1614學(xué)術(shù)研究

陜西土木建筑網(wǎng)首頁(yè) > 學(xué)術(shù)研究 > 課題研究 > 特大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究

閱讀 3876 次 特大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要:介紹了目前位居“中國(guó)第一、世界第三’’的潤(rùn)揚(yáng)大橋懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工中無(wú)抗風(fēng)纜貓道設(shè)計(jì)與施工、主纜索股牽引新系統(tǒng)的形成、鋼箱梁吊裝專(zhuān)用設(shè)備研制等關(guān)鍵技術(shù)研究的方法、過(guò)程及結(jié)論。...

特大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)研究

吳勝東 馮兆祥 蔣波

江蘇省長(zhǎng)江公路大橋建設(shè)指揮部江蘇南京210004

  潤(rùn)揚(yáng)大橋南汊懸索橋跨徑達(dá)l490 m,其上部結(jié)構(gòu)安裝是整個(gè)項(xiàng)目的主要技術(shù)難點(diǎn),施工工序繁多、設(shè)備配置多樣、轉(zhuǎn)換工藝復(fù)雜,與國(guó)內(nèi)同類(lèi)型橋梁相比具有鮮明的代表性,在設(shè)計(jì)、施工中存在很多值得進(jìn)一步分析、研究的難點(diǎn)。貓道架設(shè)國(guó)內(nèi)千米級(jí)懸索橋均采用設(shè)抗風(fēng)纜結(jié)構(gòu),潤(rùn)揚(yáng)大橋采用的無(wú)抗風(fēng)纜貓道具有節(jié)約工期、節(jié)省材料、通航安全等優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)施中仍缺乏可借鑒的技術(shù),特別是抗風(fēng)穩(wěn)定性和減振性能需進(jìn)一步研究。主纜架設(shè)中每根主纜由l84根索股組成,單根索股平均長(zhǎng)度達(dá)2580m以上、重約58t,主纜架設(shè)牽引距離長(zhǎng)、重量大,如何確保架設(shè)質(zhì)量、提高牽引效率,克服常見(jiàn)質(zhì)量通病,需要對(duì)牽引系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。鋼箱梁吊裝梁段長(zhǎng)、自重大,其標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)32.2m、重492t、梁段最大吊裝重達(dá)506t,這就對(duì)吊裝設(shè)備提出了很高的要求,國(guó)內(nèi)外  現(xiàn)有的設(shè)備尚不能滿足,需要投入大量的資金租用并改造,自主研發(fā)適應(yīng)性強(qiáng)、安全高效的跨纜吊機(jī)顯得非常必要。

  通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外已建成特大跨徑懸索橋進(jìn)行對(duì)比、分析,結(jié)合潤(rùn)揚(yáng)大橋的實(shí)際情況,對(duì)懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵問(wèn)題,即無(wú)抗風(fēng)纜貓道設(shè)計(jì)與施工、主纜索股牽引新系統(tǒng)的形成、鋼箱梁吊裝專(zhuān)用設(shè)備的研制開(kāi)展研究,不僅可以保證潤(rùn)揚(yáng)大橋的建設(shè)質(zhì)量,還可以推動(dòng)大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工技術(shù)的發(fā)展,對(duì)今后類(lèi)似工程建設(shè)具有十分重要的借鑒意義。

1、無(wú)抗風(fēng)纜貓道抗風(fēng)減振技術(shù)研究

    潤(rùn)揚(yáng)大橋貓道采用了無(wú)抗風(fēng)纜設(shè)計(jì),為上下游對(duì)應(yīng)于主纜中心線下方各設(shè)一幅貓道,每幅長(zhǎng)度為2555m,寬度40m。貓道線形與主纜空纜平行,矢高為l35362 m。每幅貓道由l0+54根承重纜、扶手繩(+20616兩種)、絲網(wǎng)、門(mén)架等組成,彈性模量為l.3x105MPa,靜力失穩(wěn)檢驗(yàn)風(fēng)速為58m/s

