本發(fā)明涉及橋梁施工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種利用纜索吊機進行斜拉橋主梁吊裝的方法。
背景技術(shù)：
斜拉橋具有良好的抗震性能和經(jīng)濟性能，在我國橋梁建設(shè)領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。但是斜拉橋的施工卻存在許多技術(shù)難點。隨著斜拉橋跨度的增大以及主塔高度增高，斜拉橋施工階段結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性逐漸降低，主梁安裝難度也隨之加大。因此大跨徑的斜拉橋在合龍之前存在因失穩(wěn)而易遭受破壞的風險。由此，在斜拉橋施工階段，加快主梁吊裝的施工進度非常關(guān)鍵。
目前傳統(tǒng)的施工方法往往工期很長，施工難度較大，增加了橋梁建設(shè)的經(jīng)濟成本和時間成本。
纜索吊機以柔性鋼索作為大跨距架空承載構(gòu)件，供懸吊重物的載重小車在承重索上往返運行，水平或垂直地運輸貨物。其在橋梁施工中，尤其是在大跨徑橋梁施工過程中，得到了廣泛應(yīng)用，特別是應(yīng)用于懸索橋和拱橋的施工中。纜索吊機具有施工方便、操作工藝簡單、成本低且安全性高的優(yōu)點，可安全有效地加快施工進度，但將纜索吊機應(yīng)用于斜拉橋施工存在諸多難點,因此，尚未成功將纜索吊機運用至斜拉橋施工。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用纜索吊進行斜拉橋主梁吊裝的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用纜索吊機進行斜拉橋主梁吊裝的方法：
其包括以下步驟：
(1)在已澆筑完成的兩岸索塔上安裝纜索吊機，所述纜索吊機至少設(shè)有兩組，所述纜索吊機主要由索鞍、地錨、承重系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)、起重系統(tǒng)、跑車等組成；
(2)將所述起重系統(tǒng)中的吊具與預制的梁段吊點進行臨時連接，與所述吊具臨時連接的梁段為待吊裝梁段；
(3)利用所述起重系統(tǒng)將所述待吊裝梁段從起吊點位置豎向升降；利用所述牽引系統(tǒng)將所述待吊裝梁段縱向移位，將待吊裝梁段轉(zhuǎn)移到已吊裝梁段的末端；
(4)將所述待吊裝梁段與所述已吊裝梁段的末端進行對接以形成下一輪梁段吊裝的過渡結(jié)構(gòu)；
(5)根據(jù)從所述兩岸索塔向跨中的安裝順序重復所述步驟(2)～(4)，直到兩岸的所述過渡結(jié)構(gòu)合龍。
進一步地，所述承重系統(tǒng)布置有兩端分別錨固在第一固定面和第二固定面的承重索。
進一步地，所述起重系統(tǒng)利用起重索沿所述承重索將所述待吊裝梁段沿豎直方向進行提升或降落，所述牽引系統(tǒng)利用牽引索將所述待吊裝梁段沿橋長方向進行縱向移位。
進一步地，所述起重系統(tǒng)包括沿所述承重索布置的起重索、懸掛在所述承重索上的跑車、經(jīng)索鞍轉(zhuǎn)向輪后與所述起重索的一端相連的固定在所述第一固定面的起升卷揚機。
進一步地，所述牽引系統(tǒng)包括一對分別連接在所述跑車兩側(cè)的沿所述承重索布置的牽引索、經(jīng)索鞍轉(zhuǎn)向輪后固定在所述第一固定面和第二固定面且分別與所述牽引索的末端連接的牽引卷揚機。
