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        試析懸索橋大跨度索道安裝新技術(shù)

        2014-10-21 11:36:46張宗華
        關(guān)鍵詞:大跨度懸索橋安裝

        張宗華

        摘要:由于國內(nèi)對大跨徑的懸索橋作業(yè)研究技術(shù)處于起步發(fā)展階段。因此,國內(nèi)與國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)懸索橋工藝研究技術(shù)研究水平存在一定差距。不過,當(dāng)前隨著橋梁建筑市場貿(mào)易準(zhǔn)入制度的入市對接,國內(nèi)關(guān)于懸索橋工藝技術(shù)交流及施工成果也有著顯著提高?;诖耍F(xiàn)代施工企業(yè)應(yīng)能更加強(qiáng)懸索橋的質(zhì)量建設(shè),確保大跨徑懸索橋項(xiàng)目施工在保障技術(shù)研究成果的同時(shí),保證整體懸索橋工藝作業(yè)質(zhì)量,以促進(jìn)懸索橋項(xiàng)目施工能夠盡快早日投產(chǎn),創(chuàng)收高度價(jià)值與社會效益。

        關(guān)鍵詞:懸索橋;大跨度;工藝;安裝;質(zhì)量

        國內(nèi)尚存的大跨徑懸索橋項(xiàng)目非常之多,諸如西陵長江大橋、南京長江四橋、虎門大橋、舟山西堠門大橋等,其施工技術(shù)成果相對可靠,并在國內(nèi)外市場中同類項(xiàng)目的競爭力水平較高。不過,由于大跨徑懸索橋項(xiàng)目的技術(shù)工藝下各道工序作業(yè)存在較多難點(diǎn)與技術(shù)細(xì)節(jié)問題。特別是大跨度懸索橋的主梁拼裝、加勁梁工藝施工等方面,都需要強(qiáng)化技術(shù)的工藝研究,要求能夠保障技術(shù)創(chuàng)新與工藝成果的同時(shí),兼顧項(xiàng)目整體工藝質(zhì)量水準(zhǔn)。因此,文章以大跨徑懸索橋作為闡述視角,就其施工特點(diǎn)、主流工藝流程、以及較新施工技術(shù)法等有關(guān)內(nèi)容展開了必要探究。

        一、大跨徑懸索橋作業(yè)工藝主要特點(diǎn)概述

        (1)由于大跨徑懸索橋的施工要求較高,尤其是主梁拼裝、吊索作業(yè)、梁體施工等的剛度要求存在一定要求差異,也直接導(dǎo)致懸索橋和同類橋梁作業(yè)具備與剛性要求相對應(yīng)的可撓性特點(diǎn),需求整體懸索橋梁幾何變形能力突出。

        (2)幾何工藝結(jié)構(gòu)對溫度指標(biāo)參數(shù)變化較為敏感。

        (3)在工藝作業(yè)階段相當(dāng)重視技術(shù)控制的計(jì)算誤差研究。但凡項(xiàng)目作業(yè)完工以后,對其長度調(diào)整非常困難,一般難以調(diào)整其長度,且吊索長度不能與斜拉橋拉索重復(fù)張拉相比,其長度調(diào)整近乎苛求,多半憑借墊片予以微幅調(diào)整。

        (4)加勁梁的連接相對特殊,一般需要通過上翼緣臨時(shí)鉸接,且要求下翼緣微張,待到加勁梁工藝作序基本吊裝完工后,才對鉸接構(gòu)件進(jìn)行剛性拼裝。在吊裝一些作業(yè)時(shí)期,顫動失穩(wěn)時(shí)的風(fēng)速臨界點(diǎn)可能大幅度低于成橋之后的臨界風(fēng)速。

        (5)通常吊梁和鞍座頂推并不需求同步進(jìn)行工藝。由于塔頂和鞍座位移相對同步,塔桿也就需要承載一定彎矩。因此,如若將塔桿應(yīng)力控制在一定極限允值內(nèi),待吊梁完成一定設(shè)計(jì)高度后,就需要釋放塔桿彎矩一回。

