缆索吊装施工ppt（平南三桥缆索吊装系统试吊方案设计与实施）

缆索吊装施工ppt（平南三桥缆索吊装系统试吊方案设计与实施）图1 缆索吊装系统布置示意(1)检测吊装过程中塔架偏位控制情况和塔架智能纠偏技术的应用效果。缆索吊装系统作为一种施工简便、起吊承重大、技术先进的吊装技术被广泛应用于桥梁建设之中[1]。现有的拱桥拱肋和桥面梁多采用缆索吊装系统进行起吊安装，如主跨为530 m钢管混凝土拱桥的四川合江长江一桥[2]、主跨为450 m钢箱提篮拱桥的宁波明州大桥[3]、主跨为300 m钢箱拱桥的南宁大桥[4]等。另外，缆索吊装系统在悬索桥、斜拉桥的桥面梁安装上也有很好的应用，如主跨为628 m悬索桥的普立特大桥[5]、主跨为800 m斜拉桥的鸭池河特大桥[6]等。缆索吊装系统吊装的拱肋和桥面梁重量多为百吨级别，除了在设计上应计算准确外，在正式吊装前还需通过试吊，确认缆索吊装系统的运行状况及吊装能力。本文以跨径为575 m中承式CFST拱桥的平南三桥为工程背景，介绍平南三桥缆索吊装系统试吊方案，并对试吊的数据进行分析

王彬鹏 罗小斌

广西路桥工程集团有限公司

摘 要：以平南三桥缆索吊装系统(跨径布置509 m 601 m 512 m)为工程背景，从试吊配重方式的选择、试吊流程、试吊检测项目的检测方法等3个方面详细介绍了设计吊重220 t的试吊方案，并对实施后获得的试吊数据进行分析，得出试吊结论。另外，在试吊过程中对塔架智能纠偏技术的使用情况进行试验检测，得出了塔架偏位主动控制系统的作用效果和正确使用方法。

关键词：平南三桥;缆索吊装系统;试吊;设计;数据分析;智能纠偏;

缆索吊装系统作为一种施工简便、起吊承重大、技术先进的吊装技术被广泛应用于桥梁建设之中[1]。现有的拱桥拱肋和桥面梁多采用缆索吊装系统进行起吊安装，如主跨为530 m钢管混凝土拱桥的四川合江长江一桥[2]、主跨为450 m钢箱提篮拱桥的宁波明州大桥[3]、主跨为300 m钢箱拱桥的南宁大桥[4]等。另外，缆索吊装系统在悬索桥、斜拉桥的桥面梁安装上也有很好的应用，如主跨为628 m悬索桥的普立特大桥[5]、主跨为800 m斜拉桥的鸭池河特大桥[6]等。缆索吊装系统吊装的拱肋和桥面梁重量多为百吨级别，除了在设计上应计算准确外，在正式吊装前还需通过试吊，确认缆索吊装系统的运行状况及吊装能力。本文以跨径为575 m中承式CFST拱桥的平南三桥为工程背景，介绍平南三桥缆索吊装系统试吊方案，并对试吊的数据进行分析。

1 工程概况

平南三桥位于广西贵港市平南县西江大桥上游6 km处，是广西荔浦～玉林高速公路平南北互通连接线跨越浔江的一座特大型桥梁。平南三桥主桥为主跨575 m中承式钢管混凝土拱桥，矢跨比为1/4 拱轴系数为1.50 其拱肋和桥面梁采用缆索吊装系统进行安装，最大吊重为215 t。缆索吊装系统跨径布置如图1所示，为509 m 601 m 512 m 采用双主索道设计，单组主索道由8根ϕ50 mm密封钢丝绳组成，每条钢丝绳破断拉力总和为2 366 kN 设计吊重为2×110 t 设计垂度为L/14。为控制吊装过程中塔架偏位，平南三桥应用智能纠偏技术，利用北斗测量系统实时监测塔顶偏位，在主地锚缆风索张拉端上安装智能千斤顶，智能千斤顶适时主动调力，实现对塔架偏位的智能控制，减小塔架偏位。

拱肋、格子梁的安装是保障平南三桥整个工程顺利完成的关键工序，缆索吊装系统安全是重中之重。为了更好地检验缆索吊装系统的安全性，应对验收后的缆索吊装系统进行试吊。试吊的目的主要有以下几个方面。

(1)检测吊装过程中塔架偏位控制情况和塔架智能纠偏技术的应用效果。

图1 缆索吊装系统布置示意

(2)检测吊装过程中跨中最大垂度是否与理论计算垂度相符。

(3)检测吊装过程中地锚位移量和安全稳定情况。

(4)检测吊装过程中拱座沉降量和安全稳定情况。

2 试吊方案设计与实施

以缆索吊装系统设计吊重2×110 t为试吊基准重量，吊具采用200 t吊具(2组吊具) 每组吊点设计吊重110 t。试吊按空载试验、动载试验、跨中静载试验进行检验。动载试验荷载为110%G(G=220 t 下同) 跨中静载试验为125%G。因吊重大，为安全起见，动载试验荷载分55%G、82%G、110%G三级进行。试吊时主索鞍位于塔顶左侧(上游侧)。