進一步地，所述預制的梁段置于纜索吊機的起吊點，所述起重系統(tǒng)中的吊具與所述提前預制梁段的吊耳銷接以實現(xiàn)臨時連接。
進一步地，所述起吊點位于兩索塔之間纜索吊機正下方。
進一步地，所述過渡結(jié)構(gòu)為前一輪已吊裝完成的梁段。
進一步地，所述步驟(3)的提升和平移的過程包括：
啟動所述起升卷揚機，提升待拼接梁段；
待所述待吊裝梁段提離地面10cm時暫停提升，保持靜止10分鐘；
再次啟動所述起升卷揚機，提升所述待吊裝梁段；
通過所述牽引卷揚機緩慢牽引所述待吊裝梁段進行縱向移位；
當所述待吊裝梁段牽引至所述過渡結(jié)構(gòu)的末端的下方后啟動起升卷揚機再次豎向提升待吊裝梁段至所述過渡結(jié)構(gòu)的末端適當調(diào)整后對接。
進一步地，提升、移位待拼接梁段過程中四個吊點保持水平。
進一步地，提升待拼接梁段前應(yīng)先檢查，確認一切正常后才可進行提升作業(yè)。
進一步地，將所述待拼接梁段與所述過渡結(jié)構(gòu)的末端采用限位板進行拼接，包括：
采用手拉葫蘆軸向調(diào)整待拼接梁段；
通過限位板調(diào)整待裝梁段角度，使其與所述過渡結(jié)構(gòu)匹配；
當安裝位置出現(xiàn)偏差時，由施工人員采用手拉葫蘆或千斤頂微調(diào)定位。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的方案能發(fā)揮纜索吊跨度大、不受氣候與地形條件限制的優(yōu)勢，創(chuàng)新了斜拉橋的施工工藝，擴大了作業(yè)范圍，降低了斜拉橋橋梁施工難度，同時安全且有效地加快了施工進度，縮短施工時間，節(jié)約了施工成本。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
附圖說明
本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1為本發(fā)明的纜索吊機的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
本發(fā)明利用纜索吊機完成斜拉橋的主梁吊裝。下面以某工程為例，詳述本發(fā)明：
如圖1所示，在本實施例中，所述纜索吊包括兩組兩端分別固定在第一固定面和第二固定面的的承重索1、支托所述承重索1的索鞍2、由所述承重索支承以用于控制鋼桁梁節(jié)段的起重和牽引系統(tǒng)3，以及用于固定所述承重索1的錨固系統(tǒng)4。
其中，每組承重索1由12根φ60鋼絲繩組成，兩組承重索中心距為35.5m。具體地，所述第一固定面和第二固定面分別為所述斜拉橋的兩岸地面。
本實施例的斜拉橋的索塔采用H型索塔，索塔的上橫梁頂面標高為1359.009m，主梁頂面標高1272.509m，高出橋面86.5m，且上橫梁在索塔外側(cè)向外懸出有3.5m的懸臂，所述索鞍2設(shè)置于所述上橫梁外伸懸臂處。所述承重索1可直接由斜拉橋自身的索塔支承。
繼續(xù)參考圖1，所述起重系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)3包括用于控制吊物升降(即垂直運輸)(一端與卷揚機相連，另一端固定于對岸的索鞍或錨碇上)的起重系統(tǒng)31、用于牽引吊物進行水平方向移動的牽引系統(tǒng)32以及懸掛在所述承重索1上的跑車33。