  1.1正交風(fēng)作用下貓道靜力穩(wěn)定性研究

    進(jìn)行貓道靜力三分力系數(shù)的測(cè)定試驗(yàn)。試驗(yàn)在西南交通大學(xué)單回流串聯(lián)雙試驗(yàn)段工業(yè)風(fēng)洞(XNJD.1)第二試驗(yàn)段中進(jìn)行,貓道節(jié)段模型采用16的幾何縮尺比,在均勻流條件下測(cè)量了貓道節(jié)段模型靜力三分力系數(shù):試驗(yàn)風(fēng)速為:V=10m/s、20m/s、30m/s試驗(yàn)攻角為:α=20°+20°,Δα=2°。利用貓道節(jié)段靜力三分力試驗(yàn)結(jié)果,采用有限元分析軟件BSSAP對(duì)貓道進(jìn)行非線性抗風(fēng)靜力穩(wěn)定性分析。

    經(jīng)計(jì)算可得貓道各截面處在不同風(fēng)速下的位移。其中橫向位移、豎向位移均以中跨跨中截面為最大,扭轉(zhuǎn)角則以中跨跨中附近兩橫通道之間的小跨跨中截面扭轉(zhuǎn)角為最大。靜力發(fā)散風(fēng)速為71m/s,高于靜力失穩(wěn)檢驗(yàn)風(fēng)速58m/s?傻贸銎湓跈M橋向風(fēng)作用下抗風(fēng)靜力穩(wěn)定性安全。

  1.2非正交風(fēng)作用下貓道靜力穩(wěn)定性研究

    首先進(jìn)行靜力六分力系數(shù)測(cè)定。為此,專(zhuān)門(mén)研制了六分力系數(shù)測(cè)量裝置,貓道模型采用112的幾何縮尺比,測(cè)力模型長(zhǎng)度為1.0m,兩端各放置長(zhǎng)度為0.5m的假模型,以消除端部效應(yīng)的干擾。轉(zhuǎn)動(dòng)支架可在水平面內(nèi)360°轉(zhuǎn)動(dòng),以改變模型的β角;轉(zhuǎn)動(dòng)支架還可在豎平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),以改變模型的γ角;模型可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng),以改變模型的攻角α模型上篩網(wǎng)的透風(fēng)率與實(shí)型上的透風(fēng)率保持一致。

    風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)利用六分力試驗(yàn)結(jié)果,分析軟件仍采用有限元分析軟件BSSAP,計(jì)算時(shí)考慮貓道結(jié)構(gòu)的非線性影響。

分析計(jì)算分別針對(duì)風(fēng)偏角β=0°、5°、10°、l5°、20°、30°、45°、60°等八種情況。

    經(jīng)計(jì)算可得貓道各截面處在不同風(fēng)速時(shí)的位移。其中橫向位移、豎向位移均以中跨跨中截面為最大,扭轉(zhuǎn)角則以中跨跨中附近兩橫通道之間的小跨跨中截面扭轉(zhuǎn)角為最大。

    計(jì)算表明,當(dāng)β=10°時(shí)貓道的靜力失穩(wěn)風(fēng)速最低,為62m/s。該風(fēng)速仍高于靜力失穩(wěn)檢驗(yàn)風(fēng)速,因而,在非正交風(fēng)作用的條件下,抗風(fēng)靜力穩(wěn)定性仍能滿足抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求。

  1.3紊流風(fēng)作用下貓道的抖振響應(yīng)分析

    為了簡(jiǎn)化計(jì)算,模擬時(shí)假定紊流風(fēng)場(chǎng)沿跨度方向變化,而沿矢高方向不變。取貓道1/3矢高處三個(gè)風(fēng)速26.4m/s13.2m/s,6.6m/s,對(duì)應(yīng)橋面處風(fēng)速為4.4m/s,12.2m/s6.1m/s進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算模型與前面靜風(fēng)穩(wěn)定性所用的計(jì)算模型相同。

    計(jì)算結(jié)果可得,即使在26.4m/s的風(fēng)速情況下,貓道結(jié)構(gòu)的抖振位移仍較小。可以得出,紊流風(fēng)對(duì)貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性影響較小,在貓道抗風(fēng)設(shè)計(jì)中可不考慮其影響。

  1.4結(jié)構(gòu)布置的比較研究

    貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性研究顯示,貓道結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)是以?xún)蓹M通道之間的小跨跨中扭轉(zhuǎn)角隨風(fēng)速急劇增大為特征,這表明兩橫通道之間的跨距是影響貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性的主要因素。為了深入考察上述因素的影響,為今后大跨懸索橋貓道抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供依據(jù),采用非線性分析方法對(duì)五種貓道架設(shè)方案進(jìn)行分析研究,得到如下結(jié)論:

橫通道之間小跨跨距明顯影響其跨中扭轉(zhuǎn)角的大;門(mén)架及上承重繩可有效減小橫通道之間小跨跨中扭轉(zhuǎn)角,從而提高抗風(fēng)穩(wěn)定性,對(duì)于潤(rùn)揚(yáng)大橋,設(shè)置門(mén)架及上承重繩可使貓道抗風(fēng)能力提高50%以上。

  1.5貓道減振措施研究

    采用l20貓道模型研究減振繩及阻尼器的布置方式及工作參數(shù)。試驗(yàn)進(jìn)行了三種減振繩方案及阻尼器方案減振效果的測(cè)試。采用激振器對(duì)貓道施加諧波激勵(lì),諧波激勵(lì)的頻率按不同工況分別與貓道小跨內(nèi)豎彎、橫彎、扭轉(zhuǎn)頻率相對(duì)應(yīng),可分別比較出各減振方案的減振效果。

    減振繩方案1和方案3采用交叉減振繩,其對(duì)豎彎、橫彎及扭轉(zhuǎn)均有減振效果;減振繩方案2采用平行減振繩,其對(duì)橫彎有減振效果,對(duì)扭轉(zhuǎn)的減振效果較差,對(duì)豎彎幾乎無(wú)效果;而阻尼器方案只對(duì)橫彎有減振效果,對(duì)豎彎和扭轉(zhuǎn)均無(wú)效果,對(duì)橫彎的減振效果也較減振繩方案差。綜合比較上述四種方案,減振繩方案3的減振效果最佳。

2、主纜索股牽引新系統(tǒng)研究

    潤(rùn)揚(yáng)大橋由兩根總重約21000t的主纜作為吊掛鋼箱梁的受力結(jié)構(gòu),主纜索股架設(shè)采用PPWS施工方法。每根主纜由184束平行鋼絲束股構(gòu)成,每束索股又由l27絲中53mm的鍍鋅高強(qiáng)鋼絲編制組成,單根索股單位長(zhǎng)度重為2206 k9/m、重約58t,長(zhǎng)約26000m,重量和長(zhǎng)度均居國(guó)內(nèi)第一。

  2.1總體方案研究

    在已建成的現(xiàn)代懸索橋中,對(duì)采用PPWS工法施工的主纜牽引系統(tǒng)作了深入的研究分析和比較,特別對(duì)特大跨徑的日本明石海峽大橋以及我國(guó)江陰長(zhǎng)江公路大橋、虎門(mén)大橋、廈門(mén)海滄大橋等的主纜施工牽引系統(tǒng)進(jìn)行了比較,得出門(mén)架式牽引系統(tǒng)具有安全、高效的優(yōu)勢(shì),雙線往復(fù)牽引方式因牽引索往返沒(méi)有空行程,牽引效率高、能耗較低的結(jié)論。經(jīng)綜合比較,最終確定潤(rùn)揚(yáng)大橋南汊懸索橋采用門(mén)架式牽引系統(tǒng)、雙線往復(fù)式牽引方式架設(shè)主纜索股。同時(shí),將牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)與放索機(jī)構(gòu)分置于兩岸,減小主卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引索的運(yùn)行長(zhǎng)度,以降低牽引力。

  2.2牽引系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備機(jī)具的研制

  2.2.1大噸位牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)

    牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)作為牽引系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源,是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。本項(xiàng)目聯(lián)合國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)廠家開(kāi)發(fā)了25t專(zhuān)用快速智能卷?yè)P(yáng)機(jī)JKB25,該機(jī)具有無(wú)級(jí)變頻調(diào)速、智能化測(cè)速、測(cè)長(zhǎng)、張力顯示等功能,可對(duì)牽引系統(tǒng)的速度、位置、張力進(jìn)行全程跟蹤顯示和自動(dòng)控制。

  2.2.2主纜放索機(jī)構(gòu)

    主纜放索機(jī)構(gòu)主要由放索架(包括主軸和連軸器)、力矩電機(jī)(配控制器)、制動(dòng)器、減速機(jī)、齒輪副、電磁制動(dòng)器以及手制動(dòng)器等組成。放索速度l030m/min;反張力:6001000kgf;適應(yīng)索盤(pán):l8004000mm。

