一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法。


背景技术：

2.悬索桥的主缆在施工完成后需要设置扶手绳，扶手绳可辅助施工人员进行主缆运营维护检修的操作，传统悬索桥主缆间距为固定的恒定值，而扶手绳也对应设置在间距为恒定值的主缆之上，且扶手绳一般通过型钢支架实现支撑固定，导致扶手绳无张力或张力相对较小。现有的技术手段无法满足主缆及扶手绳在变距离的情况下进行的安装施工要求。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法，在安装扶手绳之前先安装猫道结构和两个主缆，主缆的两端设置在悬索桥两端的锚碇处，两个主缆通过顶推装置从悬索桥的中间部位顶开形成越靠近悬索桥的中心位置两根主缆的相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置两根主缆相隔的距离越小的布置形式，每根主缆对应一个扶手组，每个所述扶手组均包括两根扶手绳，空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法包括以下步骤：
4.(1)扶手绳的两端分别安装在悬索桥两端的桥塔上，扶手绳处于直线平行排布的的自然悬吊状态；
5.(2)通过拉动装置将扶手绳拉动到主缆上方附近位置；
6.(3)所述扶手绳沿长度方向上间隔设置有多个分点，在主缆上安装与分点个数相同的索夹，拉索的一端通过鸡心环安装在索夹上，拉索的另一端为自由端；
7.(4)扶手绳和拉索的第一批安装：设置第一张拉分点组和第一安装分点组，第一张拉分点组包括若干个a1分点，第一安装分点组包括若干个a2分点，在第一张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后沿着主缆的弯曲方向张拉，张拉完成后第一安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索的自由端连接；
8.(5)扶手绳和拉索的第二批安装：设置第二张拉分点组和第二安装分点组，第二张拉分点组包括若干个b1分点，第二安装分点组包括若干个b2分点，在第二张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后继续沿着主缆的弯曲方向张拉，张拉完成后第二安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索的自由端连接；
9.(6)扶手绳和拉索的第三批安装：设置第三张拉分点组和第三安装分点组，第三张拉分点组包括若干个c1分点，第三安装分点组包括若干个c2分点，在第三张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后继续沿着主缆的弯曲方向张拉，张拉完成后第三安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索的自由端连接。
10.可选的，拉动装置利用链子滑车配合吊带连接扶手绳，将扶手绳从自然悬吊直线
布置状态往对立的两侧拉伸成鱼腹形，实现将扶手绳拉动至主缆的对应上方的附近位置。
11.可选的，索夹的安装步骤：
12.第一步，测量主缆线性，测量人员将主缆对应的所有索夹的天顶线、索夹顶点、索夹纵向位置放样至主缆的上方位置，并做好标记；
13.第二步：将索夹吊装至桥塔塔顶，再通过天车运输到主缆对应的安装位置；
14.第三步，限位索夹；
15.第四步：依次将上半索夹和下半索夹安装在主缆的上下方，再利用螺杆穿过上半索夹和下半索夹，人工预紧后精调索夹的位置，使上半索夹的顶点与主缆上对应的点对齐；
16.第五步：正式张拉并锁紧螺母。
17.可选的，将支撑肋板焊接在上半索夹和下半索夹的靠近两端的外侧壁上，将第一耳板焊接在上半索夹的上部，将第二耳板焊接在下半索夹的底部。
18.可选的，对扶手绳长度进行修正：以设计温度5℃和所受张力为259.8kn为标准，由各分点确定的各个索段的长度为l，其中无应长度l0的计算弹性模量e为1.6
×
108kpa，计算面积a为3.53
×
10-4
m2，如果扶手绳在张拉的过程中制造张力n、弹性模量、面积或者制造温度变化，则扶手绳的制造长度应作修正。扶手绳的制造长度lm计算如下：
19.lm＝l/(1 259.8/ea)*(1 n/ea)*(1 1.2
