浅谈大型悬索桥猫道系统的施工布置

技术一线　浅谈大型悬索桥猫　道系　统的施工布置　刘宁波，郑先河　（中交二航局技术中心，湖北武汉，　邮编４　３　０　０４　０）　摘要：猫道系统是悬索桥上部结构安装工程最重要的临时工程之一，本文以国内某一建成的大跨度悬索桥为　例，对其建造期间猫道系统的施工布置进行了介绍，可为同类桥梁的相关设计提供参考。　关键词：悬索桥；猫道系统；三跨连续　１概述　猫道系统是悬索桥上部结构安装工程最重要　的临时工程之一，作为上部结构安装最大的施工　平台，几乎贯穿上部结构安装全过程。猫道系统　结构复杂，架设难度大，在施工过程中需进行精　确调整及转换，猫道拆除直接影响后续附属工程　施工。　本文介绍的悬索桥猫道结构采用三跨连续无　抗风缆体系。该猫道主要由猫道索（承重索、扶　手索和门架承重索）、锚固体系、猫道面层、横　向通道、猫道门架、变位刚架、下拉装置组成。　２猫道系统布置　本猫道为三跨连续式结构，其具有如下特点　猫道索的调节锚固装置均安置于锚碇位置，　方便施工操作，便于调节。猫道索布置采用对称　布置形式，单侧猫道８根承重索，横桥向采用　０．４２ｘ３＋１．３＋０．４２ｘ３的布置形式，在塔顶主索鞍及　锚碇散索鞍位置猫道承重索无法正常通过，需设　置变位装置，全桥共布置６套ｌ２个变位装置。　猫道索布置采用对称布置形式，单侧猫道　８根猫道承重索，在塔顶主索鞍及锚碇散索鞍位置　猫道承重索无法正常通过，需设置变位装置。　由于猫道索与主缆空缆中心径向间距为　１．５ｍ，猫道索无法正常通过塔顶，需设置下拉装　置来实现猫道索的连续通过。猫道索在塔顶线形　变化较大，需在塔顶设置转索鞍来实现。　为保证猫道的线形，猫道索均在锚碇支墩后　模向递　嘻同距　７ＤＤ　７２９　１３１　８ｘ１３５　８Ｘ１３５　１３１　７２９　７∞　猫道　门同距　铂　啦铂　钉　２４Ｘ４５＝１０８Ｄ　２４ｘ４５＝１ｏ８０　职　啦　—　ｌ＝　索猫道霹重索门　．————　—写　门架　猫繇　猫道承　三　｝～…　模同逋疆横向　横向缸横向趣道横向　磺阿墟厦Ｊ　【　便嗣坦　向　横栅　横向ｉ　眦盟　－－’　堂重王耍查星塑　图一猫道总图布置图　收稿日期：２０１４－１－５　作者简介：第一作者：刘宁波，男，本科，助工，研究方向：结构设计及设备工艺　第二作者：郑先河，男，本科，工程师，研究方向：桥梁工程　固炙盈ｉ程吏．镟Ｉ　２０１４￣第２期　炙通２柱建设　主缆位置　描道横粱　’　厂、　／／　猫措门凄　横向诵　佃Ｉ面网　横向通道扶手绳　猫道索，　、　＼　Ｖ　Ｉ　—＝＝…．Ｉ＼Ｉ＼　Ｉ　……．Ｉ—’Ｋ、　．／。．Ｉ　ｌ　Ｉ　　．Ｉ　　．Ｉ　　．Ｉ　　／．Ｉ　／‘　：　Ｉ　ｕ　Ｉ　．Ⅱ＿　、　　１、　１　１＿＿＿＿＿＿一＿　ｌ一　＿．　Ｉ　＿　＿　，　Ｉ　，■　嚣　／ｈ　／＼　／＼Ｉ／Ｉ：Ｉ＼ｌ／＼ｌ／＼ｌ／　＼ｌ／＼ｌ／＼Ｉ／ｌ　ｌ＼ｌ／＼　／＼．　，Ｊ　薹铆　删　肋７　Ｉ＿　３９８ｏｏ　猫道横向通道立面布置图　３９８ｏｏ　９２２５　１Ｏｌ７５　１０００　１ｏ１７５　９２２５　】　　ｌＩ　Ｉ　ｉＩ／ｌ＼ｌ／［１＼ｌ／Ｉ＼Ｉ／ｌ＼Ｉ／Ｉ＼ｌ：Ｎ：Ｉ／ｌ＼ｌ／ｌ＼ｌ／Ｉ＼ｌ／Ｉ：Ｉ＼Ｉ／Ｉ＼瞎　一一　’　；奶　…～～…－一一　ｔ　ｊ９ｏｏ　图二横向通道结构布置图　侧锚固，需在锚碇处设置转索鞍来实现，全桥共　单根猫道承重索架设完成后，根据变位长度　布置２套４个转索鞍。猫道横向通道平均每隔　影响情况对垂度进行粗调，基本达到设计计算目　１３５ｍ布置一道，其中中跨７道，边跨２道，全桥共　标垂度。