墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機(jī)的設(shè)計(jì)及施工

1、分析墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機(jī)的設(shè)計(jì)與施工孫廣勤（中鐵十三局集團(tuán)公司渝懷鐵路指揮部，重慶涪陵408000）變頻調(diào)速、無線遙控技術(shù)。減少了纜索起重機(jī)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(shí)施西部大開發(fā)的重點(diǎn)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(jìn)人武陵山脈，終點(diǎn)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(nèi)，是三座烏江鐵路橋梁中最長的一座，也是渝懷鐵路建設(shè)的重難點(diǎn)工程之一。該橋?yàn)?X24m+3X32m+（72m+128m+72m）混凝土連續(xù)剛構(gòu)+6X32m+2X24m，共16跨，主跨

2、位于急流中的7、8號(hào)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(gè)月。解決該橋大跨度梁部施工中各種物資設(shè)備和材料的水平和垂直運(yùn)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(yùn)輸設(shè)備無法靠近施工，綜合各方面因素考慮，采用纜索起重機(jī)的運(yùn)輸方式較為有利。纜索起重機(jī)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(gè)缺陷。為了克服這兩個(gè)缺陷，我們嘗試采用墩頂塔架式結(jié)構(gòu)和變頻調(diào)速、無線遙控技術(shù)，成功地設(shè)計(jì)出了墩頂塔架式變頻遙控纜索起重機(jī)，使用效果良好。國防交通工程與技術(shù)2纜索起重機(jī)的設(shè)計(jì)2.1纜索跨度和

3、起置確定下塘口烏江特大橋橋址610號(hào)墩處于水中或坡上，烏江水深坡陡，施工較難展開，但05號(hào)和1116號(hào)兩岸墩臺(tái)之間地勢(shì)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?yàn)榇髽蛑饕こ塘考杏谥鞫諆蓚?cè)的懸灌梁部，如將塔架選定在5號(hào)和11號(hào)墩上跨度雖為368m，對(duì)纜索的設(shè)計(jì)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(yán)重，不如將塔架設(shè)在4號(hào)和14號(hào)墩上更為有利，如所示?？紤]吊運(yùn)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(shè)計(jì)索吊起重能力2X8t，雙鉤獨(dú)立控制作業(yè)，小車移動(dòng)速度0 30m/min，吊鉤升降速度015m/minc2.2塔架設(shè)

4、計(jì)與塔架高度計(jì)算塔架是纜索起重機(jī)的重要組成部分，由底座、塔身、索鞍等幾部分組成。我們?cè)谝酝氖┕ぶ性啻问褂冒似咻p型軍用墩或六四型軍用梁拼裝組成。實(shí)際應(yīng)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(hào)、14號(hào)墩均為圓端型鋼筋混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)墩，墩身體積大，墩頂空間充分，強(qiáng)度和抗彎曲能力滿足要求，穩(wěn)定性強(qiáng)于純鋼結(jié)構(gòu)塔架。現(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(chǔ)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(shí)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(shí)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(shè)計(jì)高度月1由此可以知道，如果不利用橋墩時(shí)塔架的最小高度為= +敏篼= 2.3纜索選擇及受力驗(yàn)算2.3.1纜索選擇絲繩（GB110274），由含碳量。5%0.8%的優(yōu)質(zhì)碳素鋼制成，公稱抗拉強(qiáng)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(zhì)量P為11.074kN00m. 2.3.2纜索受力驗(yàn)算纜索拉力了。當(dāng)載荷在跨中時(shí)最不利，纜索受力情況如，纜索拉

