大跨径悬索桥主缆索股架设牵引技术分析

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1、悬索桥跨度不断增长的原因是不言而喻的。首先，在海上运输中为了装载大体积、大数量的货物，要求航道提供足够大的空间。其次，通过修建浅水基础增大主跨，相对深水基础的小跨度桥梁，可以减少轮船与桥墩碰撞的危险【3“。§1．2悬索桥主缆制作架设方法及其牵引技术概述1．2．1历史上的悬索桥主缆架设施工技术国外铁悬索桥始建于1741年的英国，在Tees河上建成的一座跨径21．34m的铁索桥，使用了61年f31】。英国于1826年建成跨径177m的麦奈海峡桥和1864年建成的214m的克利夫顿桥都己开始使用销接眼杆(Eyebar)链来做主缆【“1。法国的纳维尔(N

2、avlerl到英国学习并首先开始悬索桥的理论研究。1823年，他取得“稳定性随桥的重量与跨长而增加”的结论⋯。同年，法国就开始大量修建悬索桥，其中最具代表性的为1834年建成的跨径为265m的Freibourg桥。直至9世纪末，该桥是欧洲最大跨径桥。后来，法国工程师Sequin和CLalne还发明了用铁丝代替链条制成的悬索桥主缆，并提出了用无端索进行主缆施工的方法，这就是后来在欧美被广泛采用的空中编缆技术的雏形【嗍。1830年至1832年，美国人Ellet到法国学习，并将法国用优质锻铁丝代替眼杆链条的技术带回美国【0l】。随后，美国人Robbli

3、ng和W·AtRoebling也参加了悬索桥的建设和研究工作，并于1883年主持建成了主跨达580m的Brooklyn桥【21l。该桥被誉为现代悬索桥的标志，它的每根主缆由19股钢铰线组成，每股钢铰线含278根钢丝。架设时将每股钢铰线固定在河岸的一端，用移动轮(travelingwheel)连接钢铰线，跨越河流运送到彼岸，如此来回往复，直至钢铰线全部架设到位，至此空中编缆技术己经基本形成。1．2．2现代悬索桥主缆制作架设方法及其牵引技术现代悬索桥主缆的制作架设技术主要分为空中送丝编缆技术(AS法)和预制平行钢丝索股技术(PPWS法)两种I吲，美国

4、和欧洲的悬索桥主缆架设施工技术大都采用AS法，而PPWS法在日本和我国应用最为普遍。(1)空中送丝编缆技术(AS法)20世纪初，美国相继建成的悬索桥有匹兹堡桥、布鲁克林桥、威廉斯堡桥、曼哈顿桥。其中跨度较大的悬索桥是1903年建成的主跨为488m的成廉姆斯堡(Williamsburg)桥，其次是1909年建成的主跨为448m的曼哈顿(Manhattan)桥。这两座桥都成熟的运用了纺丝轮将钢丝编拉后架设主缆的【03l。这种在空中编丝成缆的技术后来被称为空中送丝编缆(AirSpinning)技术，简称As法【371。当空中编缆技术(AS法)被引入欧洲

5、后，也迅速掀起了修建大跨度悬索桥的热潮，法国、英国、葡萄牙、土耳其等国相继建成主跨达千米的悬索桥【33】【361。AS法施工程序如下(施工示意图见图1．2所示)：将待牵拉的钢丝卷入专用卷筒运至悬索桥一端锚碇旁，并将钢丝一头抽出，暂时固定在锚碇前锚面的梨形蹄铁(索股套靴)上(见图1—3所示)，此头称为“死头”，然后将钢丝继续向外抽出，套在送丝纺轮上的槽路中，而送丝纺轮则连接在牵引索上，当牵引系统的卷扬机开动时，牵引索带动纺丝轮将钢丝牵拉至对岸，同样套于设在对岸锚碇前锚面处的梨形蹄铁上，再让纺丝轮带动其返回始端，如此循环多次则可按要求数量将一束丝股捆

6、扎成束。不断从卷筒中放钢丝的一头称“活头”，在一束索股牵引完成后，就将钢丝“活头”剪断，并与先前临时固定的“死头”用特制的钢丝连接器相互连接。在环形牵引索上，同时固定两个纺丝轮，每个纺丝轮的槽路可以是一条，也可以是两条或更多，目前已有4条槽路的纺丝轮。图1-2AS法施工示意图图1．3前锚面梨形蹄铁早期AS法施工时使用2台反方向运行的单轮纺丝车来牵拉钢丝，后来为了提高牵引的效率，从单轮编丝车发展到双轮纺丝车(如金门桥)或采用单轮双槽纺丝车(如苏格兰的福斯桥)编缆速度可以提高一倍。金门桥使用As法施工时在主跨中点增设一个转换站，来回共设置4台纺丝车，

7、编缆速度又提高一倍。金门大桥【161在施工后期又将每台编丝车的2个纺丝轮增加到4个(左、右、前、后各1个)，每次可利用3个纺丝轮(左、右、后)，使编缆速度又提高50％。需要指出的是，每个纺丝轮上的槽路多，每次送丝数量就大，但牵引索及纺丝轮的受力相应增大，所需牵引动力也就增大p⋯。As法架设主缆时，被牵引的钢丝都是悬空在猫道的上方，由于钢丝直径小、质量轻、而牵引的距离很长，需要给钢丝施加很大的拉力来确保钢丝的垂度，而且钢丝牵引时抗风能力较差。为了改善上述不足，日本下滓井濑户大桥施工【11J【14J时在猫道上每隔一定的距离就安装钢丝托轮，使牵引出来的

8、钢丝支承在托轮上，减小了钢丝悬空的跨径，从而降低了钢丝所需的拉力，提高了施工时的抗风性能，这就是改进AS法。改进AS法与AS法比较示意图