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摘要:当今山区及峡谷地段当中,施工难度大,无交通条件下,施工现场几乎无通行道路。特别是跨越江河、峡谷、库区等区域便道难以修建,索道桥的优势更为突出,与同等载重量、同跨度的其他桥梁相比,索道桥用料少、重量轻、造价低、施工周期比较短、然而在恶劣的情况下,可以很快的形成通道,本文对索道桥安装施工过程中的重点与实例结合,分析研究索道桥施工过程中的关键技术和成桥静载试验,以供参考。
关键词:索道桥;施工技术;荷载试验;静载试验
1.1 工程概况
本桥位于西藏自治区山南地区雅鲁藏布江峡谷地区,施工区域平均海拔3600米,山顶平均海拔5200米左右,桥面高程海拔3372米,距离江面正常蓄水位54米,两侧为高海拔峡谷悬崖峭壁,横跨雅鲁藏布江,左岸桥台位于 S306 省道下方,左右岸地形坡度均为35°~50°地表多基岩裸露。
本桥采用单车道索道桥,净跨均 175m,设计荷载单车载重60T,单幅桥面净宽:4.5m+2×0.75m,单向行驶。跨中最大垂度:5.0m,最大横坡:小于7 度,设计行车速度:桥梁 10km/h,道路 15km/h,设计风速:26.8m/s。
1.2 桥身系统安装
1.2.1 安装前的准备工作
1、测量定位及主索的定制
索桥在安装前,要做好必要的准备工作,其主要工作:对索桥轴线进行复测,对施工机具是否到位、设备完好率进行统计并调整;工作人员的到位率进行调查;
主索在矢度计算过程中引入塑性机制,因此安装前勿需预张拉。然后按照主索跨度及锚固长度并留有一定富余度进行剪裁,剪裁完成后按每两根一盘的规格加设绳盘包装,在每根主索的跨中涂红油漆标识,以便于测量主索跨中矢度。
2、临时走线安装
临时走线安全全首先采用小船将使用材料及机具运输至右岸,其后将一根临时索固定于细绳上牵引到对岸,安装完成后引入左岸卷扬机平台处。利用卷扬机将两根钢丝绳稳定索牵引到对岸并锚固作为临时工作索,在临时工作索上安装跑车,采用两岸对牵形式,形成主索传输系统。采取可靠措施保证两岸指挥联系畅通,两岸设置照明系统,并设置警戒线,非工作人员严禁入内,临时走线示意图如下:
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1.2.2索桥的安装工艺流程
索桥的安装工艺流程如下:
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图1-1索桥安装工艺流程图
1.2.3主索安装施工技术
1、猫道设置及安装
为了防止钢丝绳堕入河中和减少卷杨机索引力,能安全快捷铺设主索,采用猫道作为临时走线索道,临时猫道先布置在桥中心线往上游侧,待从桥中心往上游侧主索铺设完成后;再把临时猫道布置在桥中心线往下游侧,从桥中心往下游侧方向进行安装作业。
临时猫道施工程序:
(1)临时猫道所需材料如下:ф18.5mm钢丝绳500m,ф50mm钢管100m;
(2)临时猫道的钢管制作成“U”字形,净宽度1.0m;
(3)用ф18.5mm钢丝绳穿过钢管制作成“U”字形,间距5m,从左岸依次往右岸穿钢丝绳,固定于两岸,形成临时猫道通道。
2、主索材料的控制
根据设计跨度、垂度及施工余量等计算每根主索的下料长度,必须控制在有效施工范围内,在厂家出厂前计算出实际工作长度。
3、主索铺设
主索采用φ44,6×37+FC,共54根,由于主索自重比较重,为了防止钢丝绳堕入江中和减少卷杨机索引力,能安全快捷铺设主索,利用事先架设的临时走线和猫道作为主索架设作业队的主要措施,并采用25吨汽车吊将主索悬空,利用临时走线作为牵引装置,将主索一端由临时猫道通道牵引至右岸调节器位置;并用绳卡进行固定;调节或收紧调节器使主索自动脱离临时猫道;循环往复,逐步先从桥中心往两侧依次架设。
6、主索矢度调整
因考虑西藏峡谷地区早晚温差较大,江面横风较大下午15时至19时横风等级预估在5-8级左右,因此主索失度调整宜在气温稳定时进行,根据调查早7时至14时韦江面横风较小基本处于平静状态,最适合主索调整时间段,主索调节主要采用千斤顶配合调节器进行调节。千斤顶调节过程中注意检测压力表的变化情况,当张拉至超过设计空索矢度3~5厘米时停止张拉并采用调节器调整垂度固定螺栓,间隔12小时以上重复张拉1~2次,直至钢索的矢度变化相对稳定为止使其空索矢度达到设计值。若第一根索股由于以后安装的索股在其之上架设而影响到安装质量时,即判断第一根索股已不能起到标准索股的作用时,必须对新的一根索股进行计算跨度、垂度、温度影响的计测,并正确的进行调整,然后将此新的索股作为相对垂度调整的标准索股。
其余所有主索的调整,都根据与标准索对比的相对高度差来进行。操作时,严格控制新索股与标准索股之间的高差度,将其调整到容许误差±10mm以内。
温度稳定的条件:长度方向索股温差△T≤2℃;横截面索股温差△T≤1℃。
主索的调平控制主要以跨中垂度为指标,测力计作为辅助控制。
主索架设完毕后,复测各索跨中标高,对个别索进行二次调平,使每根索垂度一致,误差控制在10mm范围之内。
1.2.4钢横梁及桥面安装
1、钢梁安装