        二、大跨徑懸索橋的一般施工技術(shù)要點(diǎn)研究

        懸索橋的整體框架組織狀態(tài)一般由主纜、主塔、索夾、吊索、加勁梁等組成部分組成一種具備可撓、柔性的懸掛橋梁。通常其關(guān)鍵的承重構(gòu)件是由主纜的軸向受壓狀態(tài)的荷載性能發(fā)揮起到承重作用的。而加勁梁的作用更傾向于受彎內(nèi)力發(fā)揮,強(qiáng)調(diào)的是供交通工具等橋梁結(jié)構(gòu)荷載物的承攬剛性結(jié)構(gòu);對吊索而言,它的作用發(fā)揮和主纜聯(lián)系緊密,主要體現(xiàn)的是主纜的傳力結(jié)構(gòu),從而才能貫通于加勁梁、主纜之間,發(fā)揮出可靠的軸向拉力,確保整體橋梁的柔性可撓以及基本剛性需求。在具體的工藝開工次序研究方面,一般以基礎(chǔ)→主塔→錨碇→懸索→加勁梁主要工序作業(yè)次序?yàn)橹鳌T斠娤聢D1所示。

        1.主塔作業(yè)

        大跨徑懸索項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)高度施工一般都起步標(biāo)準(zhǔn)定在100m之上,因此不論在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初還是在工藝施工階段都非常注重抗風(fēng)的穩(wěn)定性能體現(xiàn)。一般作業(yè)時(shí)主要以鋼筋砼作業(yè)材料為主,在作業(yè)吊裝方法上多采用高塔吊裝,抑或采用爬式吊裝機(jī)具進(jìn)行塔吊工作。在施工技術(shù)難點(diǎn)控制方面基本更傾向于對塔體的出制度及工藝終了時(shí)期的鞍座位置調(diào)整。

        2.錨碇作業(yè)

        錨碇作業(yè)需要以基坑開挖工序作為起點(diǎn),并特別注重澆筑基礎(chǔ)的操作質(zhì)量。這不僅是由于基礎(chǔ)需要完成錨固鋼纜的安裝,需要將后背梁埋于其內(nèi);同時(shí)也因?yàn)楹蟊沉郝裼阱^塊內(nèi),能夠便于鋼纜鉸接。因此,該階段工序作業(yè)重點(diǎn)需要注意:第一,錨桿需要處理,通常需要對其進(jìn)行油氈隔離處理,以有效避免錨固以后和砼構(gòu)件拉裂現(xiàn)象發(fā)生;第二,注重鋼纜股束和前端梁的拼裝連接;第三,鋼纜鞍座安裝工藝質(zhì)量要能夠保障;第四,在對大體積砼予以澆筑時(shí),要對水化熱加以控制,保障工藝質(zhì)量。

        3.臨時(shí)貓道作業(yè)

        用于完成臨時(shí)高空作業(yè)的貓道作業(yè)空中導(dǎo)索安裝同樣重要。僅有高空作業(yè)準(zhǔn)備措施得當(dāng)才能進(jìn)一步保全作業(yè)施工質(zhì)量。一般貓道安裝需要完整并可靠,將貓道索、吊桿、鋼纜股束安裝完成,并要注意整個(gè)貓道體系具備抗風(fēng)穩(wěn)定性能,且貓道的線型宜與索橋的鋼纜懸掛線型結(jié)構(gòu)一致相符。因此,貓道應(yīng)具設(shè)置緊湊、抗風(fēng)性能顯著、結(jié)構(gòu)裝置得當(dāng)、以及能夠配套鋼纜線型結(jié)構(gòu)等工藝特點(diǎn),以便于施工作業(yè)。

