懸索橋裝配式主塔門架設(shè)計及應(yīng)用范文

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摘要：主塔門架是懸索橋施工過程最重要的臨時設(shè)施之一，主要用于主索鞍各構(gòu)配件的吊裝及索股的牽引橫移。本文以湖北省白洋長江公路大橋為工程背景，介紹了大橋主塔門架的設(shè)計，通過改變門架桿件的連接方式，提高門架的利用率以及通用性，使門架可重復(fù)使用，節(jié)約成本，并利用Midas/Civil有限元軟件對主塔門架的受力驗算，結(jié)果均滿足要求。

關(guān)鍵詞：懸索橋；裝配式；主塔門架；設(shè)計與應(yīng)用

0引言

近年來，懸索橋因其超強(qiáng)的跨越能力和優(yōu)美的結(jié)構(gòu)造型獲得了大量的研究與應(yīng)用。因而對懸索橋的施工帶來了更大的要求。主塔門架是懸索橋施工過程中最重要的臨時設(shè)施之一，其主要作用是主索鞍各構(gòu)配件的吊裝及索股牽引橫移。

1工程背景

湖北省白洋長江公路大橋是宜昌至張家界公路在湖北省宜昌市境內(nèi)跨越長江的通道。宜張高速公路宜昌段是湖北省“753”骨架公路網(wǎng)中規(guī)劃縱6線——鄖縣至五峰高速公路的重要組成部分。主橋為主跨1000m的單跨懸索橋，跨江主橋主纜跨度布置位276m+1000m+296.5m。主索鞍由主索鞍系統(tǒng)和格柵系統(tǒng)組成。主索鞍系統(tǒng)由鞍體、上下承板、安裝板等組成，最大吊裝重量為主索鞍的較大半個鞍體，重量約58t，吊裝尺寸（順×橫×高）為3.8m×3.82m×3m；最大吊裝尺寸為格柵系統(tǒng)，由格柵及反力架構(gòu)成，為鋼板組焊件，單件重28.76t，最大吊裝尺寸（順×橫×高）為9.715m×3.82m×2.81m。

2主塔門架的設(shè)計

根據(jù)門架的用途，本著安全、經(jīng)濟(jì)、適用、方便的原則，將門架設(shè)計成鋼桁架形式，各構(gòu)件之間主要采用型鋼法蘭形式連接，為了增強(qiáng)門架整體穩(wěn)定性，門架上設(shè)計了單側(cè)側(cè)向支撐。塔頂門架設(shè)計吊裝能力按主索鞍單件最大設(shè)計重量約58t控制。

2.1主桁片設(shè)計

主塔門架主桁架高度8.3m，頂部縱梁長18.0m，懸臂長度為9.1m。縱梁采用HW400×400×13×21型鋼組合形式。立柱、懸臂大斜撐、橫撐、斜撐、縱梁之間連接節(jié)點在工廠加工成整體，桿件兩端用型鋼法蘭連接。

2.2柱腳設(shè)計

塔頂門架前斜撐及立柱為400×400×13×21型鋼。門架柱腳與混凝土之間采用剛性整體式柱腳連接，主要由底板、加勁肋、錨栓及錨栓支承托座等組成，各部分的板件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，相互間采用焊接連接。

2.3門架橫梁設(shè)計

在主索鞍吊裝階段，分別在門架的前端和后端及前后端之間設(shè)置橫向聯(lián)系將中側(cè)和邊側(cè)桁架連接成整體門式鋼架結(jié)構(gòu)。橫梁采用HW400×400×13×21型鋼，通過型鋼法蘭與左右側(cè)縱梁上預(yù)留接頭連接。在前端橫梁上焊接定位板安裝φ24楔套作起吊鋼繩固結(jié)端，后端橫梁布設(shè)定滑輪作起吊鋼繩轉(zhuǎn)向輪。

2.4起吊系統(tǒng)設(shè)計

主塔門架起吊系統(tǒng)采用JKB10卷揚(yáng)機(jī)受力抬吊，由縱移天車、起吊滑車組和起吊卷揚(yáng)機(jī)組成。縱移天車橫梁為2HW400×400×13×21組合型鋼，一根橫梁由兩根焊接H型鋼通過加勁肋連接成整體。天車橫梁兩端放置在位移小車上，在門架縱梁頂?shù)腫36b槽鋼軌道上行走。天車橫梁中段懸掛6輪80t定滑車，通過φ24起吊鋼繩繞12線與下端6輪80t動滑組形成起吊滑車組。φ24起吊鋼繩一頭通過門架前端橫梁的楔套進(jìn)行固定，牽引頭繞過門架后端橫梁的轉(zhuǎn)向輪進(jìn)入布設(shè)在承臺上的10t卷揚(yáng)機(jī)。

