悬索桥主缆紧缆机的研究与开发

邓海毅

摘 要：悬索桥主缆是悬索桥的主要承重结构，是桥梁的救生绳。在超大跨度桥梁施工中，对超大跨度主悬索桥进行加固的索装置设计是超大跨度桥梁施工中的重要环节，设计水平和设计质量直接决定了超大跨度主悬索桥的施工质量。桥梁性能和使用寿命缓慢，因此，在建设具有优良跨度的悬索桥时，主索张紧装置的科学合理设计尤为重要。本文对主悬索桥加劲肋索进行深入研究，并详细阐述其设计技巧，供同行参考。

关键词：悬索桥;主缆紧缆机;研究;开发

1主缆紧缆机总体结构

1.1紧锢结构

紧固装置由紧固蹄、液压千斤顶和紧固架组成。由于收缆装置需要在主缆的制造地安装使用，所以紧固架就变成了两部分。安装时，先用销子将两部分连接起来，将主缆绕成六边形，然后通过4块连接板将其拧在一起作为一个整体。紧固架使用6个液压千斤顶，千斤顶安装在可拆卸的六角紧固架上，紧固装置和液压系统安装在移动设备上，移动设备顶部增加了平衡吊梁，以为设备系统的平稳运行提供保证。

1.2移动装置

移动装置是缆索加强筋的操作部分，主要由大车、小车、车架和液压牵引绞车组成。施工时，由于紧固装置被主缆包围，方便移动设备使用可在主缆上行走的推车。MC尼龙滚轮制成，有利于保护主缆。缆索加强筋的运动是塔顶的升降拉力和液压绞车本身的拉力的组合。离塔顶较远时，采用液压绞盘自行牵引，接近塔顶时，可通过塔顶升降机牵引。为增加运行稳定性，收紧缆绳装置设有平衡吊梁，通过独轮车与吉步行塔的承重绳相连。

1.3液压系统

在主缆紧缆机中，作为其动力的一个组成部分，主要由两套高、低压泵组成，其中还包括由液压泵站、高压软管、快换接头、液控单向阀、换向阀等部件。

1.3.1液压系统的操作

高压油管进回油快换接头端开闭至上座同号快换接头，控制采用二通阀。后液压千斤顶的伸缩，是一个三通四通换向阀，用于控制相应的液压千斤顶处于工作或非工作状态。检查油路连接是否可靠，然后打开溢流阀（顺时针松开），同时主反向阀手柄处于中间位置。启动发动机，待油泵正常运转后，在各操作位置转动三通四通反向阀手柄，然后顺时针转动溢流阀泄压旋钮调节压力。在抽油站正常启动位置，先将三位四通换向阀手柄拨到“伸出”位置，各二位二通换向阀手柄处于非工作位置。狀态并检查是否可以设置抽油站。调整压力;其次，如能正常调节压力，将双向换向阀手柄转至工作位置，打开各液压千斤顶;再次将三通换向阀手柄转至“缩回”位，所有液压千斤顶即可收回;最后，将主换向阀手柄转至中间位置，所有液压千斤顶均不工作，完成后，液压千斤顶必须复位千斤顶并清除每个油路中的高压油。

1.3.2紧固蹄的操作

在初压阶段，在低压（5MPa）下拉紧电缆，使夹钳轻轻接触主电缆表面并相互接触，然后增加压力（35MPa）进行加载（同步）。当紧固蹄碰到调整好的位置时保持压力。 当工作压力超过设定值时，油泵自动关闭以起到保护的作用。

在初压阶段，如果工作压力很大，6个紧固蹄的性能会不协调，如果紧固蹄与主缆表面接触，则紧固蹄不平整，钢电线变得容易。缓慢渗入鞋子是缝隙被割破或变形，所以要严格控制6个紧固蹄同时挤出。

