郭進(jìn)添

（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司， 福建 福州 350001）

0 引言

近年來，隨著我國懸索橋纜索普遍進(jìn)入病害高發(fā)期，而且國外已發(fā)生因主纜內(nèi)部病害而導(dǎo)致的懸索橋倒塌事故，針對(duì)懸索橋的主纜檢查、評(píng)估和維護(hù)變得越來越重要。由于懸索橋主纜往往垂直高差大、坡度陡、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致主纜的檢查維修成本高、難度大。目前，懸索橋主纜主要采用人爬或者搭設(shè)支架等方式進(jìn)行檢查維護(hù)，存在作業(yè)危險(xiǎn)、效率低下、成本高等弊端。本文以泰寧縣貓兒山懸索橋維護(hù)橋?yàn)檠芯繉?duì)象，設(shè)計(jì)了一種纜索維護(hù)平臺(tái)。

1 工程概況

泰寧縣Y076貓大線貓兒山懸索橋位于泰寧縣大金湖，是一座橋?qū)?.2m、跨徑284m的柔性懸索橋。于1989年9月竣工，至今已使用30年。

主索采用每邊27根φ39mm-7×19高強(qiáng)鋼絲繩組成，兩邊共54根，一邊錨固于懸崖基巖上，一邊支撐在山丘頂?shù)牡退魉?；吊桿采用φ45的R235鋼棒，每側(cè)54根，全橋一共108根；加勁梁采用高1.44m的鋼筋混凝土桁架。

當(dāng)?shù)刂鞴懿块T邀請(qǐng)檢測(cè)單位根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG/T H21-2011)對(duì)該懸索橋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和評(píng)估，在對(duì)檢查情況分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上，得出需對(duì)該橋梁進(jìn)行全面維修加固，其中，需對(duì)主纜防腐和吊桿進(jìn)行全面更換。

2 主纜維護(hù)及吊桿更換方案確定

設(shè)計(jì)圖紙中給出的方案是全橋搭設(shè)鋼管腳手架施工平臺(tái)，其如下圖所示：

結(jié)合實(shí)際情況，使用該方案存在以下問題：一是搭設(shè)和拆除腳手架周期太長(zhǎng)，影響工期按時(shí)完成；二是腳手架高度2.5m-25.5m不等，安全防護(hù)投入大，高空作業(yè)安全隱患大；三是該橋跨徑284m，全部滿鋪腳手架，造價(jià)高；四是該索橋處于大金湖湖區(qū)，側(cè)風(fēng)較大，對(duì)滿堂支架的穩(wěn)定性要求高。

為解決以上問題，通過借鑒國內(nèi)外同類型橋梁的施工工藝，經(jīng)論證，現(xiàn)場(chǎng)決定采用索道吊裝平臺(tái)系統(tǒng)來替代滿堂支架平臺(tái)。吊裝平臺(tái)系統(tǒng)如圖2.1：

圖2.1 吊裝平臺(tái)系統(tǒng)圖

3 維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吊裝平臺(tái)系統(tǒng)主要由承重纜繩、安全繩、吊籃、電動(dòng)葫蘆、卷揚(yáng)機(jī)等組成，作為吊桿更換、主纜防腐、索夾防腐等工作的施工平臺(tái)。

3.1 承重纜、安全繩

結(jié)合該橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)兩根平行于主纜的?28承重纜鋼絲繩，承重索略高于索橋主纜2m，兩端分別纏繞錨固于索鞍和橋塔。于兩根承重索中間平行位置增設(shè)一根?14安全鋼絲繩，為吊裝平臺(tái)作業(yè)人員懸掛安全帶所用。

3.2 吊籃施工平臺(tái)

施工過程中，舊吊桿拆除、新吊桿的安裝、主纜防腐、索夾防腐，均以吊籃為作業(yè)平臺(tái)。主纜間距為6.2m，因此設(shè)計(jì)吊籃施工平臺(tái)長(zhǎng)為5.9m（驗(yàn)算時(shí)取6.0m），寬1.0m，高1.2m。吊籃采用10號(hào)槽鋼作主梁，采用8號(hào)槽鋼作加強(qiáng)橫梁和立柱，其余采用50*50的角鋼。

圖3.2 吊裝施工平臺(tái)示意圖

3.2.1 吊籃施工平臺(tái)受力驗(yàn)算

（1）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得10號(hào)槽鋼單位長(zhǎng)度重g=10kg/m=0.1kg/cm，截面模量W=39.4cm3；Q235型號(hào)碳素鋼的結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力[b]=1400kg/c㎡；（2）最大彎矩M=1/8GL -1/8gL2，（L=600cm，G為計(jì)算最大均布荷載）