待猫道承重索全部架设就位后，根据设　布置ｌ８道。猫道结构总体布置图参见图一，横向　计计算猫道承重索空索线形，逐根按照变位处增　通道结构布置图如图二所示。猫道门架每隔４５ｍ布　加长度修正后的垂度进行精确调整。　置一道，全桥共布置猫道门架１２４道（单￣ｉ］６２道）。　２．２猫道扶手索　２．１猫道承重索　猫道扶手索采用①２２（上扶手索）＋①１６　猫道承重索采用８①５４（６×３６ＳＷ＋ＩＷＲ）钢芯　（中扶手索）＋中１６（下扶手索）结构形式。扶手　钢丝绳，下料长度计算采用弹性模量为　索与猫道承重索间间距分别为１．２ｍ，１．Ｏｍ，　Ｅ＝Ｉ．１６５×１０　Ｍｐａ，基准温度２０℃，制造时应根据　０．５ｍ，扶手索横向间距设计为４．０ｍ。猫道扶手索　实际温度及弹模进行调整。　共分四段，在塔顶通过变位刚架变位后锚固于塔　猫道承重索制造前应通过破断拉力试验验证　顶门架上，在锚碇处通过第１根扶手立柱转折后锚　承重索的强度和最小破断拉力，制作时要求进行　固于锚碇门架上。考虑转点处扶手立柱及锚碇门　预张拉以消除非弹性变形。预张拉后的钢丝绳在　架受力需要，边跨扶手索安装时要求上扶手索索　持荷状态下按设计长度精确下料，然后按工艺浇　力不大于２５ＫＮ，中下扶手索索力不大于１２．５ＫＮ，　铸锚头，确保浇铸部分抗拉力大于钢丝绳最小破　索力值在安装时通过部分放松扶手索和将扶手索　断力。　与扶手立柱卡紧达到。　单根猫道承重索分两段制造，一段两端均采　２．３门架承重索　用开式索节，另一段一端采用开式索节，一端采　门架承重索采用２①５４（６×３６ＳＷ＋ＩＷＲ）钢芯　用闭式索节，两段索在中塔靠南岸侧约１３．５ｍ处对　钢丝绳，单根门架承重索分两段制造，索接头形　接。　式及控制要求与猫道承重索形式一致。两段门架　为使主塔承受较小的不平衡外力，猫道承重　承重索在中塔塔顶处对接，通过设置于锚碇门架　索架设时应按照以中塔南北侧对称、上下游对称　及塔顶门架上的转索装置形成连续体系。门架承　的原则进行。以减小对索塔的偏位影响，控制塔　重索与猫道承重索的垂直距离为７．２６８ｍ，横桥向　顶的偏位及塔肢扭转在设计许可范围内。　间距３．８ｍ。各索断面布置如图三所示。　２０１４￣第２期！炙砬＝程吏堤幽　技术一线　榘承重索　图三猫道索布置图　２．４猫道面层　猫道面层横梁共分３种形式，对应横向通道　位置横梁采用双根轻型［２０型钢，对应猫道门架位　置（横向通道位置除外）采用双根轻型［１６型钢，　其余位置采用［１２型钢梁作为猫道横梁。猫道横梁　通过翼缘开孔用Ｕ型螺栓与猫道承重索相连。猫道　横梁间隔５．６２５ｍ布置一道。　面层铺设时，由塔顶分别向主跨跨中、锚碇　方向下滑铺设，上下游两幅猫道对称平衡施工，　并应根据跨长比例控制各跨铺设速度，以控制铺　设过程中的水平力差引起的索塔偏位在设计及监　控范围内并方便横向通道的安装。　窝　ｊ　世地　ｊ　ｌ　　『Ｉ—　ｌ豳豳糊　Ｊ　Ｉ　　ｌ．　１硼嘲峨　Ｉ　ｊ『Ｊｌ５　∞　ｌ　∞　Ｔ｝，ｈ打５ｌ铷　５　。Ｄ　ｌｌ　　ｌ＼　塑　图四猫道面层布置图　咽炙盈ｊ程吏仗２０１４￣－第２期　２．５猫道门架　猫道上每隔４５ｍ（边跨略有不同）布置一道　猫道门架与猫道连接，门架上设置丽组牵引索导　轮组。猫道承重索与门架承重索通过门架连接，　形成空间结构，提高猫道整体抗风稳定性。　标准断面位置猫道门架高７．２６８ｍ（承重索与　门架索间距），总宽６．４ｍ，有效工作宽度４．０ｍ。结　构如图五所示。　ｈ　墨　ｔ　ｌ　Ｊ栅ｌ　Ｉ　§　门集立桂　是！　Ｓ　羹　ｇ　　ｌ　＿　．　Ｉ　ｋ＿　图五门架结构布置图　２．