林境川

福建標馳吊裝工程有限公司 漳州 363601

纜索起重機（以下簡稱纜機）[1]以其強大的跨越和適應能力等特點被廣泛應用于橋梁尤其是大跨度拱橋、懸索橋[2]及斜拉橋等吊裝施工。由于主索直徑及自重較大，隨著纜機跨度的不斷增加，纜機主索過江[3]施工難度亦不斷增加。

常規(guī)的主索過江方案在整個主跨范圍內未對主索進行承托，該方案存在導索索力大、過江期間主索垂度控制難度大、施工效率低和安全風險大的問題。鑒于此，經理論分析和實踐驗證找出問題產生的原因，并提出優(yōu)化改進方案，還通過實踐驗證其可行性和有效性。

1 主索過江施工常規(guī)方案及存在問題

1.1 常規(guī)方案

主索過江通常采用往復式導索系統(tǒng)施工，導索兩端分別卷入2臺卷揚機，通過2臺卷揚機的一收一放協(xié)同工作，使導索作往復運行，牽引主索過江。圖1為某橋纜機主索過江施工常規(guī)方案的示意圖。該橋纜機參數(shù)：0 m（香格里拉岸邊跨）+800 m（主跨）+138 m（麗江岸邊跨），香格里拉岸無塔，麗江岸有塔（塔高約100 m）。

圖1 主索過江示意圖（常規(guī)方案）

1.2 常規(guī)方案存在問題

為滿足通航、通車的需要，主索過江施工時最低點與地表或江面應保持足夠的高度，故主索垂度不可過大。以圖1為例，假定導索與主索跨中垂度均為150 m，在最不利工況下（導索與主索的連接卸扣抵達香格里拉岸）麗江側（以卸扣為界）導索索力水平分力[4]

麗江側（以卸扣為界）主索索力水平分力

麗江側（以卸扣為界）主索及導索索力垂直分力

香格里拉側（以卸扣為界）導索牽引力

放索架所需提供的張緊力

式中：g1為導索（Φ30 mm鋼絲繩）自重，g1=3.6 kg/m；g2為主索（Φ56 mm鋼絲繩）自重，g2=12.2 kg/m；f為主索或導索垂度，取150 m；x1為主索或導索跨度，取800 m；s1為x1范圍內索的主索或導索的索長，由于垂度不大，s1≈x1；h為塔高，取100 m。

由上述可知，常規(guī)方案要求主索放索架提供較大的張緊力，從而導致放索架結構及自重均較大，放索架錨碇尺寸亦較大，最終增加了成本和安全風險。

1.3 問題原因

由式（2）可知，因主索跨度較大，且其水平分力也較大，減小主索的跨度可顯著減小主索的水平分力，從而減小放索架的張緊力。

2 主索過江施工改進方案及效果

2.1 改進方案

針對前述主索跨度較大的問題，提出以增設支承托輥[5]來減小主索跨度的改進方案。改進方案如圖2所示。支承托輥需同時滿足2個條件：自重較小、便于安裝拆卸。

圖2 主索過江示意圖（改進方案）

1）自重較小

若托輥自重較大，其施加于導索的荷載顯著增加，進而導致導索索力顯著增加。為減輕托輥自重，托輥滑輪材質選用尼龍輪。

2）便于安裝拆卸

當主索過江時，導索與主索每前進50 m安裝1個支承托輥。當主索完成過江施工后，導索反向運行，支承托輥被逐個拆除并回收。待主索與導索連接卸扣返回至麗江岸塔頂處后，重復上述步驟可進行下一根主索過江施工。由于需要過江的主索根數(shù)通常較多，為提高施工效率，托輥的安裝拆卸必須簡便快捷，故托輥設計為免軸承、輪軸可插拔結構。

2.2 方案效果

導索最不利工況時，假設導索與主索共同到達香格里拉岸，導索與主索跨中垂度近似相等為150 m，支承托輥設置14道，每道自重2 kg。支承托輥及主索對導索產生的荷載視為均布荷載，麗江側（以卸扣為界）導索索力水平分力為

托輥間主索松弛張力的水平分力為

式中：

麗江側（以卸扣為界）主索及導索索力垂直分力為

香格里拉側（以卸扣為界）導索牽引力為

放索架所需提供的張緊力為

式中：g3為14道支承托輥質量轉化為800 m跨內的均布荷載，此處取0.035 kg/m；f′為主索在50 m跨內（托輥間距）的松弛垂度，實際值由邊跨主索索力決定，此處取f′＝20 m作為試算值，若對應的H2′小于塔頂至塔底范圍內主索自重，則f′實際值小于20 m，且主索無溜索風險；x2為支承托輥間距，此處取50 m。

在此，F(xiàn)2′為負值意味著f′實際值小于20 m，又由于主索垂度f小于塔架高度h，故放索架無需提供張緊力，僅塔頂至塔底范圍內主索自重便足以提供主索過江時后端所需的張緊力。

可見，在幾乎不增加導索索力的前提下增設主索支承托輥后，放索架不必提供張緊力。

3 結語

對比上述2種施工方案，在纜機尤其是大跨度纜機主索過江施工時增設主索支承托輥后，放索架所需提供的張緊力變小或為零，大大提高了施工效率和安全性。

對于主索過江施工，通常情況下，當纜機跨度小于500 m時仍可選用常規(guī)方案，而纜機跨度超過500 m時建議選用改進方案。