×
10-5
δ
t
)
20.δ
t
为相对设计温度5℃的温度变化量，温度升高为正，降低为负，根据温度变化量调整扶手绳的制造长度。
21.可选的，在悬索桥的两端的塔顶上安装门架，所述扶手绳的两端浇筑在锚头里，通过锚头将扶手绳固定在门架上。
22.可选的，跨中分点在任意温度下的标高计算式如下：
23.h
内侧
＝h
内侧
－0.027482δ
t
24.h
外侧
＝h
外侧
－0.027494δ
t
25.h
内侧
为内侧悬索桥跨中分点的海拔高度，h
外侧
为外侧悬索桥跨中分点的海拔高度，h
内侧
为内侧的扶手绳的标高值，h
外侧
为外侧侧的扶手绳的标高值，如果扶手绳的线形不满足要求，可以在两侧锚头处垫垫片进行分点值高度的调整。
26.可选的，所述扶手绳沿长度方向上设置有包括分点号0～55的56个分点，
27.a1分点中包括分点号为7、14、21、28、35、42、49的分点，a2分点中包括分点号为7、8、13、14、15、20、21、22、27、28、29、34、35、36、41、42、43、48、49的分点；
28.b1分点中包括分点号为4、11、18、25、31、38、45、52的分点，b2分点中包括分点号为1、2、3、4、5、6、9、10、11、12、16、17、18、19、23、24、25、26、30、31、32、33、37、38、39、40、44、45、46、47、50、51、52、53、54的分点；
29.c1分点中包括分点号为0、55的分点，c2分点中包括分点号0、55的分点。
30.可选的，扶手绳和拉索的第一批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第一设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第一设定张力；
31.扶手绳和拉索的第二批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第二设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第二设定张力；
32.扶手绳和拉索的第三批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第三设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第三设定张力；
33.所述第一设定距离、所述第二设定距离、所述第三设定距离依次递增，所述第一设定张力、第二设定张力、第三设定张力依次递减。
34.可选的，所述第一设定距离为20cm，所述第二设定距离为30cm，所述第三设定距离为80cm；
35.所述第一设定张力为25kn，所述第二设定张力为20kn，所述第三设定张力为10kn。
36.如上所述，本发明的一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法，至少具有以下有益效果：
37.本发明提供了一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法，传统的悬索桥的主缆及扶手绳都是相对直线型间距固定的排布方式，而本发明所针对的是两根主缆间距为靠近悬索桥的中心位置相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置相隔的距离越小的排布方式的对应扶手绳的安装施工，其中扶手绳上设置了多个分点，并且扶手绳和拉索之间分成三个批次的安装，每批安装的过程中选择相应的分点进行施工操作，避免了仅通过一次安装方式的条件下造成施工工序相互干扰、施工步骤繁杂，操作过程繁琐等情况，本发明不仅精简了施工所需的设备及施工人员，并且多批次的安装方式能够实现循序渐进地逐次拉伸安装，受力更加均匀，不会因为一次拉伸造成拉力过大造成扶手绳及相应的拉伸装置的损坏；
38.同时本发明中还针对扶手绳在安装过程中从直线布置状态到成为鱼腹型排布方式所引起的扶手绳长度的变化及张力的变化做了相应的调整，因为传统方案中的扶手绳是以直线型的排布方式置于悬索桥之间，其长度设置为固定值，而本发明中的扶手绳是从直线悬吊状态向两侧外部拉伸，必须考虑其长度及自身张力的变化量，同时综合考虑制造张力、环境温度、弹性模量、制造面积等综合因素的影响对扶手绳的制造长度予以修正，同时可根据温度的影响在扶手绳两端连接在桥塔的位置上设置垫片进行分点值高度的调整，以符合施工条件的要求。