6、力可按下式計(jì)算：一（kN）；L為纜索起重機(jī)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(shí)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(jī)只起吊貨物的情況下，尺值在35之間，滿足規(guī)范要求。曲時(shí)纜索的彈性模數(shù)=8MPa；纜索彎曲應(yīng)力與拉應(yīng)力之比562.4地錨設(shè)計(jì)與計(jì)算當(dāng)后纜風(fēng)地錨設(shè)置在塔架后64m距離的2號(hào)和16號(hào)承臺(tái)上時(shí)，a夾角小于49.5后纜風(fēng)作用力為：=535-26/0-65823-5（kN）（4）利用已建成的2號(hào)和16號(hào)墩的承臺(tái)做纜索主錨，根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)情況，單個(gè)承臺(tái)體積300m3以上，為鋼筋混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)

7、的抗拔力和抗拉力通過檢算能滿足要求，基礎(chǔ)地錨安全可靠。2.S控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于纜索起重機(jī)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(shí)現(xiàn)平穩(wěn)安全作業(yè)，我們將牽引和升降卷揚(yáng)機(jī)的電機(jī)控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速和無線遙控方式。變頻調(diào)速系統(tǒng)是通過改變電機(jī)供電頻率和電壓，平滑調(diào)節(jié)電機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速目的。即通過改變電動(dòng)機(jī)定子的電源頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速；但為了保持調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩不變壓。變頻調(diào)速系統(tǒng)在國內(nèi)工業(yè)和民用電梯等用電設(shè)備上已多有采用，實(shí)際應(yīng)用時(shí)也可自己加工制作。由于采用降頻軟啟動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)電流很小，不會(huì)超過額定電流。套成型設(shè)備，使用時(shí)

8、可以根據(jù)被控電機(jī)的具體情況直接選購，使用可靠、安全，安裝方便，控制距離遠(yuǎn)，效率也較高，這里不再贅述。2.6其它部分設(shè)計(jì)與計(jì)算起重小車采用4行走輪直列結(jié)構(gòu)，兩個(gè)起重滑輪固定在基架上，吊鉤架上設(shè)一個(gè)動(dòng)滑輪，保證起重小車在牽引移動(dòng)時(shí)。起重絞車不需同時(shí)配合動(dòng)作，重物也不會(huì)隨著牽引移動(dòng)而改變吊升的高度。為減少施工維護(hù)，小車各部軸承采用專用密封流動(dòng)軸承。卷揚(yáng)機(jī)設(shè)置在14號(hào)墩后方一側(cè)，固定連接在基礎(chǔ)混凝土的預(yù)埋件上。牽引卷揚(yáng)機(jī)選用2臺(tái)JJK5型快速卷揚(yáng)機(jī)，電機(jī)功率37kW；升降卷揚(yáng)機(jī)選用2臺(tái)JJ5型卷揚(yáng)機(jī)，電機(jī)功率37kW.牽引索、起重索、攬風(fēng)繩直徑取2128mm之間。各索以及塔架的受力計(jì)算略= 3纜索起重

9、機(jī)的安裝3-1安裝工藝流程（見）3.2安裝注意事項(xiàng)（1）在4號(hào)和14號(hào)墩蓋梁上埋設(shè)預(yù)埋件，安裝預(yù)埋件、基礎(chǔ)地錨一拼裝塔身一安裝索鞍一拴緊攬風(fēng)繩安裝起重小車及吊鉤鉬-安裝牽引機(jī)構(gòu)1安裝防垂裝置調(diào)整起重、牽引系統(tǒng)Hs機(jī)調(diào)試丨纜索起K機(jī)安裝工藝流程圖時(shí)在墩頂預(yù)埋件上焊接聯(lián)結(jié)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(fēng)繩直至達(dá)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?，拼裝過程中要隨時(shí)注意糾正塔身的傾斜，避免或減少塔架自重對(duì)橋墩產(chǎn)生過大的偏心壓力。塔身拼裝是纜索起重機(jī)耗費(fèi)工時(shí)最長、材料最多的一道工序，也是安裝的關(guān)鍵工序。在安放主纜索時(shí)，考慮主索直徑較大、質(zhì)量較重，宜先安一條21mm直徑的鋼絲繩來拖動(dòng)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(jié)束語實(shí)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