋件變化情況；填寫試吊驗收表，完成試吊。

3" 纜索吊施工難點

開州湖特大橋建設過程中鋼梁拼裝桿件數量多，因此，纜索吊投入大型卷揚機數量較多，承重索線型控制要求高，纜索吊預埋錨固件安裝和承重索錨固等均是受力的重要部位，應建立對應的安全與質量檢測方案，進行重點監測。鋼梁拼裝屬于高空作業，拼裝中起重吊裝次數多，且拼裝過程存在交叉施工，為確保鋼梁拼裝安全，應建立高效率的纜索吊裝方案及對應的指揮、協調方案。同時，鋼梁由甕安岸單側整體起吊運輸千米，最大起重重量近250 t，橫跨洛旺河峽谷運輸安裝就位，安全風險極高，特別是開陽岸鋼梁，纜索吊爬坡吊運至待安裝位置，對纜索吊性能是一個考驗。

4" 結束語

開州湖特大橋橫跨洛旺河峽谷，地處貴州黔北山地，結合地形及地質條件，采用纜索吊系統，由甕安岸單側起吊完成鋼箱梁運輸與安裝，利用懸索橋的錨碇與門式索塔作為纜索吊裝設備的錨碇、索塔，降低了構件安裝費用。通過對纜索吊單側起吊系統設計與安裝方案的討論，總結了纜索吊在懸索橋施工中應用的難點，為纜索吊系統在大跨徑懸索橋建設中的應用提供參考與借鑒。

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