    本次研制開(kāi)發(fā)的被動(dòng)式放索機(jī)構(gòu),通過(guò)力矩電機(jī)給索盤(pán)提供相應(yīng)反力矩,保證放索速度與牽引速度一致,最大限度地減少了索股產(chǎn)生呼啦圈等現(xiàn)象。其工作機(jī)理為:主纜索股下盤(pán)的動(dòng)力由牽引系統(tǒng)牽引力提供,放索機(jī)構(gòu)設(shè)置力矩電機(jī)提供使索股張緊的反向力,此力的大小可根據(jù)使用要求設(shè)定。當(dāng)牽引系統(tǒng)提供的牽引力大于反向張緊力時(shí),索股盤(pán)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng),將索股從索盤(pán)上放出;反之。當(dāng)牽引力小于或等于反向張力時(shí),索盤(pán)在力矩電機(jī)提供的反向張緊力作用下自動(dòng)停止,并始終使索股保持張緊狀態(tài)。索盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度追隨牽引速度的變化而變化,從根本上解決了兩系統(tǒng)的速度匹配問(wèn)題。

4、結(jié)語(yǔ)

    本次上部結(jié)構(gòu)安裝關(guān)鍵技術(shù)研究,以潤(rùn)揚(yáng)大橋工程為依托,取得了多項(xiàng)創(chuàng)新:

  (1)首次建立了基于六分力試驗(yàn)的考慮非正交風(fēng)作用下的貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性分析方法及試驗(yàn)技術(shù),建立了更完善的懸索橋施工貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性評(píng)估方法,在國(guó)內(nèi)首次將減振系統(tǒng)應(yīng)用于改善貓道的工作性能。 

  (2)自主開(kāi)發(fā)研制了具有能實(shí)現(xiàn)均衡放索的大噸位主牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)、被動(dòng)放索機(jī)構(gòu),以及楔形構(gòu)造的拽拉器的新型牽引系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)合理、使用效果好。

  (3)采用綜合集成技術(shù),研制了具有結(jié)構(gòu)合理、適應(yīng)性強(qiáng)、安全高效的大噸位全液壓跨纜吊機(jī),填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)長(zhǎng)大跨徑懸索橋鋼箱梁全液壓吊裝專(zhuān)用設(shè)備的空白,提升了我國(guó)大跨徑懸索橋施工裝備水平。

    研究成果在潤(rùn)揚(yáng)大橋的成功應(yīng)用,不僅確保了工程建設(shè)安全順利,優(yōu)質(zhì)高效,而且在大型的關(guān)鍵設(shè)備上填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白,推動(dòng)了懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

  本次研究由江蘇省長(zhǎng)江公路大橋建設(shè)指揮部、路橋集團(tuán)第二公路工程局、西南交通大學(xué)共同完成。在此,對(duì)所有項(xiàng)目組成員表示衷心的感謝。

(本文來(lái)源:陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò):溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)

 
主站蜘蛛池模板: 亚洲国产成人久久综合区| 免费国产成人手机在线观看| 亚洲av无码成人精品区日韩 | 国产成人精品男人的天堂网站| 成人无遮挡裸免费视频在线观看| 国产成人综合欧美精品久久| 亚洲国产成人精品青青草原| 日韩成人免费视频| 亚洲欧洲国产成人精品| 668溜溜吧成人影院| 国产成人精品亚洲精品| 亚洲最大成人网色| 成人国产午夜在线视频| 亚洲国产成人久久综合一区| 成人白浆超碰人人人人| 亚洲av午夜成人片| 国产成人精品免费午夜app| 成人国产精品一区二区视频 | 国产成人精品亚洲2020| 成人精品国产亚洲欧洲 | 国产成人精品福利网站在线观看| 欧美国产成人精品一区二区三区| 亚洲成人免费电影| 亚洲精品成人片在线观看精品字幕| 成人免费网站在线观看| 成人精品视频一区二区三区| 亚洲国产成人99精品激情在线| 国产成人高清精品免费鸭子| 外国成人网在线观看免费视频| 成人小视频在线观看| 成人a视频高清在线观看| 国产精品成人无码久久久| 国产成人麻豆亚洲综合无码精品| 成人精品一区二区三区电影| 欧美成人免费观看| 日韩国产成人精品视频| 色五月婷婷成人网| 欧美成人在线免费观看| 欧美成人免费一区二区| 成人区人妻精品一区二区不卡视频| 成人激情免费视频|