劉安金、諶艷輝

（1.柳州歐維姆工程有限公司，廣西 柳州 545006；2.湖南斌輝建設(shè)工程有限公司，湖南 長沙 410200）

0 引言

懸索橋，因其優(yōu)美的線形和出眾的跨越能力，受到工程界的青睞。目前地錨式懸索橋散索鞍多設(shè)計為擺軸式結(jié)構(gòu)，且鞍體為鑄焊一體。隨著懸索橋跨度的增加，主纜纜徑越大，散索鞍重量也越重，隨之給運輸和安裝帶來更大挑戰(zhàn)。散索鞍常規(guī)安裝方法為：使用大噸位汽車吊或卷揚機(jī)（或千斤頂）門架吊裝系統(tǒng)進(jìn)行安裝。但對于隧道錨而言，空間受限，操作困難，不能采用常規(guī)方法運輸和安裝。針對此工況，研究新技術(shù)方案解決施工難題，為同類型項目提供借鑒。

1 工程概況

云南昆明金東大橋全長914.1m，塔高126m，橋面寬20m，橋面距江面高148m，主橋采用跨度730m 的地錨式懸索橋。根據(jù)橋位地形條件，邊跨不對稱布置，會東側(cè)錨碇采用隧洞式錨，跨度240m，東川側(cè)錨碇采用重力式錨，跨度120m。

散索鞍由鞍體、底座、底板、壓緊梁、拉桿、鋅填塊、隔板、螺栓、墊板、承力板、銷、密封條組成，鞍頭為鑄件。散索鞍設(shè)由上、下承力板、銷組成的擺軸式轉(zhuǎn)動裝置。散索鞍最大吊裝重量約為39t，在安裝過程中需要設(shè)置一定的預(yù)偏角度并且需要進(jìn)行臨時支撐固定，待緊纜完成后解除散索鞍支撐約束。

2 運鞍小車

設(shè)計的運鞍小車（見圖1）長3.5m，寬2.5m，高0.2m，滿足散索鞍整體平放的尺寸要求。運鞍小車橫向和縱向設(shè)計為HW200×200×8×12 型鋼，滾軸采用長3m，φ95×10mm 無縫鋼管，為適應(yīng)滾軸的安放切入，將運鞍小車前后端設(shè)計為倒角船型結(jié)構(gòu)。由于隧道洞口至散索鞍安裝點水平坡度為16（下坡方向），而散索鞍支墩到前錨面水平坡度為35，為確保安全，需利用洞口10t 卷揚機(jī)，布置雙輪20t 滑輪組作為運鞍小車下滑反牽引系統(tǒng)。

圖1 運鞍小車結(jié)構(gòu)圖（mm）

3 散索鞍門架

結(jié)合隧道錨尺寸情況，散索鞍門架設(shè)計高度為5m，懸挑長度1.5m，寬度4.5m。門架立柱及聯(lián)系桿件規(guī)格均為HW200×200×8×12 型鋼，散索鞍的吊裝橫梁規(guī)格為雙拼45a 工字鋼，上主梁滑動面加焊3mm厚不銹鋼板，涂抹二硫化鉬，減小移動摩擦力。門架整體使用8.8 級M20 高強(qiáng)螺栓連接，單個門架重量為8.18t，全橋共2 套，總重為16.36t。

4 施工技術(shù)

4.1 散索鞍門架安裝

散索鞍門架在工廠完成構(gòu)件加工后，運至現(xiàn)場利用運鞍小車下滑至相應(yīng)安裝位置。因空間有限，需要在門架位置搭建臨時腳手架平臺及在平臺頂部設(shè)置安裝門架桿件的吊裝梁，將門架桿件一件件拼裝，門架立柱與預(yù)埋件焊接牢固。

