润扬大桥悬索桥S形钢丝缠丝技术

Key words : suspension bridge ; cable ; protection ; S2shape wire ; const ruction technology
1 概 述 主缆缠丝是用专用的缠丝设备以一定的张力使
镀锌软钢丝密匝牢固地缠绕在主缆上的作业 ,用以 保护主缆钢丝 ,保证涂装防护效果 。
注 :钢丝类型均为 S 形钢丝 。
对于主缆张力未达到设计恒载张力前缠丝 ,随 着荷载加入主缆张力变化会引起主缆伸长 、缆径变
化 ,要求缠丝张力保证在任何情况下缠绕在主缆上 的钢丝对主缆表面压力大于 0 ,即主缆张力达到设 计恒载时 ,缠绕钢丝残余张力大于 0 。在考虑缠丝 后主缆荷载增加量 、温度变化等因素后 ,通过解析计 算 (过程略) ,经与业主及设计方研究后确定缠丝张
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桥梁建设 2004 年第 4 期
力范围为 2. 50～2. 80 kN 。 4. 2 缠丝顺序
缠丝施工先缠边跨 ,后缠中跨。边跨由锚碇向索 塔方向进行缠丝施工 ,中跨由跨中往索塔方向进行。
图 1 S 形钢丝断面
表 1 S 形钢丝的质量特性
项 目 线 材 抗拉强度 延伸率 扭转次数 锌附着量 锌附着性 公称断面积 公称断面周长 单位重量
2 S 形钢丝主要技术参数 S 形钢丝断面形状见图 1 ,S 形钢丝的质量特性
见表 1 。
3 缠丝机技术参数 缠丝机为引进日本新日铁公司的专用设备 ,主
要性能指标见表 2 。
4 缠丝施工张力确定 4. 1 缠丝开始时间及缠丝张力确定
悬索桥主缆缠丝施工开始时间 ,在国内外悬索 桥建设中在桥面铺装前后均有先例 ,根据润扬长江 公路大桥建设总体工期安排 ,缠丝施工需提前进行 。 依据日本悬索桥施工经验 , 主缆张力达到成桥的 70 %以后即可开始进行缠丝施工 (见表 3) ,为保证 缠丝质量以及工期计划 ,以主缆张力达到成桥状态 80 %为 控 制 目 标 , 确 定 在 钢 箱 梁 吊 装 完 成 35 段 (N17 、S17) 后开始缠丝 。
(4) 储丝轮剩余钢丝 6 圈左右并焊钢丝 ,剪断 剩余钢丝 ,卸去空储丝轮 。利用前行走架挂梁更换 储丝轮 。
(5) 夹持架前行同 (3) 。 (6) 储丝轮由前缠丝轮出丝 ,钢丝接头与前段 钢丝并焊后 ,继续缠丝 。 (7) 松开夹持架与主缆夹紧机构 ,夹持架前行 到上一索夹端部 (缠丝齿圈相对主缆静止) ;前行走 机构向下移动到夹持架中部 ,前机架顶升机构千斤 顶回缩 ,夹持架前行跨越索夹 ;前机架顶升机构千斤 顶顶升与主缆支撑 ,前行走机构顶升千斤顶回缩 ,前 行走机构行走跨越索夹后千斤顶顶升与主缆支撑 。 (8) 缠丝机工作进行索夹区间尾端主缆缠丝 、 焊接 。 5. 3. 3 索夹节段尾端手动缠丝
( The 2nd Highway Engineering Bureau of China Road and Bridge Group , Xi’an 710065 , China)
Abstract : The main cables of t he Suspension Bridge of Runyang Bridge are protected wit h S2 shape wire wrapping for t he first time in China. The wrapping procedures of t he S2shape wires are dif2 ferent f rom t hose of t he conventional wrapping used wit h circular2shape soft wires. In t his paper , t he wrapping procedures , const ruction process and const ruction met hod for t he S2shape wires are de2 scribed , which provides references for t he similar kind of const ruction in t he f ut ure.
