王剛

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng)550001)

基于大跨度三塔懸索橋主纜系統(tǒng)施工技術(shù)研究

王剛

(貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng)550001)

三塔懸索橋?qū)儆谛滦蛻宜鳂蚪Y(jié)構(gòu)，保障架設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵在與主纜系統(tǒng)的施工技術(shù)。我國(guó)近年來修建的三座三塔懸索橋主纜系統(tǒng)的施工技術(shù)方面做了多種創(chuàng)新和改進(jìn)，主索鞍底面直接在地板上滑行，將主索鞍滑動(dòng)副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使索鞍頂推在施工中更加方便;制造出支座型散索鞍結(jié)構(gòu)，大大提升散索鞍的擺動(dòng)性能;使用左右對(duì)合的雙吊耳板索甲結(jié)構(gòu)，能讓索甲結(jié)構(gòu)的受力性能得到改善;使用主纜PPWS索股水平成盤放索架設(shè)方案，能改善PPWS索股架設(shè)散股及“呼啦圈”問題。通過對(duì)這些改進(jìn)與創(chuàng)新進(jìn)行分析與介紹，對(duì)今后的多塔連跨懸索橋的施工起到部分借鑒作用。

大跨度;三塔懸索橋;主纜系統(tǒng);創(chuàng)新;改進(jìn)

1 主索鞍與散索鞍的結(jié)構(gòu)

1.1 主索鞍結(jié)構(gòu)

(1)中塔主索鞍鞍槽內(nèi)使用厚隔板。

大跨度三塔懸索橋很有可能出現(xiàn)一些極端現(xiàn)象，如一跨空載，一跨滿載，中塔主索鞍鞍槽與主纜索股間的摩擦力需要將兩跨荷載不同而帶來的主纜力道平衡。經(jīng)過多次研究與實(shí)踐，得出了“主纜索股與索鞍鞍槽間的摩察系數(shù)定位0.2，抗滑動(dòng)安全系數(shù)不得低于2.0的規(guī)定，經(jīng)過模型驗(yàn)證后，證實(shí)了在索鞍鞍曹內(nèi)增加厚隔板能增加摩察系數(shù)。將2塊60 mm的厚隔板應(yīng)用到中塔索鞍鞍槽中，因?yàn)楦舭蹇梢苑指糁骼|索股，索鞍出口端的隔板會(huì)將相鄰索股的間隙增大，傳統(tǒng)的隔板間隙能在一段距離后通過索夾消除，而索鞍出口端的隔板需要的距離就更加的長(zhǎng)?？紤]到這個(gè)問題后，在第二座橋時(shí)就進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，使較厚的索鞍隔板在出口一段距離之后逐漸減小，使其能被主纜擠緊。在實(shí)際的應(yīng)用中，由于主纜索股受力，索股會(huì)出現(xiàn)向外偏移，會(huì)對(duì)索股的形狀帶來影響，需要通過外力措施才可以將主纜收緊，還需要修改錐形索夾的尺寸或結(jié)構(gòu)來平衡隔板。

(2)邊塔主索鞍滑動(dòng)摩擦副。

在施工的過程中邊塔主索鞍的上部結(jié)構(gòu)對(duì)滑移與預(yù)偏有較高的要求，索鞍僅需滑移結(jié)構(gòu)。索鞍一般將下承板設(shè)在格柵反力架上，在索鞍下設(shè)上承板，形成聚四氟乙烯與不銹鋼板的滑動(dòng)副。對(duì)頂推滑動(dòng)索鞍具有良好的效果。但隨著懸索橋跨度不斷增加，索鞍體積以及質(zhì)量也會(huì)增大，會(huì)造成吊裝和頂推滑動(dòng)非常困難。三塔懸索橋通過研究實(shí)踐，設(shè)計(jì)出了一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的新型滑動(dòng)摩擦副，即為主索鞍和底板直接進(jìn)行滑動(dòng)，在索鞍鞍體和底板間放入減摩材料，使其滑動(dòng)阻力減小，施工的過程中可頂推滑動(dòng)索鞍，通過這方式可將傳統(tǒng)的上下承板結(jié)構(gòu)與聚四氟乙烯與不銹鋼板的滑動(dòng)副省去，通過索鞍底面導(dǎo)向槽和地板導(dǎo)向筋能組成定向滑動(dòng)，使的索鞍滑動(dòng)結(jié)構(gòu)以及索鞍的制造、安裝變得非常方便。邊塔主索鞍滑動(dòng)摩擦副是通過在索鞍底面直接涂抹納米金剛石與固體二硫化鉬等基本潤(rùn)滑材料，同時(shí)將合金滾珠安裝在索鞍下底板表面。利用滑動(dòng)及滾動(dòng)結(jié)合減輕邊塔索鞍的阻力。通過該方法進(jìn)行加工索鞍，出廠的靜摩擦系數(shù)約為0.03，動(dòng)摩擦系數(shù)約為0.01，而在實(shí)踐中，吊梁數(shù)量加多嗎，頂推力仍然較大，摩擦系數(shù)達(dá)到0.1。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查后，發(fā)現(xiàn)在頂過程中地板有較深的劃痕，造成的原因是由于合金滾珠硬度大，地板是加工形成，表面易劃傷，劃痕會(huì)增加表面的摩擦系數(shù)，荷載越大，劃痕就越深，導(dǎo)致頂推困難。通過改進(jìn)方案，將二半索鞍的前進(jìn)方向進(jìn)行大倒角處理，在索鞍頂推的施工前進(jìn)行修補(bǔ)或重新處理?yè)p害的底板表面，讓摩擦系數(shù)變小。

