潮白河大橋牽索掛籃走行輪設(shè)計(jì)研究

萬成鋼

(中鐵大橋局集團(tuán)有限公司 武漢 430500)

1 工程概況

徐尹路潮白河大橋位于燕郊國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)西部，主橋采用165 m+165 m倒Y形單塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，主橋全長330 m，為墩塔梁固結(jié)體系。

主梁的基本斷面形式是邊主梁，截面頂全寬27.5 m、截面端面高2.3 m、中心高2.506 m；主梁頂板厚0.32 m，設(shè)雙向1.5%橫坡。節(jié)段長度為8 m，邊肋寬度為3 m。第2～19號(hào)節(jié)段采用牽索掛籃現(xiàn)澆施工[1]。牽索掛籃的立面布置見圖1。

圖1 牽索掛籃立面布置圖(單位：mm)

牽索掛籃主要結(jié)構(gòu)由承重系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)、走形吊掛系統(tǒng)、模板系統(tǒng)等組成[2]。走行吊掛系統(tǒng)由掛鉤、平衡千斤頂、走行輪(反力輪)、滑道、牽拉千斤頂和反力座組成[3-5]。

其中走行輪(反力輪)設(shè)計(jì)單側(cè)采用雙走行輪的形式，走行輪直徑400 mm、寬145 mm，輪架高度960 mm。2個(gè)走行輪的間距為246 mm，結(jié)構(gòu)布置見圖2。

圖2 走行輪結(jié)構(gòu)布置圖(單位：mm)

2 施工中遇到的問題

該牽索掛籃有4個(gè)走行輪，一側(cè)設(shè)2個(gè)，在走行過程中，發(fā)現(xiàn)每2個(gè)走行輪中的1個(gè)走行輪有傾斜現(xiàn)象，耳板連接板局部焊縫撕裂，走行輪單側(cè)咬邊，耳板存在磨損現(xiàn)象，走行輪滾動(dòng)困難。經(jīng)過測(cè)量，走行輪單側(cè)20 mm厚連接板焊縫撕裂長度為50 mm左右。現(xiàn)場(chǎng)照片見圖3。

圖3 焊縫撕裂及咬邊示意圖

3 原因分析

走行輪一側(cè)共2個(gè)，一個(gè)出現(xiàn)焊縫撕裂，而另外一個(gè)幾乎脫空，說明只有1個(gè)走行輪受力，與設(shè)計(jì)的2個(gè)走行輪共同受力的情況不符。經(jīng)分析，導(dǎo)致走行輪單個(gè)受力有以下因素。

1) 連接銷孔制造精度不達(dá)標(biāo)。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，2個(gè)走行輪銷軸圓心位置高度不一致，導(dǎo)致走行輪4個(gè)連接銷孔不同心，目測(cè)最大偏差約8 mm，連接銷孔照片見圖4。同時(shí)，鏜孔不圓滑，孔邊粗糙，也是2個(gè)走行輪不能共同受力的主要原因之一。

圖4 連接銷孔現(xiàn)場(chǎng)照片

2) 局部板件焊接不到位。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)走行輪兩側(cè)耳板連接板未焊接，使得兩側(cè)耳板面外剛度劇減，走行輪架整體高度較高，寬度小，致使走行輪在偏心受力情況下出現(xiàn)走行輪咬邊現(xiàn)象，導(dǎo)致焊縫撕裂。

3) 已澆段主梁底部不平整。主梁1號(hào)塊采用支架法現(xiàn)澆施工，局部主梁底面混凝土不平整，存在錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，目測(cè)錯(cuò)臺(tái)高度15 mm左右。在主梁底部不平整的情況下，很難保證2個(gè)走行輪共同受力。

4 走行輪受力計(jì)算分析

該牽索掛籃在走行過程中，走行輪(反力輪)反力為482 kN。材料為Q345B，當(dāng)板厚t≤16 mm時(shí)，抗拉壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度為310 MPa，當(dāng)16 mm

圖5 走行輪計(jì)算模型及應(yīng)力云圖(單位：MPa)

5 設(shè)計(jì)改造

針對(duì)以上情況，為防止走行輪在以后的走行過程中再次出現(xiàn)問題，在掛籃第一次走行到位后，將走行輪拆除，重新進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。將原設(shè)計(jì)單側(cè)2個(gè)走行輪改為1個(gè)大的走行輪，并增大走行輪直徑，降低走行輪的寬高比。這樣既解決了2個(gè)走行輪較難共同受力的問題，又提高了走行輪的適應(yīng)性，降低了對(duì)制造精度和主梁底部平整度的要求，能更好地滿足施工需要，改造后的走行輪結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 改造后的走行輪布置圖(單位：mm)

6 結(jié)語

牽索掛籃走行輪雖然結(jié)構(gòu)形式和受力并不復(fù)雜，但仍有許多細(xì)節(jié)值得注意。單側(cè)設(shè)置2個(gè)走行輪，2個(gè)走行輪共同受力，理論上是可行的，但對(duì)制造精度和施工質(zhì)量要求都很高，工程實(shí)際中往往難以達(dá)到；且0號(hào)塊采用支架法施工時(shí)，梁底的平整度也較難保證。所以對(duì)于牽索掛籃走行輪的設(shè)計(jì)，除單純的理論計(jì)算外，還要充分考慮工程實(shí)際，將制造和施工誤差等因素考慮全面。事實(shí)證明，牽索掛籃單側(cè)設(shè)置1個(gè)大的走行輪比設(shè)置2個(gè)小的走行輪效果更好，設(shè)計(jì)走行輪時(shí)宜降低寬高比。

[1] 經(jīng)柏林,謝華鸞,何雨微.荊州長江公路大橋長平臺(tái)牽索式掛籃空間分析及關(guān)鍵施工技術(shù)[J].華東公路,2004(5):61-63.

[2] 李宗長,唐宏路,張志長.牽索式掛籃設(shè)計(jì)及施工若干問題的探討[J].交通科技,2005(5)：53-55.

[3] 邱瑞.石家莊倉安路斜拉橋掛籃設(shè)計(jì)與施工[J].公路,2005(8):32-34.

[4] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50017-2003[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[5] 劉杰,楊吉新,馬璐珂,等.碳纖維索斜拉橋與鋼索斜拉橋地震響應(yīng)比較分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2016,40(3):462-465.