4.2 散索鞍底板預(yù)埋

散索鞍底板重約3t，長1.9m，寬3.6m。將底板吊放在運鞍小車上，利用卷揚機(jī)下滑至散索鞍門架前。慢慢收緊吊裝橫梁上的4 個2t 手拉葫蘆提起底板。再利用門架頂部的手拉葫蘆向前錨面方向移動吊裝橫梁，將底板下放到設(shè)計安裝位置。提前將預(yù)埋錨栓穿入底座的螺栓孔內(nèi)，控制預(yù)埋錨栓間的相對位置和螺栓外露量。精確調(diào)整底板位置，使其坐標(biāo)符合設(shè)計要求，焊接固定底板，加固好復(fù)測滿足要求后再澆筑底板混凝土。

4.3 散索鞍底座安裝

散索鞍底座重約16t，長1.5m，寬3.24m，高0.45m。在底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，清理底板頂面的混凝土，涂刷防銹漆。再次將底座放在運鞍小車上，利用卷揚機(jī)反拉系統(tǒng)下滑至散索鞍門架前。慢慢收緊吊裝橫梁上的4 個10t 手拉葫蘆提起底座。提起過程中使用卷揚機(jī)反拉底座，防止底座在懸空后突然晃動。向前錨面方向移動吊裝橫梁使底座到達(dá)安裝位置。底座螺栓孔對齊底板相對應(yīng)的錨栓后下放底座，使用專用工具扭緊錨栓螺母固定底座。

4.4 散索鞍鞍體安裝

散索鞍鞍體重約39t，高約3.5m，寬2.84m。鞍體為擺軸式，也近似為倒錐形，鞍體重心偏靠鞍頭一側(cè)，所以鞍體無底座無支撐架情況下不能豎放運輸。又因散索鞍支墩混凝土有一定的高度，隧道內(nèi)空間小，門架高度有限，豎著吊裝散索鞍，起吊高度不夠，不能跨過支墩實現(xiàn)鞍體平移至安裝位置。所以不管是鞍體在隧道內(nèi)運輸，還是在門架內(nèi)平移，都只能水平放置、水平移動，具體安裝步驟如下。

第一，利用大噸位汽車吊將散索鞍放置在隧道口的運鞍小車上，洞口反拉卷揚機(jī)預(yù)緊受力。使用多個5t 手拉葫蘆使鞍體與運鞍小車固定，并在運鞍小車上焊接限位進(jìn)一步固定鞍體。

第二，在運鞍小車前方按50cm 間距布置好滾軸，啟動反拉卷揚機(jī)，利用鞍體自重下滑。注意控制卷揚機(jī)速度，使運鞍小車慢慢勻速下滑。人工將運鞍小車已通過的滾軸抬至前方重新按間距布置好，交替使用滾軸，減少滾軸數(shù)量。

第三，直到運鞍小車行走至散索鞍支墩前不能再行走為止，將吊裝橫梁上的8 個10t 手拉葫蘆與鞍體相應(yīng)的耳板連接，預(yù)緊手拉葫蘆。隨后將反拉卷揚機(jī)的滑輪組的固定點從運鞍小車移至散索鞍處。

第四，解除散索鞍與運鞍小車的限位，收緊10t 手拉葫蘆，使鞍體逐漸騰空高過散索鞍支墩，過程中慢慢釋放反拉卷揚機(jī)，使手拉葫蘆垂直受力，見圖2。隨后收緊5t 手拉葫蘆緩慢移動2 根吊裝橫梁向前錨面方向移動。待到達(dá)鞍體安裝位置后，釋放鞍體下端的手拉葫蘆，收緊上端葫蘆，使鞍體從水平翻轉(zhuǎn)到豎直狀態(tài)。下放散索鞍，調(diào)整散索鞍安裝角度，匹配散索鞍底部與底座的銷軸連接。

圖2 散索鞍吊裝平移圖

第五，散索鞍鞍體吊裝就位后，根據(jù)監(jiān)控給定預(yù)偏量，調(diào)整好鞍體豎向傾斜角，立即用臨時支撐構(gòu)件將鞍體撐住，直至索股全部架設(shè)完成后再將鞍體支撐構(gòu)件拆除。