附图说明
39.图1显示为本发明中扶手绳处于直线平行排布时自然悬吊状态的示意图；
40.图2显示为本发明中扶手绳最终状态示意图；
41.图3显示为本发明中主缆和扶手绳连接的示意图。
具体实施方式
42.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
43.请参阅图1至图3。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“三”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
44.以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限
于以下单个实施例展现的内容。
45.请参阅图1-图3，本发明提供一种空间主缆悬索桥扶手绳的施工方法，其特征在于，在安装扶手绳之前先安装猫道结构和两个主缆01，主缆01的两端设置在悬索桥两端的桥塔上，两个主缆01通过顶推装置从悬索桥的中间部位顶开形成越靠近悬索桥的中心位置两根主缆01的相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置两根主缆01相隔的距离越小的布置形式，每根主缆01对应一个扶手组，每个所述扶手组均包括两根扶手绳1，空间主缆01悬索桥扶手绳1的施工方法包括以下步骤：(1)扶手绳1的两端分别安装在悬索桥两端的桥塔上，扶手绳1处于直线平行排布的的自然悬吊状态；(2)通过拉动装置将扶手绳1拉动到主缆01上方附近位置；(3)所述扶手绳1沿长度方向上间隔设置有多个分点，在主缆01上安装与分点个数相同的索夹2，拉索的一端通过鸡心环安装在索夹2上，拉索的另一端为自由端；(4)扶手绳1和拉索3的第一批安装：设置第一张拉分点组和第一安装分点组，第一张拉分点组包括若干个a1分点，第一安装分点组包括若干个a2分点，在第一张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后沿着主缆01的弯曲方向张拉，张拉完成后第一安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索3的自由端连接；(5)扶手绳1和拉索3的第二批安装：设置第二张拉分点组和第二安装分点组，第二张拉分点组包括若干个b1分点，第二安装分点组包括若干个b2分点，在第二张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后继续沿着主缆01的弯曲方向张拉，张拉完成后第二安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索3的自由端连接；(6)扶手绳1和拉索3的第三批安装：设置第三张拉分点组和第三安装分点组，第三张拉分点组包括若干个c1分点，第三安装分点组包括若干个c2分点，在第三张拉分点组上的各个分点处连接临时张拉装置后继续沿着主缆01的弯曲方向张拉，张拉完成后第三安装分点组上的各个分点通过卸扣与拉索3的自由端连接。从图1中可以看出，悬索桥中的扶手绳1在安装施工之前其对应的两根主缆01通过顶推装置从中间推开形成了越靠近悬索桥的中心位置相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置相隔的距离越小的布置形式，将扶手绳1安装在对应悬索桥两端的桥塔上，此时扶手绳1处于直线平行布置的自然悬吊状态，从图2可以看出，扶手绳1安装完成后与主缆01形状对应，也是类似于鱼腹状的排布方式。本发明提供了一种空间主缆01悬索桥扶手绳1的施工方法，传统的悬索桥的主缆01及扶手绳1都是相对直线型间距固定的排布方式，而本发明所针对的是两根主缆01间距为靠近悬索桥的中心位置相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置相隔的距离越小的排布方式的对应扶手绳1的安装施工，其中扶手绳1上设置了多个分点，并且扶手绳1和拉索3之间分成三个批次的安装，每批安装的过程中选择相应的分点进行施工操作，避免了仅通过一次安装的方式的条件下造成施工工序相互干扰、施工步骤繁杂，操作过程繁琐等情况，本发明不仅精简了施工所需的设备及施工人员，并且多批次的安装方式能够实现循序渐进地逐次拉伸安装，受力更加均匀，不会因为一次拉伸造成拉力过大造成扶手绳1及相应的拉伸装置的损坏。