（3）由M/W=b，得W×b=M=1/8L2（G-g)；G-g=39.4×1400×8/600=1.226kg/cm；

因此最大均布荷載G=1.226+0.1=1.33kg/cm=132.5kg/m；

（4）集中荷載 M=1/4PL+1/8gL =1/4×600P+1/8×0.1×600 =39.4×1400=55160kg/cm

P=(55160-1/8×0.1×600 )×4/600=337.73kg，即跨中可以承受337.73kg的力。

（6）一根6m的10號(hào)槽鋼跨中可承重337.7kg，兩根縱梁10號(hào)槽鋼跨中可承重337.7kg×2＝675.4kg，再加上每60cm焊接一根8號(hào)槽鋼的加強(qiáng)橫梁，整個(gè)吊籃的底架跨中承重不低于 675.4kg×2＝1350.8kg，而吊籃的工作面都在兩端，所以吊籃每端的承重應(yīng)不低于2000kg。按最大允許4人在吊籃內(nèi)操作計(jì)算，每個(gè)人75kg計(jì)算， 75kg×4＝300kg，工具、材料等荷載按150kg計(jì)算，則吊籃滿負(fù)荷工作的荷載為 400kg，可算吊籃底架的安全系數(shù)為1350.8/450＝3。

以上驗(yàn)算可得，該吊籃設(shè)計(jì)完全滿足本工程吊桿更換和主纜防腐的施工要求。

3.2.2 升降系統(tǒng)

由8號(hào)槽鋼焊接成滑車支架，框架的兩側(cè)各采用兩根10號(hào)槽鋼焊接于框架上，作為電動(dòng)葫蘆的固定底座。支架四角安裝4個(gè)滑車裝置，兩邊各安裝1臺(tái)2噸電動(dòng)葫蘆（如圖3.2.2），吊籃依靠?jī)膳_(tái)卷揚(yáng)機(jī)升降。為進(jìn)一步加強(qiáng)作業(yè)期間吊籃的穩(wěn)定性，在吊籃升高就位后，在吊籃四角用4個(gè)1噸手拉葫蘆與索橋主纜連接固定，起到穩(wěn)固吊籃及調(diào)節(jié)吊籃高度的作用。

圖3.2.2 吊裝平臺(tái)升降系統(tǒng)示意圖

3.3 牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，用一臺(tái)3噸卷揚(yáng)機(jī)為主要?jiǎng)恿?，該卷揚(yáng)機(jī)的鋼絲繩設(shè)為循環(huán)系（卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩兩頭伸出，通過滑輪組分別與滑車支架兩端連接），即可實(shí)現(xiàn)一臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)完成滑車的前進(jìn)與后退。卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的開口端緊固于吊籃滑車的牽引繩上，既可完成滑車于牽引系的連接，也可避免端口閉合所形成的節(jié)點(diǎn)阻礙鋼絲繩的循環(huán)。

4 吊裝平臺(tái)作業(yè)注意事項(xiàng)

（1）吊裝平臺(tái)系統(tǒng)的兩條承重索線型要控制基本一致，確保滑車支架總體處于水平狀態(tài)，避免承重索受力不均。

（2）兩臺(tái)升降卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)由同一個(gè)操作手控制，同步緩慢升降吊裝平臺(tái)。

（3）吊裝平臺(tái)上升到位后，應(yīng)使用帶臨時(shí)鎖夾的手拉葫蘆將吊籃與主纜連接固定，進(jìn)一步確保作業(yè)期間施工平臺(tái)的穩(wěn)定。

（4）平臺(tái)上的作業(yè)人員應(yīng)佩戴帶自鎖裝置的安全帶，安全帶應(yīng)系在獨(dú)立于承重索外的保險(xiǎn)繩上。

（5）在平臺(tái)上作業(yè)時(shí)，應(yīng)注意荷載平均分布，嚴(yán)禁超載及單端集中荷載，避免出現(xiàn)傾覆。

（6）停止作業(yè)時(shí)，所有吊裝機(jī)具、設(shè)備應(yīng)加防護(hù)，起重繩、牽引繩、扣索等都應(yīng)卡死固定，并去掉電源保險(xiǎn)。次日上班應(yīng)進(jìn)行全面檢查。

（7）風(fēng)力大于6級(jí)時(shí)，嚴(yán)禁上平臺(tái)作業(yè)。

5 總結(jié)

泰寧縣貓兒山懸索橋纜索維護(hù)施工，若按照設(shè)計(jì)采用搭設(shè)滿堂支架方案，根據(jù)預(yù)算搭設(shè)與拆除支架需花費(fèi)約20天，造價(jià)約50萬元。而在實(shí)際施工中，現(xiàn)場(chǎng)采用了本文設(shè)計(jì)的纜索維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)，加工安裝該系統(tǒng)用時(shí)7天，拆除該系統(tǒng)用時(shí)5天，總成本僅為20余萬元。兩相比較，采用纜索維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)不僅明顯縮短了工期，且極大的節(jié)約了勞力、物力和財(cái)力的投入，安全高效的完成了該索橋的主纜及吊桿維護(hù)更換作業(yè)。

懸索橋纜索維護(hù)一直是橋梁養(yǎng)護(hù)的難點(diǎn)，根據(jù)不同結(jié)構(gòu)不同環(huán)境選用相應(yīng)的維護(hù)方案才能做到經(jīng)濟(jì)、高效、合理。本文介紹的懸索橋纜索維護(hù)平臺(tái)系統(tǒng)施工難度不大、成本投入較低又安全可靠，實(shí)用性好，可為同類型懸索橋纜索的檢修維護(hù)提供有益的參考。