６横向通道　猫道横向通道平均每隔１３５ｍ布置一道（边跨　略有不同），其中中跨７道，边跨２道，全桥共布置　１８道。结构布置图如图二所示。　横向通道与猫道横梁及对应猫道门架均为铰　接。猫道线形南、北两侧对称。施工过程中横向　通道上严禁堆载，其上机具等集中荷载应控制在　ｌｔ以内，以保证结构具有足够的安全度。　横向通道安装时先在主塔塔底拼装完成，在　猫道面层铺设过程中对应横向通道时，利用卷扬　机将横向通道提升至猫道索下方与猫道相连后随　猫道面层共同下滑。　２．７塔顶变位刚架　变位刚架由ＨＷ３００×３００及［２０型钢焊接组成　框架式结构并焊接变位块。变位刚架安装时先将　变位刚架放置于塔顶操作平台上，待猫道承重索　安装完成后再就位，通过手拉葫芦或卷扬机对称　调整承重索及扶手索至相应的位置并固定。　在猫道变位刚架安装完成之后，在边塔靠中　跨侧变位刚架￣ＨＷ３００×３００型钢梁设置的下拉　耳板上接上下拉钢丝绳，将下拉钢丝绳下端与滑　车组的一端用下拉梁相连，滑车组的另一端连接　在塔身下拉预埋件上。猫道下拉通过手拉葫芦或　卷扬机收紧滑车组的钢丝绳实现。图六以北塔为　例说明。　｜Ｉ：ＩＩ｝誊顶调节装Ｉ立面布Ｉ圈　｜：苍塔顶调节装置平面布Ｉ圈　图六塔顶变位刚架布置图　２．８猫道改吊　在主缆架设完毕索夹安装完成之后，主粱吊　装之前需对猫道进行改吊。　猫道改吊采用①２２钢丝绳，环绕主缆一圈后　与设置于猫道门架处横梁上的改吊吊耳相连，约　４５ｍ布置一道。猫道改吊顺序为：中跨由跨中开始　同时向主塔方向进行，边跨由中点开始同时向边　塔及锚碇方向进行。要求改吊后猫道承重索与主　缆间距边跨为１．７±０．１ｍ，中跨为１．５±０．１ｍ。　２．９猫道放松　主梁施工过程中应随时测量主缆线形变化并　及时随主缆变化调整猫道线形。猫道线形调整通　过放松锚固系统处锚杆及拉杆进行，扶手索放松　可采用卷扬机或手拉葫芦在锚碇及边塔塔顶处进　行，放松时扶手索与承重索交替进行，保证扶手　索与承重索不产生大的错动进而产生不平衡荷载。　炙盈工程圭设　猫道承重索放松的同时需拆除边塔边跨侧部　分猫道面层并安装至边塔中跨侧。边跨扶手索在　锚碇处放松的同时应根据承重索在边塔塔顶的偏　移量在塔顶处将扶手索收紧，保证扶手索、立　柱、猫道横梁及猫道承重索四者间不产生大的偏差。　２．１０边塔塔顶猫道整体调节装置　边塔塔顶猫道整体调节装置的设置是为了防　止在施工过程中猫道偏载过大引起主塔塔偏超过　设计及监控要求，此时通过调节装置调整猫道以　满足要求。同时也可作为猫道放松时的辅助措　施，在猫道放松承重索在边塔塔顶转索鞍上滑动　困难时可利用该装置辅助进行。　３施工注意事项　３．１猫道结构中各构件材质需严格按照设计　要求使用。锚固及调整系统中精轧螺纹钢筋及拉　杆、锚杆、轴类零件需按设计材质要求请专业厂　家生产制作，按设计要求制造并做力学性能实　验，满足要求后方可投入使用。在施工过程中需　采取防护措施避免打火损伤。　３．２结构各构件中销孔均采用钻孔，不得现　场冲孔，销轴及销孔需满足设计粗糙度要求，销　轴及销孔直径允许加工误差±０．２５ｒａｍ。　３．３猫道各结构间连接需按图纸中设计要求　进行。钢结构部件的加工应按《钢结构工程质量　验收规范》（ＧＢ５０２０５）要求进行制作、焊接、安　装及检验，销轴及销孔均为钻孔，不得现场冲　孔，光洁度等需满足要求。　３．４扶手索在安装过程中与立柱间采用Ｕ形　螺栓连接，连接时应卡紧，在锚固处要求张力不　大于２５ｋＮ，以保证门架结构安全。　３．