墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機的設計及施工

1、分析墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機的設計與施工孫廣勤（中鐵十三局集團公司渝懷鐵路指揮部，重慶涪陵408000）變頻調速、無線遙控技術。減少了纜索起重機材料用量，使操作控制更加方便，可為同類橋梁施工所。1概述渝懷鐵路是國家實施西部大開發(fā)的重點工程之一。它西起重慶市江北樞紐車站，沿長江順流而下，至涪陵后沿烏江逆流而上，經(jīng)三次跨越烏江后進人武陵山脈，終點在湖南省懷化與湘黔鐵路連接。下塘口烏江鐵路雙線特大橋位于重慶市彭水縣境內，是三座烏江鐵路橋梁中最長的一座，也是渝懷鐵路建設的重難點工程之一。該橋為3X24m+3X32m+（72m+128m+72m）混凝土連續(xù)剛構+6X32m+2X24m，共16跨，主跨

2、位于急流中的7、8號主墩之間，跨度128m，大橋全長703.85m，綜合投資4 681萬元，合同工期32個月。解決該橋大跨度梁部施工中各種物資設備和材料的水平和垂直運輸問題，是擺在施工單位面前需要首先考慮的。由于烏江地處峽谷，水位暴漲暴落，一般起重運輸設備無法靠近施工，綜合各方面因素考慮，采用纜索起重機的運輸方式較為有利。纜索起重機工作跨度大、不受場地條件限制，但材料使用量大、操作控制視線不良是其比較突出兩個缺陷。為了克服這兩個缺陷，我們嘗試采用墩頂塔架式結構和變頻調速、無線遙控技術，成功地設計出了墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機，使用效果良好。國防交通工程與技術2纜索起重機的設計2.1纜索跨度和

3、起置確定下塘口烏江特大橋橋址610號墩處于水中或坡上，烏江水深坡陡，施工較難展開，但05號和1116號兩岸墩臺之間地勢較為平坦，且可接入施工便道，工程量也較小，便于先期施工。因為大橋主要工程量集中于主墩兩側的懸灌梁部，如將塔架選定在5號和11號墩上跨度雖為368m，對纜索的設計和施工較為簡便；但受地形制約，混凝土拌合及材料堆放場地互相干擾嚴重，不如將塔架設在4號和14號墩上更為有利，如所示?？紤]吊運貨物數(shù)量和施工工期的因素，最終選擇第二種方案，纜索跨根據(jù)工期要求和現(xiàn)場施工需要，設計索吊起重能力2X8t，雙鉤獨立控制作業(yè)，小車移動速度0 30m/min，吊鉤升降速度015m/minc2.2塔架設

4、計與塔架高度計算塔架是纜索起重機的重要組成部分，由底座、塔身、索鞍等幾部分組成。我們在以往的施工中曾多次使用八七輕型軍用墩或六四型軍用梁拼裝組成。實際應用中由于塔架較篼，使用材料多，成本較大。由于下塘口特大橋是雙線鐵路橋，位于兩岸的4號、14號墩均為圓端型鋼筋混凝土實體結構墩，墩身體積大，墩頂空間充分，強度和抗彎曲能力滿足要求，穩(wěn)定性強于純鋼結構塔架?，F(xiàn)已知兩墩身高度為3m，用墩身代替部分塔架，用M型萬能桿件在墩分析頂拼裝成2座4mX4m塔架，在13m和32m兩處互連后組成一體，代替單純鋼塔架，可省去不少的鋼材和基礎混凝土。根據(jù)現(xiàn)場起吊物的重量及選擇主纜索直徑大小的實際情況，取/=.06L=2

5、9.76m，加上吊物的高度（一般采用2m）、吊索的拴系綁扎篼度（一般采用lm）、小車凈高及起吊的安全距離（一般取2.5m），可算出橋敏頂部作業(yè)時塔架超過激頂?shù)淖钚「叨菻最小=考慮到各種不確定因素，取塔架設計高度月1由此可以知道，如果不利用橋墩時塔架的最小高度為= +敏篼= 2.3纜索選擇及受力驗算2.3.1纜索選擇絲繩（GB110274），由含碳量。5%0.8%的優(yōu)質碳素鋼制成，公稱抗拉強度為1 850（MPa）。表知鋼絲繩的鋼絲直徑2.6mm，鋼絲繩截面積A為1178.07mm2，質量P為11.074kN00m. 2.3.2纜索受力驗算纜索拉力了。當載荷在跨中時最不利，纜索受力情況如，纜索拉