2.5型鋼法蘭連接設(shè)計

門架各桿件的連接采用型鋼法蘭連接，節(jié)點處在工廠加工法蘭接頭。具體結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。HW400×400×13×21型鋼法蘭由1塊底板和12塊加勁板焊接而成，其中底板開16個φ24螺栓孔。HW200×200×8×12型鋼法蘭由1塊底板和10塊加勁板焊接而成，其中底板開10個φ24螺栓孔

3門架系統(tǒng)的安裝

現(xiàn)場F0/23B塔吊在塔頂最遠(yuǎn)端吊重能力為7.5t，近端吊重能力為10t，可考慮組合件拼接后起吊，滿足以上構(gòu)件的吊裝要求。

3.1門架的加工

為了保證門架加工質(zhì)量，門架擬在廠內(nèi)加工經(jīng)試拼后運(yùn)往施工現(xiàn)場以型鋼法蘭方式連接。

3.2門架的拼裝

門架加工完成并通過驗收后，將桿件及其零部件運(yùn)往工地準(zhǔn)備拼裝。拼裝前對門架構(gòu)件的數(shù)量及質(zhì)量進(jìn)行全面清查，對裝運(yùn)過程中產(chǎn)生的缺陷和變形的桿件，按有關(guān)規(guī)定予以矯正、處理，符合要求后，方得使用。經(jīng)矯正、處理后仍不符合要求時，予以更換。塔頂門架用塔吊拼裝，在吊裝前，現(xiàn)場把順橋向兩根立柱及所涉及平聯(lián)及斜撐提前拼裝焊接完成，懸臂斜撐及平聯(lián)焊接完成。吊裝時首先吊裝靠近橋軸線已拼裝好的組拼件與柱腳相連，并保持其垂度，拉好抗風(fēng)繩，然后吊裝邊線側(cè)的已拼裝好的組拼件與柱腳相連，并保持其垂度，最后吊裝兩側(cè)已拼裝好的組拼件和橫向型鋼，通過螺栓進(jìn)行連接；最后在吊裝縱梁及位移小車，進(jìn)行卷揚(yáng)機(jī)等相關(guān)工作的布設(shè)。

3.3起吊、行走系統(tǒng)安裝、調(diào)試及荷載試驗

塔頂門架拼裝完成后，在門架上弦桿頂面設(shè)置軌道、平車等行走系統(tǒng)；在兩岸承臺頂面分別布置提升卷揚(yáng)機(jī)，安裝提升系統(tǒng)，并對整個吊裝、行走系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)檢測、調(diào)試，檢查整個系統(tǒng)全長范圍內(nèi)有無絞繞或其它設(shè)備故障，確保所有機(jī)具設(shè)備安全、正常工作之后，進(jìn)行超載提升試驗，進(jìn)一步檢查門架及吊裝提升系統(tǒng)的安全和運(yùn)行情況，為正式吊裝索鞍作好充足的準(zhǔn)備。門架的荷載試驗分4次完成，加載的重量分別為設(shè)計吊重的80%，100%，110%和125%，其中80%和125%加載時為靜載試驗，100%和110%加載時做動載試驗，確保提升系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)工作正常，并且在每次試吊過程中作門架變形觀測。

4結(jié)語

主塔門架為作為懸索橋施工的重要臨時設(shè)施之一，隨著懸索橋的大量建設(shè)，工藝越來越成熟，需要對施工臨時設(shè)施進(jìn)行通用性設(shè)計，以便先后施工多座懸索橋時能免節(jié)約材料，節(jié)省成本。本項目主塔門架各桿件間采用型鋼法蘭連接，既使門架的安裝更加方便，又能增加門架的使用次數(shù)，在多次攤銷時降低施工成本。

參考文獻(xiàn)

[1]余丹，韋福堂，甘科等.懸索橋施工用塔頂門架的優(yōu)化設(shè)計方案[J].預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2016（1）；28-32;

[2]朱冠華.矮寨特大橋茶洞岸塔頂門架的設(shè)計與計算[J]，四川建材，2012，38（2）；113-115.

作者：王小祎 單位：四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司