钢横梁架设采用25T吊车配合临时走线进行架设作业,在主索安装前必须先将横梁吊装到左岸桥台下方指定位置进行安放,待主索全部安装调节完成后再进行钢横梁安装作业,钢横梁安装主要采用25T吊车配合临时走线滑轮组进行牵引铺装作业。
2、桥面板安装
桥面安装前提前做好板材的刻槽及防腐工作,桥面板安装前测量事先定位,将桥梁中心定位到左右岸桥台中线位置,桥面安装顺序从左岸向右岸依次顺序铺装,在铺装过程中没到一跨横梁先进行横梁定位,待横梁定位完成后依次向前铺装,铺装过程中采用临时走线作为安全保障措施,铺装工人全部使用双保险安全带,挂钩全部挂设在走线钢丝绳上并设置安全紧扣装置,避免在铺装过程中遇到横风将人吹倒至江中,临时走线设计载重5T方可满足6-10人同时进行铺装作业。桥面横梁板设计为满铺形式间隙木设计为2颗100mm长方木采用钢钉固定到桥梁横梁板上,钢横梁没间隔8米安装桥梁车行道横压板,横压板安装全部提前刻槽,安装时采用叉车运输到安装部位,安装过程采用液压千斤顶将横梁压板与钢横梁进行紧密连接然后采用螺栓进行连接。行车道桥面花纹钢板采用铁带螺母勾紧压缘材和主索钢丝绳进行牢固的连接,横梁桥板需要通过螺栓和横梁进行固定。完成桥面板的铺设工作后,需要对行车行道纵桥板进行铺设,完成后需要保证接头处于相互错开的状态。在车行道纵桥板上铺设车行道护板,用螺栓将车行道护板、车行道纵桥板、桥面板连接固定,即完成了桥面铺装。
1.2.5桥面矢度调整
桥面系安装完成后统一进行整桥矢度调整,确保桥面跨中最大垂度在设计5m范围以内,失度调整采用液压千斤顶配合连接器进行调整,待达到设计垂后使用连接器进行封锁,在进行标准索的调试过程中,需要使用高精度水准仪1台,另外还有上下游都需要布设温度计,对大气气温进行随时观测,伴随温度出现变化,以求得的f值随时调整基准索垂度。选择在气温比较恒定而且没有风的时段进行操作,这样可以保证主索的调整还有通过水准仪进行测量观测。
2.桥面荷载试验
索道桥完工后,首先进行全面检查:两岸的桥台、地锚是否有下沉、滑移和倾斜变位,主索的绳卡是否拧紧。受力部件如松紧调节器、各个滑轮安装是否正确、润滑是否正常;桥梁跨中矢度、横倾角是否符合设计要求。
2.1荷载试验目的
(1)检测桥梁整体受力性能是否达到设计和规范要求;
(2)验证桥梁的安全度和可靠性;
(3)承重索承载能力验算
(4)荷载试验对桥梁外观质量检测;
(5)对桥跨结构竖向挠度测试;
2.2加载方式
采用加载方式为车辆加载,控制荷载为1辆载重汽车(600KN)。
2.3试验方案
(1)成桥状态下桥跨结构的桥梁线形测量
1)恒载作用下桥梁纵向高程测量;
2)恒载作用下桥梁的中线偏位测量;
3)桥梁线形测量测点布置。
桥梁线形测量测点布置以与对外公路相交侧为起点,在每隔1个横梁上布置1个测点。编号为1#,2#,3#,……10#,11#,12#。见下图示意图所示。
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2.4静载试验
(1)位移测量
A、试验工况L/4、3L/4、L/2工况最大位移测量,测试采用精密水准仪进行测量;
B、两岸地锚最大竖向、水平位移测量,测试采用大行程百分表进行测量,若大行程百分表测试有困难时,采用精密水准仪结合钢尺测量。两岸地锚的位移测量测点布置在锚固台利于测位移的位置,竖向、水平方向分别布置3个测点。
(2)索力测试
A、主索、稳定索在恒载作用下的索力分布及大小;
B、主索、稳定索在各工况作用索力分布及大小;
C、在主索钢铰线上布置压电传感器,沿桥梁横向均匀布置共5个测点。
2.5试验加载的分级与控制
(1)试验加载分级
为了加强试验安全和控制结构在荷载增加时的变形情况,各工况的加载分三级进行:第一级为车辆空载;第二级为车辆总重200KN;第三级为单车总重600KN。
(2)终止加载控制条件:
发生下列情况应中途终止加载:
A、控制测点变位超过规范允许值时;
B、在加载过程中结构出现裂缝,且裂缝长度急剧增加;
C、裂缝宽度超过允许值(0.2mm)的裂缝大量增多对结构使用寿命造成较大影响时。
2.6检测仪器及加载设备
(1)检测仪器
A、线形测量仪器:精密水准仪(2台)、全站仪(2台);
B、位移测量仪器:大行程百分表;
C、索力测试检测仪器:DH5938(2台、加速度传感器5个);
D、裂缝检测仪器:刻度放大镜(1个);
E、其他:对讲机4个、发电机1台。
(2)加载设备
土石方工程车3辆分别为:空车1辆,单车总重200KN重车1辆,单车总重400KN重车1辆。
2.7测试时间控制
索力测试时间:为避免温度对钢索的影响,将索力测试时间控制在Am7:00~Am10:00。
桥面位移测试与加载同时进行观测。
3、结束语
鉴于当前基础设施建设处于快速发展的状态,索道桥作为一种特种桥梁,在水电站及大型跨越江河铁路、公路建设的前期设计施工的过程中作为临时便桥应用非常广泛,尤其是针对索道桥的荷载、桥梁的寿命、架设的跨度等诸多方面,需要具有较高的技术指标。通过以上方法进行施工,能够进一步确保施工质量,另外可以获得比较好的经济效果。
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