2.1配重方式确定

最大配重荷载为125%G=275 t 需选择密度大且数量多的物体作为配重。配重物的选择通常有钢绞线、混凝土块、钢筋、拱肋节段这几类，六律邕江特大桥采用钢绞线加载，南宁大桥采用钢筋与桁架平台组合的形式加载[4] 藏木雅鲁藏布江特大桥采用拱肋节段作为主要配重[7] 巫山长江大桥采用钢筋配重[8]。经过安全性、经济性、可靠性、时间性的对比分析，最终确定以钢筋作为主要配重，加上少部分钢绞线，完成275 t的配重。钢筋采用成捆12 m长的ϕ28 mm钢筋，每30 t左右堆成一捆，采用钢丝绳进行绑扎，单组吊点配置4大捆约120 t 两组共240 t。钢绞线12捆，每捆约2.9 t 共34.8 t 用船运至跨中，用于静载试验。配重125%G的示意图如图2所示。

钢筋起吊过程中，应尽量使钢筋所受弯矩最小，因此需计算得出两钢筋钢绞线接触点的距离。接触点相当于铰接，受力图如图3所示，弯矩图如图4所示。当M max=|M-max|时，钢筋所受最大弯矩最小。

图2 单组吊点配重示意

图3 钢筋受力示意

图4 钢筋弯矩示意

支撑点间距计算如式(1):

qL2×a2−qL28=|−q2(L−a2)2|         (1)qL2×a2-qL28=|-q2(L-a2)2|         (1)

计算得出a=0.586 L=0.586×12 m=7.032 m 故钢筋挂点距端头2.5 m 如图5所示。

图5 钢筋挂点位置示意

2.2试验方案2.2.1设备调试及空载试验

缆索吊装系统塔架、地锚、缆风索和卷扬机等构件安装完成并经检查合格后，即可进行跑车、卷扬机等设备的调试和空载试验，步骤如下。

(1)检测卷扬机运转、制动、急停情况。

运转、制动检测：在南岸操作台选择主控权限，在单动工况、两岸联动单动工况、两岸联动联动工况下测试每台卷扬机的运转方向、制动情况，北岸控制台采取同样的方式测试。

急停检测：运转、制动检测合格后，进行急停检测，在两岸联动联动工况，分别按下所有急停按钮，检查所有急停按钮是否有效。

(2)空载运行调试。

检查操作人员实际操作、口令传达联系的情况，检查支索器的功能是否满足设计、使用要求。空载运行调试流程为：

①开动起重卷扬机，将吊钩起升至地面30 m以上；

②开动牵引卷扬机，将跑车在中跨范围以内来回牵引运动。

2.2.2荷载试验

缆索吊装系统中各设备调试正常、空载运行正常后，可进入负载运行试验。55%G、82%G、110%G动载试验各进行一个完整的工作循环。一个工作循环为：从地面起升试验荷载至起升高度后，小车在工作范围内横移，然后回到荷载起升前的状态[9]。在进行110%G动载试验时，在跨中进行125%G静载试验。55%G和82%G动载试验流程如图6所示；110%G动载试验和125%G静载试验流程如图7所示。

图6 55%G和82%G动载试验流程示意

图7 110%G动载试验和125%G静载试验流程示意

检测塔架偏位主动控制系统时，在不同工况下开启塔架偏位主动控制系统，通过塔架偏位情况检测塔架智能纠偏技术实际应用效果。塔架偏位主动控制系统开启工况见表1。

表1 塔架偏位主动控制系统启动情况

工况		55%G动载试验		82%G动载试验		110%G动载试验		125%G 静载试验
		北→南	南→北	北→南	南→北	北→南	南→北
塔架偏位主动 控制系统开/关	南岸塔架	关	开	关	开	开	开	开
	北岸塔架	关	关	开	关	开	开	开

2.3检测方法(1)塔架偏移监测。

塔架标准节段共24层，于塔架第12层顶和塔顶处安装棱镜，棱镜布置示意图如图8所示。使用全站仪观测塔架偏位。

图8 塔架棱镜布置示意

(2)主索垂度监测。

上、下游主跑车上各布置1个反光棱镜，如图9所示。利用测量机器人监测试吊过程中主索的垂度。

(3)主地锚位移监测。

于每岸主地锚背包上、下游处搭设钢管架，提前安装千分表并调零，如图10所示，便于观测主地锚位移。

图9 主跑车上棱镜布置示意

图10 主地锚百分表安装示意

(4)塔架基础沉降监测。

在塔架基础(拱座)对角点布置沉降观测点，如图11所示，通过水准仪进行观测。

图11 塔架基础观测点布置示意

3 试吊数据分析3.1塔架偏位数据分析

在两岸塔架第12层顶和塔顶处安装棱镜。塔顶自左向右布置监测点，依次为监测点A、B、C;塔架中间自左向右布置监测点，依次为监测点D、E。试吊时，主索鞍位于塔顶左侧(上游侧) 靠近监测点A 以监测点A的偏位数据进行分析。规定塔架偏移量偏往边跨为“ ” 偏往中跨为“-”。

