大跨度缆索起重机的设计优化与施工应用

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1、大跨度缆索起重机的设计优化与施工应用作者：宋杰贾卫中李艳哲大跨度缆索起重机的设计优化与施工应用宋  杰    贾卫中   李艳哲（中铁大桥局集团一公司）摘要    缆索起重机在桥梁施工中应用十分广泛，它能有效的解决施工中起重构件需长距离的垂直和水平移动问题，跨度、吊重、吊高等可根据需要设计。本文通过对渝怀铁路嘉陵江大桥设计和使用的大跨度缆索起重机阐述其设计与优化和施工应用关键词  大跨度 缆索起重机 设计 优化 施工应用 1 基本情况渝怀铁路嘉陵江大桥位于重庆市沙坪坝区井口镇附近，桥跨为3×24m+8×32m预应力

2、砼简支梁+(84+144+84)m预应力砼连续刚构+8×32m+4×24m预应力砼简支梁，正线桥长1025.06m，双线等长，桥高110m。上部结构为单箱单室变高度变截面箱形梁，主桥主墩处梁高10m，跨中及边跨梁端处梁高5.2m，箱梁顶宽11m，箱宽7m，梁体设纵向、横向、竖向三向预应力。主墩均为钢筋砼圆端形空心墩，墩身高69m。嘉陵江水暴涨暴落，年内洪枯水位差达20多米。由于该桥工期紧，主墩基础施工必须在一个枯水期完成，故采用2X100KN缆索起重机辅助施工解决汛期构件吊装和材料设备运输以及缆索吊跨内的高墩墩身施

3、工和刚构梁体施工。该缆索起重机跨度为（锚固跨110m+吊重跨739m+锚固跨105m），矢跨比f/L=1/16，额定吊重为2X100KN，两台缆吊缆索系统共用一个塔架。主索为2（2φ52mm） [6X37S+IWR，1870Mpa]钢丝绳，起重索为φ20mm钢丝绳，起重卷扬机为5t单快；牵引索为φ24mm钢丝绳，牵引卷扬机为10t单快。所有卷扬机均设在鱼嘴侧缆索吊机后主锚碇前，牵引索在团结村岸设置转向滑轮转向，采用一端牵引解决了两端设卷扬机牵引易发生对拉事故问题。塔架为N型万能杆件拼成2mX2m方格形双立柱加五道横

4、梁的门形刚架，塔底铰结，塔架横向桁宽：团结村侧24m，主要为使曲线上主桥简支梁架桥机能通过塔架，鱼嘴侧14m，纵向桁宽均为2m，团结村侧塔架高84.13m,鱼嘴侧塔架高为82.13m，塔架基础均为钢筋混凝土刚性扩大基础。主锚碇和缆风绳锚碇两岸均采用重力式浆砌片石砌体结构。该桥缆索起重机总体立面如下图：           1、主索    2、塔架    3、主锚碇    4、塔架基础    5、牵引卷扬机 6、起重卷扬机   7、牵引索转向滑轮   8、跑车   9、支索器   10、下挂架2 缆索系统的设计2．1

5、主索设计与计算    本桥主索在鱼嘴岸锚碇采用固结形式，直接锚固在锚碇上；在团结村侧采用可调形式，每根φ52主索与2φ32预应力高强精轧螺纹钢筋可调杆连接作成可调结构，用以精调主索垂度。本桥缆索起重机为三跨主索，中跨为承重跨，设计采用自编缆索起重机计算程序根据地形、地质条件选择合理的矢跨比f/L=1/16和塔高84m考虑利用既有的跑车和索鞍来选择主索。多跨主索体系其特点是当其中一跨荷载变化使该跨的垂度增大，其余跨垂度相应减小，主索在中间塔架的索鞍滑轮上滑动，用改变了的多跨主索的垂度来适应变化了的张力。缆索体系矢跨比

6、f/L≤1/10可认为属小垂度悬索，缆索起重机矢跨比f/L一般在1/10～1/20之间取值设计较为合理。忽略中间塔架顶索鞍的摩阻力，主索在各跨跨中的张力均应相等。三跨主索的缆索起重机计算公式是根据吊重P在承重跨跨中与吊重P在距左塔X处两种状态,在考虑由于张力变化的弹性变形和其它因素（如温度、支座位移）的变形影响后索长相等条件推导出来的，公式如下:       （1）其中：Eη 钢丝绳的弹性模量   F 主索的截面面积    l 承重跨跨度   G=gl   g 主索的换算线重（含主索承托的起重牵引索等重）  β两塔

7、架间的倾斜角 P 全部集中荷载（包括跑车重、集中在跑车处支索器重、绳重、配重、设计吊重等）H  荷载P作用于跨中主索的水平横拉力    PX  安装状态的集中荷载 HX  在PX作用下主索的横拉力   x  Px距左塔索鞍顶水平距离   W值指温度、索鞍变位等的支座位移影响值。温度位移的 ，升温“+” 降温“-”；支座位移的   向主索跨内位移取“+”，向跨外位移取“-”跑车所在跨主索垂度（跨中）：  （2）                     当跑车为双跑车间距为a（单跑车a=0）时跑车所在跨主索垂度（跨中）

8、：  （3） 2.2缆索系统设计安全系数主索牵引索起重索缆风索破断拉力≥3≥5≥5≥3.5应力≥2≥3≥3≥23 塔架与缆风系统的设计塔架的计算包括强度、整体稳定和特别部位杆件和节点板的局部稳定计算。塔架一般分塔底固结与塔底铰接两种，塔架一般设计成门型刚架，横向刚度较大，抵抗横向外力（主要指横向风力等）一般均无问题；塔身受纵向风力，塔顶受缆索系统产生的水平力