所述起重系統(tǒng)31包括沿所述承重索1布置的起重索311、布置在所述索鞍2上的導向定滑輪312和固定在所述第一固定面的起升卷揚機313。
所述牽引系統(tǒng)32包括沿所述承重索1布置的牽引索321、布置在所述跑車33上的牽引動滑輪322、布置在所述索鞍2上的導向定滑輪323和固定在所述第一固定面、第二固定面的分別與所述一對牽引索321的末端連接的牽引卷揚機324。
所述錨固系統(tǒng)4包括分別固定在所述第一固定面和第二固定面并用于固定承重索1兩端的地錨41。每組承重索1的兩端分別連接在第一固定面、第二固定面的地錨41并由地錨41固定于該橋梁的兩岸。
全橋鋼桁梁共分為51個節(jié)段，GX段為鋼混結(jié)合段，設(shè)置在塔身中心線處；Z0～Z23節(jié)段為中跨施工節(jié)段，Z24節(jié)段為合龍段。
因此，本工程中跨主梁共51個吊裝節(jié)段，采用所述纜索吊通過本發(fā)明所述的利用纜索吊機進行斜拉橋主梁吊裝的方法進行吊裝安裝，具體包括以下步驟：
(1)在已澆筑完成的兩岸索塔及兩側(cè)岸上安裝纜索吊：
①基礎(chǔ)施工：
根據(jù)施工現(xiàn)場的實際地形，選定用于錨固承重索的地錨位置。根據(jù)選定的位置的實際地質(zhì)情況確定錨固形式，然后進行放樣，開挖、扎鋼筋、埋置預應(yīng)力管道、拉帶等預埋件、澆注混凝土、鉆孔、注漿、張拉預應(yīng)力等。
②在已有的斜拉橋的結(jié)構(gòu)上安裝所述索鞍：
具體地，所述已有的斜拉橋的結(jié)構(gòu)為索塔。在本實施例中，所述索塔為H型索塔，索鞍的安裝位置在索塔上橫梁的外伸懸臂處。用附著式塔式起重機將索鞍構(gòu)件吊上索塔上橫梁的外伸懸臂處，利用索鞍預埋件與索鞍基座焊接形成整體，索鞍各構(gòu)件采用高強螺栓連接，保證索鞍與索塔上橫梁外伸懸臂處的連接處能承受足夠大彎矩和剪力，滿足纜索吊機計算要求；
③根據(jù)所述第一固定面、第二固定面的地錨的位置安裝所述卷揚機，包括起升卷揚機和牽引卷揚機：
根據(jù)施工現(xiàn)場實際地形，考慮視野開闊、鋼絲繩走向方便，選定卷揚機位置。根據(jù)選定的位置放樣，然后平整場地、開挖并澆注卷揚機基礎(chǔ)，安裝卷揚機并調(diào)整就位。
④根據(jù)所述索鞍、地錨的位置安裝與調(diào)整所述承重索：
1.利用托架法架設(shè)所述承重索將通過兩岸索塔索鞍錨固于兩側(cè)岸上的地錨上。
2.在所述第一固定面、第二固定面處的地錨處利用普通卷揚機帶滑車組收放承重索長度，調(diào)整承重索垂度至設(shè)計垂度，注意保持各主索垂度一致。
⑤在所述承重索上安裝所述走行跑車：
1.利用附著式塔式起重機將所述跑車的滑輪組安裝于所述承重索上；
2.利于鋼絲繩將所述跑車的走行機構(gòu)滑輪組錨固于索塔預先設(shè)置的預埋件上；
3.再利用所述跑車下方預先搭設(shè)的操作平臺安裝所述跑車的通長銷軸、拉帶及上掛架；
4.利用上述方法將兩個跑車安裝完成，并通過連接器連接起來。
⑥安裝牽引索：
利用鋼絲繩帶動牽引索從左岸承重索地錨處牽引卷揚機經(jīng)左岸地錨、索鞍、直至跑車，并通過牽引滑輪組按空載要求導線后錨固于索鞍牽引定滑輪或地錨上；再利用鋼絲繩帶動所述跑車從右岸地錨經(jīng)右岸索鞍、直至跑車，并通過牽引滑輪組固定于其上，再待起重系統(tǒng)安裝完成后啟動右岸牽引卷揚機收緊牽引索將跑車牽引至右岸索塔處中跨側(cè)，再采用鋼絲繩將跑車錨固于索塔預埋件上，按設(shè)計圖紙要求導線完成右岸牽引系統(tǒng)，最后將所述跑車再次牽引到左岸索塔處完善左岸牽引系統(tǒng)。至止牽引索安裝完畢。