5 散索鞍門架吊裝工況計算

散索鞍門架是纜索系統(tǒng)施工過程中非常重要的臨時設(shè)施，前期主要用來吊裝散索鞍底板、底座、散索鞍及散索鞍配件等，中后期主要用來固定貓道門架支撐索、牽引系統(tǒng)布置、散索鞍入鞍等。吊裝散索鞍鞍體最不利工況為懸挑端外緣吊裝。由于門架材料是舊材料改制，故在計算時乘以折舊系數(shù)1.1；散索鞍在吊裝或者滑移過程中會因其他因素引起晃動，需考慮動載系數(shù)1.15；還需考慮散索鞍質(zhì)量系數(shù)1.05。因此，吊裝荷載計算如表1所示。

表1 吊裝荷載計算表

根據(jù)設(shè)計資料利用橋梁設(shè)計軟件邁達(dá)斯（MIDAS/Civil）建立三維有限元模型，單元類型采用梁單元，模型共計12 個節(jié)點，劃分為18 個單元。各桿件之間使用8.8 級M20 的高強(qiáng)螺栓連接，使用扭矩扳手?jǐn)Q到設(shè)計力矩，每根桿件的端部至少有8 個高強(qiáng)螺栓組成螺栓群，可以承受剪力和彎矩，故在模型中各桿件間采用固結(jié)處理。4 根立柱與預(yù)埋件焊接。因此，模型中邊界條件采用固結(jié)來約束柱腳節(jié)點的所有自由度。由于門架兩側(cè)對稱，故只選取一半結(jié)構(gòu)來進(jìn)行計算，吊裝橫梁間距0.8m，每個節(jié)點受力12.95t。

5.1 工況一

懸挑端吊裝工況下，散索鞍處于試吊及提升階段，力主要作用于門架懸挑端外緣，門架受力示意圖及計算結(jié)果如圖3所示。

圖3 門架組合應(yīng)力云圖

在此工況下，門架最大組合位移為2.7mm，位于懸臂端跨中部位；最大應(yīng)力為90.3MPa，位于懸臂端跨中部位，安全系數(shù)為2.32；桿件最大軸壓力為34.9t，位于前柱腳柱腿處；最大反力為35.2t，位于懸臂端立柱柱腳位置;后柱腳最大反力為7.4t。在此工況下，門架受力情況符合相關(guān)規(guī)范要求。

5.2 吊裝橫梁計算

每個門架共兩根吊裝橫梁，在加工廠完成加工，待門架拼裝完成后將兩根吊裝橫梁吊裝上去，施工現(xiàn)場將兩根吊裝橫梁連接。每根吊裝橫梁兩個受力點，每個點受力12.95t，橫梁受力驗算按簡支梁計算，吊裝橫梁受力示意圖及驗算結(jié)果如圖4所示。

圖4 吊裝橫梁應(yīng)力云圖

由有限元計算可知，吊裝橫梁最大豎向位移為3.27mm，位于橫梁跨中位置；最大組合應(yīng)力為62.1MPa，安全系數(shù)為3.38。因此，吊裝橫梁受力驗算滿足要求。

5.3 模態(tài)分析

利用橋梁設(shè)計軟件邁達(dá)斯（MIDAS/Civil）對結(jié)構(gòu)進(jìn)行屈曲分析，取前4 階模態(tài)，各階模態(tài)的變形圖及所對應(yīng)的特征值如表2所示，均滿足要求。

表2 門架各階模態(tài)特征值

6 結(jié)語

在常規(guī)的吊裝起重設(shè)備受限而不能滿足施工的情況下，根據(jù)項目實際工況，研究行之有效且能保證安全質(zhì)量的施工技術(shù)方案：滿足可操作性，滿足施工，降低成本，提高效率。經(jīng)該項目實踐，散索鞍安裝精度符合規(guī)范要求（見表3），施工進(jìn)度超前，安全可靠，取得較好施工效果，可供同類型工程施工借鑒與參考。

表3 散索鞍安裝實測項目