1.4附属机构

附属装置包括基座、底板和吊篮。立柱用于安装主框架和加劲肋行走机构，适用于运输和放置紧缆机。底板可加配重块，使紧缆机的重心在主索下方，使紧缆机在主索上行走时不会滚动。紧缆机沿主缆爬行时，在塔顶附近行走时，车身倾斜角度较大。

2关键技术

2.1液压系统的技术特点

液压控制系统采用旋转式换向阀，操作方便。超高压控制，每个千斤顶可独立或同时工作，液压系统具有过载自动保护功能。液压泵站由两套高低压泵组成，当系统压力低（10MPa）时，系统流量增加（13.4升/分钟），液压缸高速运动，当系统压力高（70兆帕），流量系统降低（每分钟2.2升），液压缸低速移动，大大提高工作效率，满足施工要求。

2.2紧缆机结构特点

紧缆机反力架的结构由之前的十二铸钢体改为六角焊接体，大大简化了加工工艺，车身结构更加合理，不仅减轻了车身重量，而且还可以提高身体力量和免疫功能。机架与紧固蹄之间加有约束装置，自动控制液压千斤顶的运动，保证主缆成型，满足制造工艺要求。紧固装置由机器的液压绞车承载，可保证紧缆机的平稳运行，防止塔顶绞车长时间牵引，具有灵活的特点。

2.3紧固装置技术特点

重点是紧固蹄对外形进行设计的设计效果，对紧固蹄的结构造型进行了改进，形成了主拉线，为主缆线进行波阿虎。紧固蹄的曲率半径R主要受主缆直径的影响，通过考虑紧固蹄结构和孔隙率控制，在主缆孔隙率的情况下确定主缆的直径。主缆的空隙率为 18%时，对紧固蹄的曲率半径予以确定。

2.4移动装置的技术特点

对于防倾斜装置平衡吊梁的设置应在重心降低的基础上进行，应用钢丝绳和猫道门对平衡吊梁两端的承重绳利用滑车进行了解，避免紧缆机出现左右摇摆的现象，为其装置在实际运用中的稳定性提供保证。

3工作原理

将电缆架安装在主电缆上后，车身由前后两个滚轮支架支撑。主框架围成正八边形，用销轴连接固定。为安全起见，使用滑轮将电缆加强件连接到平台绳索承载绳，以防止车身倾斜。此时，索加强筋可在升力作用下沿主索行走。

紧缆机在进行移动时，主要是对主电缆进行移动，当其达到紧缆的位置时停止移动，电动泵站由电机进行启动，然后推进手动换向阀，使其到达千斤顶进油的位置。在此过程中，由液压千斤顶起到一定的推动作用，推动紧固蹄，确保其可以对主缆进行固定。当主缆的表面与压紧蹄块进行接触前，出现了较快的移动，在压力方面，液压系统的值较低仅为2.5MPa。当主缆的表面与压紧蹄块进行接触时，出现逐渐增加的压力，当其泵站设置的压力达到最大的压力值时停止，这一过程中就是主缆的拉紧过程。

泵站使用的反向阀具有保持中性压力的功能。当压力增加到最大31.8 MPa时，手动换向阀移动到中间位置，然后关闭主电缆靠近蹄块。进行绑扎主缆的目的是为了保证液压千斤顶卸荷后，刚性主缆几乎保持圆形，并保持一定的自由空间比。绑扎完成后，将手动换向阀移至千斤顶回油位置，将蹄块回原位，然后用绞盘将电缆固定器拉至主电缆的下一个紧固位置。

4结语

简而言之，拉紧缆索是建造悬索桥上部结构的关键过程。在收紧主缆时，自由空间的比例是质量控制的目标。空余比决定了主缆成型后的直径，直接影响悬索桥缆夹的安装、主缆盘管的施工和主缆表面钢丝的保护，具有重要意义。工况和使用场所要求结构简单、操作舒适、工作稳定可靠，以保证施工质量和工期。

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