46.本实施例中，拉动装置利用链子滑车配合吊带连接扶手绳1，将扶手绳1从自然悬吊直线布置状态往对立的两侧拉伸成鱼腹形，实现将扶手绳1拉动至主缆01的对应上方的附近位置。将扶手绳1拉到主缆01对应的上方位置是一种预安装的方式，在扶手绳1和主缆01之间通过拉索3连接之前，先把扶手绳1拉伸至与主缆01对应的排布方式的形状，这样就为后续的拉索3连接做准备，使得后续拉索3的安装更加方便。
47.本实施例中，索夹2的安装步骤：第一步，测量主缆01线性，测量人员将主缆01对应的所有索夹2的天顶线、索夹2顶点、索夹2纵向位置放样至主缆01的上方位置，并做好标记；第二步：将索夹2吊装至桥塔塔顶，再通过天车运输到主缆01对应的安装位置；第三步，限位索夹2；第四步：依次将上半索夹和下半索夹安装在主缆01的上下方，再利用螺杆穿过上半索夹和下半索夹，人工预紧后精调索夹2的位置，使上半索夹的顶点与主缆01上对应的点对齐；第五步：正式张拉并锁紧螺母。索夹2是由上半索夹和下半索夹拼接而成的，主缆01安装索夹2时，上半索夹和下半索夹将主缆01合并夹装在内部的索孔里，再通过螺栓和正式张拉并锁紧螺母配合固定实现索夹2的安装。
48.本实施例中，将支撑肋板焊接在上半索夹和下半索夹的靠近两端的外侧壁上，将第一耳板焊接在上半索夹的上部，将第二耳板焊接在下半索夹的底部。索夹2上的支撑肋板、第一耳板和第二耳板焊接在索夹2上，相较于整体铸造成型的方式导致的成型工艺复杂，结构的整体缺陷多，材料强度较低等问题，通过这样的焊接方式可以使得索夹2的结构整体成型更加方便，结构整体的强度更好，同时还可选择满足低温冲击韧性要求的施工材料进行焊接，可以更好地扩展悬索桥在寒冷环境下的应用场景。
49.本实施例中，因为传统方案中的扶手绳1是以直线型的排布方式置于悬索桥之间，其长度设置为固定值，而本发明中的扶手绳1是从直线平行悬吊状态向两侧外部拉伸，必须考虑其长度及自身张力的变化量，因此本发明针对扶手绳1在安装过程中从直线布置状态到成为鱼腹型排布方式所引起的扶手绳1长度的变化及张力的变化做了相应的调整，同时综合考虑制造张力、环境温度、弹性模量、制造面积等综合因素的影响对扶手绳1的制造长度予以修正，以符合施工条件的要求。对扶手绳1长度进行修正：以设计温度5℃和所受张力为259.8kn为标准，由各分点确定的各个索段的长度为l，其中无应长度l0的计算弹性模量e为1.6
×
108kpa，计算面积a为3.53
×
10-4
m2，如果扶手绳1在张拉的过程中制造张力n、弹性模量、面积或者制造温度变化，则扶手绳1的制造长度应作修正。扶手绳1的制造长度lm计算如下：
50.lm＝l/(1 259.8/ea)*(1 n/ea)*(1 1.2
×
10-5
δ
t
)
51.δ
t
为相对设计温度5℃的温度变化量，温度升高为正，降低为负，根据温度变化量调整扶手绳1的制造长度。
52.本实施例中，在悬索桥的两端的塔顶上安装门架，所述扶手绳1的两端浇筑在锚头里，通过锚头将扶手绳1固定在门架上。
53.本实施例中，请参阅图n，跨中分点在任意温度下的标高计算式如下：
54.h
内侧
＝h
内侧
－0.027482δ
t
55.h
外侧
＝h
外侧
－0.027494δ
t
56.h
内侧
为内侧悬索桥跨中分点的海拔高度，h
外侧
为外侧悬索桥跨中分点的海拔高度，h
内侧
为内侧的扶手绳1的标高值，h
外侧
为外侧侧的扶手绳1的标高值，如果扶手绳1的线形不满足要求，可以在两侧锚头处垫垫片进行分点值高度的调整。如果跨中标高低，则可以在两端的锚头垫上垫片实现将跨中分点抬高，以满足施工需求。
57.本实施例中，所述扶手绳1沿长度方向上设置有包括分点号0～55的56个分点，a1分点中包括分点号为7、14、21、28、35、42、49的分点，a2分点中包括分点号为7、8、13、14、15、20、21、22、27、28、29、34、35、36、41、42、43、48、49的分点；b1分点中包括分点号为4、11、18、
