浅析悬索桥索夹缝隙过小的处理方法

2018-01-24 06:51

四川水泥 2018年1期

关键词：主缆垫板缝隙

（1四川公路桥梁建设集团有限公司，四川成都 60071；2四川公路桥梁建设集团有限公司，四川成都 60071）

引言

悬索桥的结构自重和车辆荷载都是通过吊索传递到主缆上，而其传递的有效性都是通过安装在主缆上的索夹来实现，因此，索夹的可靠性直接影响悬索桥全桥的安全性。

相对于国内结构牢固但笨重的索夹，在国外的悬索桥索夹设计时，往往考虑的是如何在满足受力条件的同时如何减轻索夹的重量。所以，比国内铸钢索夹轻巧的焊接索夹应运而生。

焊接索夹的优点是：轻巧，便于安装；缺点是：刚度小，变形大。焊接索夹的缺点，会导致的上下两半块索夹间缝隙过小，不利于后期张拉，进而使拉杆无法对索夹施加足够的拉力，最终导致索夹抗滑力不足的严重问题，本文将针对解决此问题进行阐述。

1 工程简介

Halogaland大桥位于挪威北部纳尔维克，该桥采用空间主缆构造的非自锚式悬索桥，主缆采用预制平行丝股工艺（PPWS），每根主缆含 40根主缆索股，在Karistranda岸侧边跨每根主缆还包含两根背索，另外一侧边跨每根主缆还包含四根背索，故全桥包含80根通长主缆索股及12根背索，通长索股规格为127-5.96，背索索股规格为91-5.96。主跨1145m，横截面为非对称钢箱梁。全桥由丹麦COWI公司设计

2 焊接索夹简介

全桥共110个索夹，其中C1索夹38个，每个索夹长度700mm，重量449.9kg；C2索夹36个，每个索夹长度900mm，重量551.5kg；C3索夹36个，每个索夹长度1100mm，重量667.3kg。由越南IMECO公司加工制造,索夹采用焊接，材质为：G20MN5+QT(NS-EN 10293)。

一个索夹分为上下两个半圆，通过M30不锈钢螺杆连接，其中一个C1索夹需要12根M30不锈钢螺杆，一个C2索夹需要16根，一个C3索夹需要20根。

图1 C1、C2、C3索夹立面图

每根索夹M30拉杆设计张拉力为275KN，安装并张拉完成后索夹上下两半块缝隙为20mm左右。

图2 索夹断面图

3 实际安装情况

索夹在设计位置安装并张拉完成以后实际缝隙大部分低于10mm，最小的甚至为 4mm。由于在吊梁及桥面铺装完成后主缆直径会变小，因此还需要张拉索夹，但是根据西南交大计算的结果来看，4mm的缝隙已经不能满足条件。

图3 索夹张拉完成后的缝隙

4 解决方法

通过与设计院的沟通讨论，采用在索夹和主缆之间垫3mm的弧形钢板来解决缝隙过小的问题。通过西南交大计算，只是针对索夹缝隙小于8mm的索夹垫钢板。全桥小于8mm的索夹C1共计34个，C2共计30个，C3共计31个。

4.1 弧形垫板的设计与加工

弧形钢板采用材质为S355厚度为3mm的钢板，将钢板在工厂加工成与半块索夹内壁完全一样形状，即：加工成直径为470mm的半圆，长度为对应C1C2C3索夹长度，两个半圆钢板组合成整圆时预留20mm的缝隙。形状如图所示：

图4 索夹垫板断面图

垫板加工完成以后在垫板内外侧进行喷砂处理，增大垫板的摩擦系数。加工完成后的垫板如下图所示：

图5 索夹垫板喷砂效果图

4.2 弧形垫板的安装

垫板安装时上下两块垫板绕主缆同时旋转一定角度，确保上下两块垫板应完全覆盖索夹的缝隙，防止主缆从索夹缝隙里鼓丝。

图6 索夹垫板安装示意图

对缝隙小于 8mm的索夹垫钢板重新安装以后，索夹的缝隙增大普遍能增加8mm左右，最小的缝隙为12mm，最大缝隙16mm，满足后期对索夹的张拉要求。

图7 索夹垫钢板前后缝隙对比图

5 垫钢板后的索夹摩擦试验

5.1 试验目的

检测主缆抗滑移试验下垫钢板后索夹极限抗滑摩阻力及抗滑摩阻系数。

5.2 试验设计及内容

（1）抗滑移试验直接在中跨侧终紧缆以后的主缆上进行。

（2）试验采用C2索夹作为目标索夹，C3索夹作为止动索夹。

（3）在C2和C3之间安装两个顶推钢结构，并在钢结构之间安装8台60T千斤顶。

（4）试验内容:

表1 试验内容

5.3 试验说明

在距离塔顶附近中跨侧主缆上安装制动索夹和试验索夹各一只，在两只索夹之间安装8台60T液压油缸千斤顶，用液压油缸千斤顶产生的顶推力模拟索夹在拉索上的滑动力，其值由油压表测读。当顶推力逐渐增大，直至试验索夹开始滑移时的推力值，就是索夹与主缆之间的最大抗滑摩阻力。试验索夹的滑移通过百分表来检测。每组试验应在主缆的不同位置完成。