玻璃沟大桥缆索吊机设计和施工?
1概述玻璃沟大桥为雅砻江两河口水电站库区复建县道X037线溪工沟至尤拉西沟段的一座劲性骨架钢筋砼箱型拱桥,位于甘孜州新龙县境内,在玻璃沟沟口以内约150m附近跨越玻璃沟,沟口为现有X037公路,主孔为净跨170m,拱桥总长247m。雅江岸3×13m连续板引桥位于平曲线上。主桥钢管劲性骨架钢筋砼箱型拱净跨径为170m,矢跨比1/5,净失高34m。主拱圈采用等截面悬链线无铰拱,主拱圈采用在预制吊装完成的钢管劲性骨架上外包钢筋砼工艺施工。劲性骨架为槽钢与钢管混凝土组成的桁架结构,全桥共两片拱肋,两片拱肋间以横联进行连接,拱肋高2.64m,单肋宽2.25m。总体布置图如图1。
2工作主索的设计
采用2×2?准56mm(6×37S+FC)的合成纤维芯钢索作为主索,2组主索间距5.25m,每组正对拱肋布置;主索公称抗拉强度1770MPa,单根钢绳钢丝截面积A=1178.07mm2,钢丝绳最小破断拉力为Tp=1830kN。悬索跨度L=288.175m,空索垂度f0=12.5m,约为索跨的1/23。每组主索设置前后2个吊点,吊点间间距24m,整个劲性骨架分段由2组主索共4个吊点抬吊安装。
①结构后吊点距新龙岸塔架37.5米时的情况(新龙岸拱脚段就位):
不计温度影响:主索最大张力T=1800.013kN。
温度降低30度时:主索最大张力T=1830.16kN。
②结构后吊点距新龙岸塔架182.5米时的情况(新龙岸拱脚段就位):
不计温度影响:主索最大张力T=2117.343kN。
温度降低30度时:主索最大张力T=2149.623kN。
③结构吊运至跨中时的情况:不计温度影响:跨中主索最大张力T=2201.524kN。温度降低30度时:跨中主索最大张力T=2234.501kN。
结果表明:在钢管拱吊运至索跨跨中时,主索最大张力Tmax=2201.524kN,安全系数K=3.32,满足规范主索张力安全系数不小于3的要求。
3起重索计算
3.1跑头拉力F计算
根据前面的计算,考虑吊具、配重及1.2倍冲击系数后,起吊重量共计643.272kN,则每个吊点起吊重量G1=G/4=643.272/4=160.818kN。每台起吊滑车走4线布置,动头绕过塔顶及塔脚导向滑轮后均进入80kN起重卷扬机,定头卡于定滑车轴上,起重滑轮效率系数η=0.98(轴承),参考图2,则跑头拉力F为:
F=1.25(不均匀系数)×G1/(η3+η4+η5+η6)=55.025kN[5],满足规范要求。
3.2.2起吊索应力安全系数滑轮直径D=400mm,?准24mm麻芯钢绳(6×37S+FC)钢丝直径δ=1.1mm,截面钢丝面积An=210.87mm2,则:接触应力安全系数:K=σmax/σ=1.77/0.2836=6.24>[3],结果证明应力安全系数满足要求。
4牵引索
牵引索每组主索设置一组,每组牵引滑车按来回线走3线布置(不含来回线通线),设置1台80kN中快速卷扬机牵引天跑车,跑头经新龙岸塔顶及塔脚导向滑轮后进入牵引卷扬机。前后两台天跑车之间采用2?准30mm(6×37S+FC1770MPa)钢绳进行连接并同步。塔顶牵引导向滑轮连接固定千斤绳卡在主索后拉索上,使索力直接传入锚碇。
5缆索吊机安装与试吊
5.1缆索吊机安装缆索系统安装工艺流程见图3。
5.2缆索吊机试吊方案根据有关技术规范的规定并结合本桥的实际情况,以本桥劲性骨架节段最大设计吊重G=643.272kN为100%试吊重量,按50%G(322kN)→100%G(643.272kN)→120%G(772kN)确定。
吊重物分别选用:20m空心板边板1块(325kN)→劲性骨架最重节段(643.272kN)→劲性骨架最重节段+129kN钢筋等配重(772kN)。重物行走完索跨全程后再回到起吊位置;试吊过程中,分别在起吊处、索跨跨中位置、及两岸拱脚位置做短暂停留(约5分钟),主要目的是检查加载起吊后至跨中主索的垂度情况与设计是否相符;观测主塔受力变形情况、塔架基础、主锚碇锚索、锚梁的变形数据及各部焊缝受力后变形情况;牵引索、起重索的动作情况,跑车、倒拐滑车、滑车轮组的运转情况,卷扬机组的运行情况等;测试指挥系统的调度配合能力。
缆索吊机相关荷载检验,结构应力、变形实测结果与理论计算基本吻合,各连接及锚固处稳定牢固,滑轮运转正常,结构均处于安全状态,设备及其操控满足设计及使用要求。
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