⑦安裝起重索：
在將跑車置于左岸索塔附近并完成左岸牽索導線布置后，利用鋼絲繩分別帶動起重索從左岸起重卷揚機經(jīng)左岸索鞍、跑車上起升定滑輪后、繞上掛架、下掛架后錨固于跨中側(cè)跑車上掛架處。待牽引跑車至右岸索塔處后將起重索經(jīng)右岸索鞍錨固于右岸地錨或右岸索鞍處。
利用鋼絲繩帶動起重索從右岸承重索地錨經(jīng)右岸索鞍、地面上跑車吊點的滑車組、左岸索鞍、左岸承重索地錨轉(zhuǎn)向滑車，進入左岸起重索卷揚機內(nèi)，同時將右岸起重索端頭錨固于主地錨千斤頭上，至止起重索安裝完畢。
⑧纜索吊試吊，具體包括如下步驟：
荷載試驗分為空載、靜載和動載三種形式，先空載、再靜載試驗最后動載試驗。
1.在所述跑車空載的情況下進行試運行:
在不吊重的情況下，開動起升、牽引卷揚機，檢驗設(shè)備安裝情況以及各項性能情況是否能滿足圖紙要求、安裝是否正確。如出現(xiàn)異常，立即停止并進行檢查更正；如無異常，進行下一步。
2.對所述跑車在靜載情況下的試運行:
靜載試驗加載分50％、75％、100％、120％共4個工況，其中50％荷載分張拉背索和不張拉背索兩種情況，75％、100％、120％工況均張拉背索。將試吊架置于起吊點位置進行逐級加載，開動起升卷揚機，同時檢查是否出現(xiàn)異常。如出現(xiàn)異常，立即停止并進行檢查更正；如無異常，進行下一步。
3.在動載的情況下對所述跑車進行試運行:
動載試驗分30％、100％、110％共3個工況。按各工況要求逐級加載，各工況均張拉背索。開動起升、牽引卷揚機，同時檢查是否出現(xiàn)異常。
如出現(xiàn)異常，立即停止并進行檢查更正；如無異常，安裝纜索吊機調(diào)試完畢。
上述步驟的試運行情況正常時，所述纜索吊機調(diào)試完畢。
(2)將所述起重系統(tǒng)中的吊具與預制的梁段吊點進行臨時連接：
①按吊裝順序焊接吊耳并安裝吊架：
在本實施例中，全橋鋼桁梁共分為51個節(jié)段，GX段為鋼混結(jié)合段，設(shè)置在塔身中心線處；Z0～Z23節(jié)段為中跨施工節(jié)段，Z24節(jié)段為合龍段。故待拼接梁段共有51個節(jié)段。
在吊裝前，主梁預先在拼裝場地內(nèi)拼裝成16m標準節(jié)段(Z0段拼裝成8m節(jié)段)，每節(jié)標準節(jié)段吊裝重量控制在280t。
優(yōu)選的，主梁吊裝按照4節(jié)梁段為一輪進行吊裝，具體為兩岸各2節(jié)梁段。所述吊裝順序為從兩側(cè)索塔向跨中方向進行吊裝。以所述斜拉橋的左岸為L岸，右岸為R岸，則記所述斜拉橋左岸的梁段為LZ1、LZ2等，記所述斜拉橋右岸的梁段為RZ1、RZ2等，根據(jù)斜拉橋結(jié)構(gòu)，兩岸吊裝順序不受兩岸對稱關(guān)系影響，起吊點在橋梁中跨側(cè)纜索吊非作業(yè)肓區(qū)正下方，也同樣不受其他限制，兩岸標準梁段施工完成后在跨中位置合龍。則具體的，所述吊裝順序為每一岸的先后吊裝順序：LZ1、LZ2、LZ3、LZ4、……LZ22、LZ23、RZ1、RZ2、RZ3、RZ4……RZ22、RZ23、Z24，即從兩側(cè)索塔向跨中方向進行吊裝，結(jié)合實際準備情況不受對稱限制，待兩岸標準梁段施工完成后在跨中位置合龍。