南岸塔架偏位情况如图12所示；北岸塔架偏位情况如图13所示。塔顶的最大偏位均满足规范要求不大于塔高(200 m)的1/400的要求。但是，根据以往的工程记录，采用吊扣合一式塔架，在起吊拱肋过程中，塔顶位移达到20 cm以上时，将对拱肋线形产生较大影响[10] 在施工过程中需尽可能控制塔架偏位。根据塔架偏位主动控制系统开启工况以及南北岸塔架的偏位情况，可得出以下结论：一是塔架偏位主动控制系统可实现塔架纠偏，纠偏仅能纠正塔架向中跨方向的偏位，无法纠正塔架向边跨方向的偏移；二是塔架偏位主动控制系统开启时机对纠偏效果影响很大，起吊前开启的纠偏效果显著，起吊后再开启的纠偏效果小；三是吊点靠近塔架时，塔架向边跨偏移，越靠近塔架偏移量越大，吊点在跨中区域时，塔架向中跨偏移，越靠近跨中偏移量越大；四是纠偏系统对塔架向中跨偏移的纠偏效果好，在进行110%G动载试验中，在起吊前开启的纠偏系统，塔架向中跨偏移量最大为85 mm 在进行82%G动载试验中，未开启纠偏系统，塔架向中跨偏移量最大为290 mm。

图12 南岸塔架偏位

3.2主索垂度数据分析

试吊过程中利用测量机器人监测主索垂度，对吊点在跨中时的数据进行分析，结果见表2。试验时，55%G、82%G、110%G动载试验时间跨度均是上午由北岸牵引至南岸，下午由南岸牵引至北岸。受气温及太阳照射影响，下午主索温度比上午高。在相同工况下，上午(实测A)与下午(实测B)的实测垂度不同，最大差值是在82%G动载试验时，为0.52 m。在各工况下，跨中实测垂度与理论计算垂度的差值最大为-0.977 m 在可控范围内，满足设计要求。

图13 北岸塔架偏位

表2 主索跨中垂度数据分析

工况		55%G	82%G	110%G	125%G
主索 垂度/m	理论计算垂度	36.167	39.419	41.697	42.863
	实测A:北岸→南岸	35.19	38.88	41.25	-
	差值=实测A-理论	-0.977	-0.539	-0.447	-
	实测B:南岸→北岸	35.26	39.40	41.57	42.37
	差值=实测B-理论	-0.907	-0.019	-0.127	-0.493

3.3主地锚位移数据分析

南、北岸主地锚位移情况如图14和图15所示，南岸岸主地锚最大位移为0.598 mm 北岸主地锚最大位移为0.158 mm 主地锚位移数值均在可控范围内。

图14 南岸主地锚位移

3.4塔架基础沉降数据分析

塔架基础观测数据显示，南岸塔架基础沉降基本在1 mm以内，北岸塔架基础沉降最大值为1.3 mm。塔架基础稳固，几乎不发生沉降，塔架基础安全。

图15 北岸主地锚位移

3.5试吊结论

经过试吊工作，对平南三桥缆索吊装系统总结如下。

(1)塔架偏位主动控制系统可实现塔架纠偏，纠偏仅能纠正塔架向中跨方向的偏位，无法纠正塔架向边跨方向的偏移，且起吊前开启的纠偏效果显著，起吊后再开启的纠偏效果小，在进行110%G动载试验中，在起吊前开启纠偏系统，塔架向中跨偏移量最大为85 mm 向边跨偏移量最大为160 mm 均小于200 mm 满足吊装要求。

(2)在各工况下，跨中实测垂度与理论计算垂度的差值最大为-0.977 m 在可控范围内，满足吊装要求。

(3)南、北岸主地锚最大位移梁为0.598 mm 地锚安全稳定，满足吊装要求。

(4)南、北岸塔架基础沉降最大值为1.3 mm 塔架基础稳固，几乎不发生沉降，塔架基础安全，满足吊装要求。

综上所述，平南三桥缆索吊装系统具备正式吊装施工的能力。

4 结语

平南三桥利用粗钢筋绑扎成捆作为配重物进行缆索吊装系统试吊，通过空载试验、55%G、82%G、110%G动载试验和125%G静载试验，检验了缆索吊装系统的工作能力，同时检测了塔架智能纠偏技术在实际应用中的效果，并根据得出的结论指导后续吊装作业。平南三桥拱肋于2019年10月12日开始安装，2020年1月10日完成合龙，历时91 d 整个过程顺利。缆索吊装系统吊装过程中最大吊重5号拱肋节段(重215 t)也已顺利完成，也验证了试吊结论的正确性。平南三桥缆索吊装系统试吊方案便于实施，易达到试吊目的，可为同类工程提供有益借鉴。

参考文献

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