        4.架設(shè)鋼纜

        現(xiàn)在絕多數(shù)的懸索橋梁項(xiàng)目的鋼纜架設(shè)方法基本以PPWS為主,而非采用過去傳統(tǒng)意義上的架線法。即是說PPWS法的運(yùn)用,通常強(qiáng)調(diào)的是按照專業(yè)廠商的設(shè)計(jì)法在組織作業(yè)現(xiàn)場完成以上作業(yè)工序施工。同樣,架設(shè)鋼纜也十分對線型控制非??粗兀浼茉O(shè)精度需求的是設(shè)計(jì)模型及相關(guān)數(shù)據(jù)的控制研究;而在夜間對其鋼纜架設(shè)起到的控制效果通常比白天要強(qiáng)得多,這是因?yàn)橐雇頊夭钕鄬^小,對其撓度、跨距、以及拉力等指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行的測量的敏感度可以相對保證,利于其設(shè)計(jì)要求得以實(shí)現(xiàn)。

        5.加勁梁的吊裝

        加勁梁的整體吊裝作業(yè)難度并不高,難的是確保每個(gè)分段的吊裝質(zhì)量及拼接之后的整體工藝技術(shù)穩(wěn)定性。因此,對于砼結(jié)構(gòu)箱梁的工藝質(zhì)量應(yīng)能確保,除卻保障濕接頭的工藝質(zhì)量外,應(yīng)能就穿束、壓漿、張拉等主要作序進(jìn)行工藝研究的同時(shí),嚴(yán)格按照組織設(shè)計(jì)要求進(jìn)行作業(yè),以保障鋼纜線型需求及加勁梁的精度控制要求,包括吊桿與加勁梁的連接性能,以及豎向支座相關(guān)的伸縮裝置安裝等。

        三、懸索橋主梁新型技術(shù)工藝研究

        1.鋼桁梁架設(shè)

        由于大型工藝規(guī)模的大跨徑懸索橋多以鋼桁梁結(jié)構(gòu)應(yīng)用居多,因此對鋼桁梁工藝技術(shù)的新型工藝安裝法研究很有必要。一般其架設(shè)方法主要采用的較新架設(shè)安裝方法包括三類。第一類是單根桿件架設(shè)法,同時(shí)第二類和第三類架設(shè)法分別為平面構(gòu)件安裝以及立體分段架設(shè)。依當(dāng)前大型跨徑懸索橋項(xiàng)目而言,采用何種架設(shè)安裝工藝應(yīng)以實(shí)際項(xiàng)目概況特點(diǎn)進(jìn)行研究后才能確認(rèn)。在早期該類技術(shù)研究比較通透、成熟的國家多以美國、歐洲及日本等國家為主,并且這些國家更傾向于在大型跨徑懸索橋項(xiàng)目施工時(shí)采用立體分段架設(shè)法,當(dāng)然對于某些工藝難度較高的平面部分則穿插采用了單根桿架設(shè)法。不過,不論采用以上哪種鋼桁梁安裝法都應(yīng)能考慮結(jié)構(gòu)受力影響因素,并在實(shí)際施工中予以著重控制。

        (1)單根桿架設(shè)法。當(dāng)腳手架或者主要鋼梁構(gòu)件拼裝完畢以后在鋼桁梁上應(yīng)用桿件順次拼裝的工藝技術(shù)法則為單根桿架設(shè)法。在拼裝時(shí)期,將桿件逐一推進(jìn)安裝,并用拼裝機(jī)具和運(yùn)梁設(shè)施向前穩(wěn)定行進(jìn)安裝,且通常需要在路堤或者腳手架上設(shè)置一個(gè)用于拼裝的臨時(shí)滑道??傮w而言,其運(yùn)用優(yōu)勢在于該方法更傾向于對拼裝好的構(gòu)件進(jìn)行安裝,能夠較好的保障梁作業(yè)段的拼裝效率,避免了高空作業(yè)的時(shí)效性過長。而缺點(diǎn)和短板也比較明顯,則作業(yè)空間有限,總體工期相對較長。