6、力可按下式計算：一（kN）；L為纜索起重機跨度（m）；/為纜索下垂度為纜索自重=iL=56.61（kN）；Li為塔架間纜索實際曲線長度5112m；鋼絲繩容許拉力0.82）；安全系數(shù)：K=DP/T3.1，在纜索起重機只起吊貨物的情況下，尺值在35之間，滿足規(guī)范要求。曲時纜索的彈性模數(shù)=8MPa；纜索彎曲應力與拉應力之比562.4地錨設計與計算當后纜風地錨設置在塔架后64m距離的2號和16號承臺上時，a夾角小于49.5后纜風作用力為：=535-26/0-65823-5（kN）（4）利用已建成的2號和16號墩的承臺做纜索主錨，根據(jù)現(xiàn)場的地質情況，單個承臺體積300m3以上，為鋼筋混凝土實體結構，基礎

7、的抗拔力和抗拉力通過檢算能滿足要求，基礎地錨安全可靠。2.S控制系統(tǒng)設計由于纜索起重機跨度和起吊高度大，為便于操分析錨固Y墩纜索拉緊纜索糾偏放纜索烏江封航！縱人員在作業(yè)區(qū)直接控制和操作，實現(xiàn)平穩(wěn)安全作業(yè)，我們將牽引和升降卷揚機的電機控制系統(tǒng)采用變頻調速和無線遙控方式。變頻調速系統(tǒng)是通過改變電機供電頻率和電壓，平滑調節(jié)電機速度，實現(xiàn)無級變速目的。即通過改變電動機定子的電源頻率，實現(xiàn)對異步電動機的調速；但為了保持調速時電動機的最大轉矩不變壓。變頻調速系統(tǒng)在國內工業(yè)和民用電梯等用電設備上已多有采用，實際應用時也可自己加工制作。由于采用降頻軟啟動，電機起動電流很小，不會超過額定電流。套成型設備，使用時

8、可以根據(jù)被控電機的具體情況直接選購，使用可靠、安全，安裝方便，控制距離遠，效率也較高，這里不再贅述。2.6其它部分設計與計算起重小車采用4行走輪直列結構，兩個起重滑輪固定在基架上，吊鉤架上設一個動滑輪，保證起重小車在牽引移動時。起重絞車不需同時配合動作，重物也不會隨著牽引移動而改變吊升的高度。為減少施工維護，小車各部軸承采用專用密封流動軸承。卷揚機設置在14號墩后方一側，固定連接在基礎混凝土的預埋件上。牽引卷揚機選用2臺JJK5型快速卷揚機，電機功率37kW；升降卷揚機選用2臺JJ5型卷揚機，電機功率37kW.牽引索、起重索、攬風繩直徑取2128mm之間。各索以及塔架的受力計算略= 3纜索起重

9、機的安裝3-1安裝工藝流程（見）3.2安裝注意事項（1）在4號和14號墩蓋梁上埋設預埋件，安裝預埋件、基礎地錨一拼裝塔身一安裝索鞍一拴緊攬風繩安裝起重小車及吊鉤鉬-安裝牽引機構1安裝防垂裝置調整起重、牽引系統(tǒng)Hs機調試丨纜索起K機安裝工藝流程圖時在墩頂預埋件上焊接聯(lián)結工字鋼，栓接塔身下墊梁，在下墊梁上利用小型桅桿吊逐節(jié)向上拼裝塔身，為了保證安全，在拼裝塔身過程中，每升高10m拴一組攬風繩直至達到塔篼。需要特別引起注意的是，在拼裝塔身前要確定塔身一定處于墩頂?shù)闹行奈恢茫囱b過程中要隨時注意糾正塔身的傾斜，避免或減少塔架自重對橋墩產(chǎn)生過大的偏心壓力。塔身拼裝是纜索起重機耗費工時最長、材料最多的一道工序，也是安裝的關鍵工序。在安放主纜索時，考慮主索直徑較大、質量較重，宜先安一條21mm直徑的鋼絲繩來拖動主索，以減小放索船過江和主索跨越索鞍的難度。并注意提前通知港監(jiān)和海事管理部門做好施工地段烏江封航工作。4結束語實踐證明，下塘口烏江特大橋采用墩頂塔架的形式要比全鋼塔架方式節(jié)省鋼材約120