５猫道上不得堆放大型机具以免产生较大　集中荷载，单个横向通道上堆载不得超过ｌｔ且需　保证荷载直接作用于横向通道桁架钢管上。　３．６猫道结构各索在施工及使用过程中需采　取防腐措施，严禁受到损伤，不得受到强烈挤压　变形导致结构出现断丝等，在各转索处需防止出　现跳绳。　３．７主缆索股牵引过程中，为避免大风时猫　道与主缆干涉，在猫道门架位置将猫道门架立柱　与主缆通道钢丝绳临时帮扎连接。当风速度大于　工作风速（１　３．８ｍ／ｓ）时不得进行主缆索股作业。　３．８猫道架设过程中，应在台风来临前一次　（下转第１　３页）　２０１４￣第２期炙盈ｊ柱吏谈豳　技术一线　量，有效的降低了水化热，减少了混凝土的收缩　量。二期工程混凝土面层裂缝现象得到改善。　⑨切缝控制　对二期工程在上横梁顶面两外侧各ｌＯＯｍｍ处　和板缝位置设置面层切缝，切缝宽度按４ｍｍ、深度　按面层厚度的１／４左右控制。在混凝土强度达到　８　ＩＯＭＰａ左右时进行面层切缝，填聚氨酯填缝胶，　使得表面收缩应力在切缝处集中释放，对于减少　无规则收缩裂缝起到良好作用。　项目　结构部位　裂缝情况　裂缝特征　工程安全性、使用性、耐久性均产生不利影响。　面层混凝土裂缝产生的原因是错综复杂的，不仅　仅与原材料质量状况、设备设施、人员操作精细　化程度、天气、季节等自然因素有关，还与施工　过程中的施工工序、结构设计中的各项指标密切　相关，需要相关设计人员与施工人员的共同努　力。虽然现有施工手段难以彻底解决码头面层裂　缝所有问题，但通过对裂缝成因的准确分析并辅　以有效的防治措施，可以大大降低裂缝产生的概　率。　梁顶　一较多　较多　较多　无　无　较少　浍粱顶有规则的裂缝　沿角右规则的裂缝　无规则网状裂缝　ｆ　期工程　泄水孔附近　面层　梁顶　二期工程　泄水孔附近　面层　／　表２码头一期、二期工程面层裂缝统计对比表　４结论　码头现浇面层产生裂缝不仅影响码头工程的　观感质量与创优，而且也会加速码头结构破坏的　进程，尤其是在海水、淡水交界的河口地区，对　参考文献：　［１］冯守中．码头面层裂缝的分析及预防措　施［Ｊ］．中国港湾建设，１９９９（２：）：２１—２５．　［２］程青松．浅谈高桩码头面层混凝土裂缝　问题［Ｊ］．上海港科技，２００４（４）：３５—３６．　［３］徐志栓．高桩码头面层裂缝的结构性成　因分析［Ｊ］．水运工程，２００９（１１）：９２—９６．　［４］梁伟雄．高桩码头面层龟裂的产生原因　和防治措施［Ｊ］．水运工程，２００６（７）：８７—８８．　本文由居炎飞审阅　（上接第２Ｏ页）　性完成面层、横向通道及猫道门架的安装，使猫　道形成整体稳定体系以保证施工安全。　３．９猫道上照明等线路需采取措施保护并定　期检查，以防产生安全隐患，在显眼位置处需设　置安全指示牌。　４小　结　工作业提供便利条件，文章可为同类工程提供参　考。　参考文献：　［１］《钢结构设计规范》（ＧＢ　５００１７－２００３）　［２］《公路桥涵设计通用规范》（Ｊ１Ｇ　Ｄ６０－２００４）．　［３］《建筑结构荷载规范》（ＧＢ　５０００９—２００１）．　［４］《钢结构工程施工质量验收规范》　（ＧＢ５０２０５—２００１）．　本文对猫道系统的主体结构施工布置进行了　较为详细的介绍，对施工中注意的事项进行了说　明，悬索桥猫道在施工中需确保猫道线形与空缆　线形一致、根据施工情况对猫道进行长度调节，　满足施工作业所需的工作面和净空，并尽量减轻　自重和迎风面，结构简单安全，安拆方便，为施　［５］《公路桥涵施工技术规范》（．Ⅲ　—２０ｌ１）．　本文由王孝兵审阅　圜炙盈：柱吏设２０１４．￣－．第２期