铝热焊点外观呈小丘形 ,用砂轮机打磨保留 1 mm 以上的焊高 。
6 S 形钢丝缠丝质量管理 由于润扬大桥主缆涂装后缆内采用通干燥空气
5 主缆缠丝 5. 1 储丝轮绕丝
S 形钢丝按每个索夹间区间精确计算钢丝用量 并以卷供应 ,缠丝前通过特制绕丝机以一定张力将 S 形钢丝卷转绕至储丝轮上 ,以供相应主缆索夹区 间缠丝使用 。 5. 2 缠丝试验 5. 2. 1 缠丝机试运转
将缠丝机安装在塔顶边跨侧主缆上 ,进行安装保 养调试工作。在各减速机、变速箱中加足润滑油 ,其 他各运动副间均按要求加注润滑油或润增脂 。按要 求进行空机试运转 ,做好缠丝试验前的一切准备工 作。调整缠丝机齿圈转动及前移电机变频器 ,使齿圈 每转动 1 圈 (即缠丝 1 圈) 的同时沿机架行走 9 mm。 5. 2. 2 缠丝试验
(1) 储丝轮安装完毕 ,穿绕钢丝 ,使缠丝出丝轮 端部距索夹端面间距为 20 mm 。
(2) 将缠丝机转速调整为最慢速 。 (3) 用钢丝钳将缠丝丝头扭挂在索夹螺杆上 。 (4) 缠丝机点动缠丝 3 圈后停机 ,按图 3 所示 端部缠丝焊点布置焊接并打磨 。 (5) 接着点动进行端部缠丝 3～4 圈后停机 ,切 除多余钢丝 ,人工用木锤 、尼龙棒将钢丝推入索夹端 部 ,钢丝与索夹用尼龙楔固定 。 (6) 回退缠丝齿圈至出丝轮与缠绕钢丝平行 , 即可进行正常节段间机械缠丝 。 5. 3. 2 机械缠丝 主缆缠丝使用的缠丝机是可自行进行跨越索夹
技术参数 J ISG3505 (软钢线材) 标准规定的 SWRM6 K 550 N/ mm2 1. 5 %以上 6 次以上 280 g/ m2 试验后用手指轻擦不产生剥落 、龟裂 、起皮 13. 32 mm2 21. 81 mm 7 830 kg/ m3
表 2 S 形钢丝缠丝机性能参数
项 目 缠丝方法 缠丝方向 适用钢丝 缠丝张力 同时缠绕钢丝数量 储丝轮能力 适应主缆直径 跨越主缆索夹长度 缠丝转速 缠丝速度 移动方法 行走方法 行走速度 倾角 重量 控制和监控
润扬长江公路大桥南汊悬索桥的主缆直径索夹 内为 <895 mm ,索夹间为 <906 mm ,采用钢丝缠绕 、 涂装以及运营期间缆内通干燥空气的新型主缆除湿 系统进行主缆防护 。为了提高主缆防护的密封性和 主缆的使用寿命 ,主缆缠丝施工采用 S 形钢丝 ,该钢 丝缠绕后相互压扣为一体 ,密封效果比圆形软钢丝 好 。由于这种缠丝技术是国内第一次采用 ,且缠丝 张力要求高 ,施工技术难度较大 。
缠丝前先进行缠丝试验 ,主要检验缠丝机性能 及焊接强度 ,并确认达到以下标准 : ① 缠绕钢丝相 互之间无间隙 ②无重叠缠绕 、交叉缠绕 (乱丝) ; ③ 缠丝表面光滑 ; ④焊点焊接强度要确保剪切强度在 缠绕钢丝的张力之上 。 5. 3 主缆缠丝施工工艺
主缆缠丝通过缠丝机进行 ,主要施工工艺包括 : 索夹前起始段人工挤压缠丝 、索夹间节段机械缠丝 (含行走) 、缠丝机行走过索夹 、缠丝焊接 、尾端手动 缠丝等操作 。施工流程见图 2 。 5. 3. 1 索夹节段起始段缠丝
在索夹间缠丝节段的尾端部位 ,缠丝机的回转 系统如与索夹干涉 ,在靠近索夹端面的位置 ,停止机 械缠丝 ,剩余部分以手动缠丝 。使用紧线器和夹具 等专用工具按以下步骤施工 : ①用铝热焊剂焊接机 械缠丝端部和手动缠丝节段的起始点 ; ② 焊接后 , 用缠绕钢丝在主缆上缠绕 1 周 ,用紧线器收紧后焊 接 ; ③多次重复以上作业 ,使钢丝紧密地缠绕至索 夹端面 。 5. 3. 4 缠绕钢丝的焊接
相邻的缠绕钢丝以铝热焊剂焊接的方式进行连 接接头处理 。焊点布置及数量见图 3 ,1 个索夹区间 焊点分为 3 种 :起始点并焊 3 圈 ( X3 处两点) ,中间 段间隔 1 m 并焊 2 圈 ( X2 处两点) ,尾端手动缠丝每 圈均并焊 ( X1 处两点) ,接头处焊点如图所示 。因作 业需要 ,临时停止缠丝时 ,迅速地进行 2 点 X3 处焊 接 。如临时停止部位的焊接在 1 m 间距附近时 ,该 处的 1 m 间距的焊接可省略 。
摘 要 : 润扬大桥悬索桥主缆在国内首次采用 S 形钢丝缠丝技术进行主缆防护 ,其施工工艺 与以往采用圆形软钢丝缠丝工艺有所不同 。简要介绍 S 形钢丝缠丝工艺 、施工过程和施工方法等 , 为今后类似工程提供参考 。
关键词 : 悬索桥 ;缆索 ;防护 ;S 形钢丝 ;施工工艺
中图分类号 : U443. 38
收稿日期 : 2004 - 04 - 21 作者简介 : 程建新 (1976 - ) ,男 ,工程师 ,1998 年毕业于长沙交通学院桥梁工程专业 ,工学学士 。
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图 3 索夹间 1 个节段缠丝焊点布置
5. 3. 5 缠绕钢丝连接部位的处理 在储丝轮钢丝剩余 6 圈左右时 ,钢丝并焊后切
除多余钢丝 。更换储丝轮 ,并焊接头 。钢丝接头部 位 ,应使端面相互接触 ,尽可能无间隙的施工 。再次 缠丝后在接头处注入粘缝材料 ,填埋间隙 。 5. 3. 6 焊点处理
(1) 缠丝机后端紧靠索夹下端面 ,前后行走架 处于缠丝机前后端机架 ,缠丝机通过葫芦与猫道扶 手索固定 。安装储丝轮 ,后出丝轮出丝在索夹前端 开始起始段缠丝 。
(2) 当缠绕钢丝长度达到 1 m 左右时 ,焊接钢 丝并打磨 ,将钢丝由后出丝轮转至前出丝轮 。
(3) 松开前后端机架与主缆之间的夹紧装置 , 缠丝机处于行走模式 ,卷扬机牵引机架前移 ,缠丝齿 圈相对主缆静止不动 (行走齿条向后拨动) ,就位后 固定机架 。
润扬大桥悬索桥 S 形钢丝缠丝技术 程建新 ,沈良成 ,金 仓 ,于 静 ,吴 峰