按照所述吊裝順序在每個梁段的主桁節(jié)點附近焊接吊耳，并安裝吊具。所述吊具共4套，使用2套，備用2套。在本實施例中，所述預制的梁段即16m標準節(jié)段，其置于預先安裝好的吊架中。與所述吊具臨時連接的梁段即為待拼接梁段。
②將纜索吊吊具下放并與待拼接梁段連接：
在吊梁之前，需將纜索吊吊具與待拼接梁段連接。具體而言，先將所述纜索吊吊具下放距待吊裝的梁段一定高度，然后將纜索吊吊具下放與待裝梁段上提前設(shè)置好的吊耳進行連接。優(yōu)選的，所述纜索吊吊具與吊耳以銷接形式實現(xiàn)臨時連接。
(3)利用所述起重系統(tǒng)將所述待吊裝梁段從起吊點位置豎向升降；利用所述牽引系統(tǒng)將所述待吊裝梁段縱向移位，將待吊裝梁段轉(zhuǎn)移到已吊裝梁段的末端；
所述過渡結(jié)構(gòu)為前一輪已吊裝完成的梁段，第一輪的過渡結(jié)構(gòu)為已現(xiàn)場組拼完成并精確定位的鋼混結(jié)合段。
①啟動起升卷揚機，提升待拼接梁段：
在提升待拼接梁段前應(yīng)先檢查，包括待裝梁段驗收合格、檢查纜索吊系統(tǒng)是否正常、吊具吊耳等是否正常。待確認一切正常后，方可進行提升作業(yè)。
緩慢啟動起升卷揚機，提升待拼接梁段，在提升過程中注意保持四個吊點基本水平。
②待待拼接梁段離地10cm時暫停提升，保持靜止10分鐘。
③再次啟動起升卷揚機，提升待拼接梁段:
再次啟動起升重卷揚機之前，需要再次檢查纜索吊系統(tǒng)、吊具吊耳等是否正常。待確認一切正常后，才可繼續(xù)起吊至一定高度。
④通過牽引卷揚機緩慢牽引待拼接梁段縱向移位；
待所述待拼接梁段起升到一定高度后，從已安裝梁段下方利用牽引卷揚機緩慢調(diào)整梁段的縱向里程位置，牽引所述待拼接梁段縱向移位至安裝位置。
具體的，所述安裝位置指已裝梁段的自由端外側(cè)，即過渡結(jié)構(gòu)的末端的下方。
⑤當所述待拼接梁段牽引至所述過渡結(jié)構(gòu)的末端的下方后啟動起升卷揚機再次豎向提升待拼接梁段至所述過渡結(jié)構(gòu)的末端。并利用起升、牽引卷揚機多次收放微調(diào)梁段的位置，以實現(xiàn)梁段對接。
(4)將所述待吊裝梁段與所述已吊裝梁段的末端進行對接以形成下一輪梁段吊裝的過渡結(jié)構(gòu)；
具體地，將所述待拼接梁段與所述過渡結(jié)構(gòu)的末端采用限位法進行對接，包括：
通過在待裝梁段頂部預先設(shè)置的限位板卡在過渡結(jié)構(gòu)的末端以調(diào)整待裝梁段角度，使其與所述過渡結(jié)構(gòu)線形匹配。
當平面安裝位置出現(xiàn)偏差時，由施工人員采用千斤頂微調(diào)定位。
(5)根據(jù)從所述兩岸索塔向跨中的安裝順序重復所述步驟(2)～(4)，直到兩岸的所述過渡結(jié)構(gòu)合龍。按兩岸現(xiàn)場實際準備情況進行吊裝，先吊裝鋼桁梁節(jié)段，待節(jié)段間連接完成后松鉤，使用汽車吊安裝橋面板，再進行下一輪梁段吊裝和橋面板安裝直至全橋主梁合龍。
通過本發(fā)明的利用纜索吊機進行斜拉橋主梁吊裝的方法，能發(fā)揮纜索吊跨度大、不受氣候與地形條件限制的優(yōu)勢，創(chuàng)新了斜拉橋的施工工藝，擴大了作業(yè)范圍，降低了斜拉橋橋梁施工難度，同時安全且有效地加快了施工進度，縮短施工時間，節(jié)約施工成本。
以上所述僅是本發(fā)明的部分實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。