        (2)平面構(gòu)件架設(shè)法。平面構(gòu)件安裝法主要強(qiáng)調(diào)的是構(gòu)件的拼裝過程,且該過程中需要以梁體結(jié)構(gòu)的上部或者下部進(jìn)行節(jié)段劃分,最后將每個(gè)部分的節(jié)段拼裝完畢以后用于組成平面構(gòu)架整體。因此,該工藝拼裝法的應(yīng)用條件要求則是需要結(jié)構(gòu)橫截面及端面能夠直觀并規(guī)則,多用于空間構(gòu)造相對簡單的索橋安裝。

        (3)立體階段架設(shè)法。主要強(qiáng)調(diào)將桿構(gòu)件按照一定流程次序進(jìn)行階段性安裝,然后注重強(qiáng)調(diào)橋下吊裝運(yùn)往高空作業(yè),從而待最后一個(gè)階段完工以后形成一個(gè)有機(jī)整體。該工藝方法優(yōu)勢相對突出,即工期進(jìn)度時(shí)效性明顯,工期較短,整個(gè)作業(yè)流程涵蓋的交叉作業(yè)量較少。主要缺陷則需要硬件技術(shù)到家,需求大型工藝機(jī)具設(shè)施,且高空作業(yè)較多,并且場地要求需要留有構(gòu)件拼裝空間。

        2.鋼桁梁安裝次序

        對于加勁梁的安裝次序通常主要有兩種:第一種是從橋塔的兩端分別向主跨跨中穩(wěn)步推進(jìn),一種則是從主跨跨中向橋塔兩端進(jìn)行推進(jìn)。諸如美國金門橋、葡萄牙大型懸索橋等應(yīng)用的就是以第一類裝設(shè)法為主;歐洲賽文橋、亨伯爾等懸索橋運(yùn)用的則是第二種安裝次序。而在日本則采用的都是以第一種架設(shè)方法為主。至于我國像矮寨大型懸索橋一類采用的都是第一類裝設(shè)方法,即主跨跨中逐漸向兩側(cè)推進(jìn)的工藝技術(shù)安裝次序。

        3.安裝方法

        一般鋼桁梁的拼裝架設(shè)工藝方法比較豐富,包括懸臂拼裝、機(jī)具吊裝法、浮吊架設(shè)、以及纜索吊裝等工藝法。其中,浮吊架設(shè)法應(yīng)用于跨江跨河的水體結(jié)構(gòu)上安裝應(yīng)用較多。而諸如我國的湖南矮寨、貴州壩陵河懸索橋一般則不能采用浮吊架設(shè)安裝。一是因?yàn)槲覈@兩大懸索橋地形地貌要求不準(zhǔn)許,以山區(qū)、高原地帶為主,如若用普通纜索吊裝不僅技術(shù)難度較高,且一般吊機(jī)在地形崎嶇的山路上無法苛求的完成吊裝;二是水平運(yùn)梁在地形崎嶇之地困難程度頗高。故此,我國壩陵河懸索項(xiàng)目運(yùn)用的是橋面主梁架設(shè)安裝法;湖南矮寨懸索項(xiàng)目則創(chuàng)新應(yīng)用了滑移法進(jìn)行鋼桁梁架設(shè)。

        四、結(jié)語

        懸索橋在恒載或荷載的作用下,其受力形態(tài)與其施工組織設(shè)計(jì)息息相關(guān),同一類懸索橋項(xiàng)目由于工藝技術(shù)的差異存在,作業(yè)安裝次序的不同也會客觀導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)內(nèi)部受力承載所不同。因此,結(jié)合現(xiàn)有工藝技術(shù)進(jìn)行懸索橋工藝技術(shù)的深刻研究就顯得現(xiàn)實(shí)意義重大,需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際概況所處地理位置對其組織工藝技術(shù)進(jìn)行客觀、系統(tǒng)研究,使之應(yīng)用技術(shù)安裝工藝得以創(chuàng)新應(yīng)用,保全橋塔、主纜、加勁梁等的安裝施工質(zhì)量,逐步促進(jìn)我國大跨徑懸索橋項(xiàng)目施工的技術(shù)水準(zhǔn)大幅度提升。

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