1.2 散索鞍結(jié)構(gòu)

三塔懸索橋的散索鞍一般采取擺軸式的散索鞍，通常為借助上、下承板擺軸平面和柱面進(jìn)行接觸，同時(shí)在接觸應(yīng)力最高的地方挖銷孔，插入抗剪銷。因擺軸軸心不會(huì)經(jīng)過圓心，使上下承辦間的接觸應(yīng)力得到了提高，擺動(dòng)角度小，造成擺動(dòng)困難，對(duì)構(gòu)建造成過多的磨損降低了構(gòu)建的壽命。因此我們?cè)O(shè)計(jì)研發(fā)出了一種新型的支座式散索鞍，通過利用散索鞍的擺動(dòng)結(jié)構(gòu)，讓球型鋼支座為基礎(chǔ)的柱面剛支座，和傳統(tǒng)散索鞍進(jìn)行比較，多了調(diào)整滑動(dòng)的裝置，使小滑動(dòng)形成，將上下承板軸的弧形轉(zhuǎn)動(dòng)改為球面，使轉(zhuǎn)角度數(shù)加大，通過螺栓將支頭與鞍頭連接，直接定位安裝，使加工難度降低，同時(shí)將重量減輕，方便與運(yùn)輸、安裝以及維修。

2 主纜索股制造及架設(shè)

2.1 主纜的制作與架設(shè)

大跨度三塔懸索橋通過PPWS法制造主纜架設(shè)，采取91絲索股，直接利用制索、成盤、架設(shè)的方案。為了達(dá)到三塔長(zhǎng)索股架設(shè)需求，在成盤放索的基礎(chǔ)上，采用了成圈放索的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)中研究了主纜PPWS水平成盤放索的方法，有效解決了“呼啦圈”問題，使主纜索股架設(shè)的效率提高。通過各種實(shí)踐與改進(jìn)，不但在91絲索股中應(yīng)用，還在127絲索股中得到了推廣。

2.2 主纜索股整形

主纜索股在索鞍鞍槽內(nèi)的滑移是大跨度三塔懸索橋非常重視的問題，在施工主纜索股時(shí)，關(guān)鍵需要通過鞍槽壓板壓實(shí)及鋼絲密實(shí)來加強(qiáng)索股的摩擦阻力，以及控制三塔懸架橋的兩個(gè)中跨主纜對(duì)稱。在91絲索股架設(shè)時(shí)，將正六邊形的索股整為方形放入索鞍鞍槽內(nèi)，在每個(gè)索股加入3根填充絲，不受力，只為增加摩擦阻力。在具體實(shí)施時(shí)，填充絲在出索鞍后顯得非常凌亂，每條索股多3絲，鞍槽內(nèi)相應(yīng)的增加3.3%的鋼絲，股數(shù)太多，鞍槽體積就會(huì)被占用。若工人不規(guī)范的操作，鞍槽隔板的設(shè)計(jì)高度余量就會(huì)不足，就可能突破隔板高度，這方式不適合應(yīng)用及推廣，但仍然應(yīng)該落實(shí)并達(dá)到91絲索股要求的最緊密排列。三塔懸索橋的索鞍鞍槽內(nèi)使用了鍥緊壓板結(jié)構(gòu)，利用擠壓力量，將鞍槽內(nèi)的束股壓緊，使主纜索股有更強(qiáng)的抗摩擦阻力。

3 結(jié)束語(yǔ)

3座大跨度懸索橋的修建成功，標(biāo)志了我國(guó)建設(shè)大跨度索橋的技術(shù)和方法已經(jīng)有了新的發(fā)展階段，特別是承重結(jié)構(gòu)系統(tǒng)—主纜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝。三塔懸索橋結(jié)構(gòu)非常特殊，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)各種新型問題，這就需要設(shè)計(jì)、業(yè)主、施工等各方人員進(jìn)行深入研究探討，做好施工預(yù)案。隨著三塔懸索橋的建設(shè)，能幫助拓寬懸索橋的適應(yīng)范圍，推動(dòng)我國(guó)橋梁建設(shè)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)走向橋梁強(qiáng)國(guó)。

［1］葉覺明.大跨度三塔懸索橋主纜系統(tǒng)施工技術(shù)創(chuàng)新及改進(jìn)［J］.橋梁建設(shè)，2015，22(1):6－12.

［2］鄧育林，彭天波，李建中等.大跨度三塔懸索橋動(dòng)力特性及抗震性能研究［J］.振動(dòng)與沖擊，2008，27(9): 105－110.

［3］彭小剛，張文明，王濤等.大跨度三塔懸索橋非線性靜風(fēng)穩(wěn)定分析［J］.山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，23(5): 435－437，470.

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2016－10－20

王剛(1973－)，男，貴州貴陽(yáng)人，工程師，研究方向:公路土建。