25、31、38、45、52的分点，b2分点中包括分点号为1、2、3、4、5、6、9、10、11、12、16、17、18、19、23、24、25、26、30、31、32、33、37、38、39、40、44、45、46、47、50、51、52、53、54的分点；c1分点中包括分点号为0、55的分点，c2分点中包括分点号0、55的分点。本实施例中，综合考虑承重绳的整体受力均匀性以及便于现场施工控制，在扶手绳1上设置56个分点，各个分点分布在沿扶手绳1的长度方向上，其中a1分点选择为分点号为7、14、21、28、35、42、49的分点，可以看出第一次张拉的a1分点的选点是均匀分布设置在扶手绳1上的八分点附近，因此第一次张拉时扶手绳1整体的受力较为均匀，不会出现因局部受力过大导致拉张装置以及最后拉索3的出现拉断的情况，第一次拉索3安装的分点a2包括了a1的全部分点，同时还包括了a1的附近分点；而第二次张拉时是在第一次张拉的基础上进一步均匀选点b1分点号为4、11、18、25、31、38、45、52的分点，这样扶手绳1始终处于均匀受力的状态，受力过程循序渐进，保证张拉质量的同时保证了其安全性，同样第二次拉索3安装的分点b2包括了b1的全部分点，同时还包括了b1的附近分点；第三次张拉分点和第三次安装分点仅剩下扶手绳1两端的分点号0、55两点，依次安装完成连接。
58.本实施例中，扶手绳1和拉索3的第一批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第一设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第一设定张力；扶手绳1和拉索3的第二批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第二设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第二设定张力；扶手绳1和拉索3的第三批安装过程中当各个分点在距离初始位置为第三设定距离后停止张拉并临时锚固，此时所述临时张拉装置的张力小于第三设定张力；所述第一设定距离、所述第二设定距离、所述第三设定距离依次递增，所述第一设定张力、第二设定张力、第三设定张力依次递减。所确定的设定张力和设定距离是根据临时拉伸装置的极限承载应力所确定的，而第一、第二、第三设定张力递减的原因是因为第二次拉伸是在第一次拉伸的基础上，而第三次拉伸又是在第一、二次拉伸的基础上进一步拉伸的，因此所需要的拉伸张力也会逐步减小，符合设定要求。在本实施例中，所述第一设定距离为20cm，所述第二设定距离为30cm，所述第三设定距离为80cm；所述第一设定张力为25kn，所述第二设定张力为20kn，所述第三设定张力为10kn。
59.综上所述，本发明本发明提供了一种空间主缆01悬索桥扶手绳1的施工方法，传统的悬索桥的主缆01及扶手绳1都是相对直线型间距固定的排布方式，而本发明所针对的是两根主缆01间距为靠近悬索桥的中心位置相隔的距离越大，越靠近悬索桥两端的桥塔位置相隔的距离越小的排布方式的对应扶手绳1的安装施工，其中扶手绳1上设置了多个分点，并且扶手绳1和拉索3之间分成三个批次的安装，每批安装的过程中选择相应的分点进行施工操作，避免了仅通过一次安装的方式的条件下造成施工工序相互干扰、施工步骤繁杂，操作过程繁琐等情况，本发明不仅精简了施工所需的设备及施工人员，并且多批次的安装方式能够实现循序渐进地逐次拉伸安装，受力更加均匀，不会因为一次拉伸造成拉力过大造成扶手绳1及相应的拉伸装置的损坏；同时本发明中还针对扶手绳1在安装过程中从直线布置状态到成为鱼腹型排布方式所引起的扶手绳1长度的变化及张力的变化做了相应的调整，因为传统方案中的扶手绳1是以直线型的排布方式置于悬索桥之间，其长度设置为固定值，而本发明中的扶手绳1是从直线悬吊状态向两侧外部拉伸，必须考虑其长度及自身张力的变化量，同时综合考虑制造张力、环境温度、弹性模量、制造面积等综合因素的影响对扶
手绳1的制造长度予以修正，同时可根据温度的影响在扶手绳1两端连接在桥塔的位置上设置垫片进行分点值高度的调整，以符合施工条件的要求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
60.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的三切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。