本发明涉及桥梁施工领域，具体而言，本发明涉及一种利用缆索吊机进行斜拉桥主梁吊装的方法。
背景技术：
斜拉桥具有良好的抗震性能和经济性能，在我国桥梁建设领域具有举足轻重的地位。但是斜拉桥的施工却存在许多技术难点。随着斜拉桥跨度的增大以及主塔高度增高，斜拉桥施工阶段结构稳定性逐渐降低，主梁安装难度也随之加大。因此大跨径的斜拉桥在合龙之前存在因失稳而易遭受破坏的风险。由此，在斜拉桥施工阶段，加快主梁吊装的施工进度非常关键。
目前传统的施工方法往往工期很长，施工难度较大，增加了桥梁建设的经济成本和时间成本。
缆索吊机以柔性钢索作为大跨距架空承载构件，供悬吊重物的载重小车在承重索上往返运行，水平或垂直地运输货物。其在桥梁施工中，尤其是在大跨径桥梁施工过程中，得到了广泛应用，特别是应用于悬索桥和拱桥的施工中。缆索吊机具有施工方便、操作工艺简单、成本低且安全性高的优点，可安全有效地加快施工进度，但将缆索吊机应用于斜拉桥施工存在诸多难点,因此，尚未成功将缆索吊机运用至斜拉桥施工。
技术实现要素：
本发明的主要目的旨在克服现有技术的不足，提供一种利用缆索吊进行斜拉桥主梁吊装的方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种利用缆索吊机进行斜拉桥主梁吊装的方法：
其包括以下步骤：
(1)在已浇筑完成的两岸索塔上安装缆索吊机，所述缆索吊机至少设有两组，所述缆索吊机主要由索鞍、地锚、承重系统、牵引系统、起重系统、跑车等组成；
(2)将所述起重系统中的吊具与预制的梁段吊点进行临时连接，与所述吊具临时连接的梁段为待吊装梁段；
(3)利用所述起重系统将所述待吊装梁段从起吊点位置竖向升降；利用所述牵引系统将所述待吊装梁段纵向移位，将待吊装梁段转移到已吊装梁段的末端；
(4)将所述待吊装梁段与所述已吊装梁段的末端进行对接以形成下一轮梁段吊装的过渡结构；
(5)根据从所述两岸索塔向跨中的安装顺序重复所述步骤(2)～(4)，直到两岸的所述过渡结构合龙。
进一步地，所述承重系统布置有两端分别锚固在第一固定面和第二固定面的承重索。
进一步地，所述起重系统利用起重索沿所述承重索将所述待吊装梁段沿竖直方向进行提升或降落，所述牵引系统利用牵引索将所述待吊装梁段沿桥长方向进行纵向移位。
进一步地，所述起重系统包括沿所述承重索布置的起重索、悬挂在所述承重索上的跑车、经索鞍转向轮后与所述起重索的一端相连的固定在所述第一固定面的起升卷扬机。
进一步地，所述牵引系统包括一对分别连接在所述跑车两侧的沿所述承重索布置的牵引索、经索鞍转向轮后固定在所述第一固定面和第二固定面且分别与所述牵引索的末端连接的牵引卷扬机。
进一步地，所述预制的梁段置于缆索吊机的起吊点，所述起重系统中的吊具与所述提前预制梁段的吊耳销接以实现临时连接。
进一步地，所述起吊点位于两索塔之间缆索吊机正下方。
进一步地，所述过渡结构为前一轮已吊装完成的梁段。
进一步地，所述步骤(3)的提升和平移的过程包括：
启动所述起升卷扬机，提升待拼接梁段；
待所述待吊装梁段提离地面10cm时暂停提升，保持静止10分钟；
再次启动所述起升卷扬机，提升所述待吊装梁段；
通过所述牵引卷扬机缓慢牵引所述待吊装梁段进行纵向移位；
当所述待吊装梁段牵引至所述过渡结构的末端的下方后启动起升卷扬机再次竖向提升待吊装梁段至所述过渡结构的末端适当调整后对接。
进一步地，提升、移位待拼接梁段过程中四个吊点保持水平。
进一步地，提升待拼接梁段前应先检查，确认一切正常后才可进行提升作业。
进一步地，将所述待拼接梁段与所述过渡结构的末端采用限位板进行拼接，包括：
采用手拉葫芦轴向调整待拼接梁段；
通过限位板调整待装梁段角度，使其与所述过渡结构匹配；
当安装位置出现偏差时，由施工人员采用手拉葫芦或千斤顶微调定位。
相比现有技术，本发明的方案能发挥缆索吊跨度大、不受气候与地形条件限制的优势，创新了斜拉桥的施工工艺，扩大了作业范围，降低了斜拉桥桥梁施工难度，同时安全且有效地加快了施工进度，缩短施工时间，节约了施工成本。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的缆索吊机的正面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本发明利用缆索吊机完成斜拉桥的主梁吊装。下面以某工程为例，详述本发明：
如图1所示，在本实施例中，所述缆索吊包括两组两端分别固定在第一固定面和第二固定面的的承重索1、支托所述承重索1的索鞍2、由所述承重索支承以用于控制钢桁梁节段的起重和牵引系统3，以及用于固定所述承重索1的锚固系统4。
其中，每组承重索1由12根φ60钢丝绳组成，两组承重索中心距为35.5m。具体地，所述第一固定面和第二固定面分别为所述斜拉桥的两岸地面。
本实施例的斜拉桥的索塔采用H型索塔，索塔的上横梁顶面标高为1359.009m，主梁顶面标高1272.509m，高出桥面86.5m，且上横梁在索塔外侧向外悬出有3.5m的悬臂，所述索鞍2设置于所述上横梁外伸悬臂处。所述承重索1可直接由斜拉桥自身的索塔支承。
继续参考图1，所述起重系统和牵引系统3包括用于控制吊物升降(即垂直运输)(一端与卷扬机相连，另一端固定于对岸的索鞍或锚碇上)的起重系统31、用于牵引吊物进行水平方向移动的牵引系统32以及悬挂在所述承重索1上的跑车33。
所述起重系统31包括沿所述承重索1布置的起重索311、布置在所述索鞍2上的导向定滑轮312和固定在所述第一固定面的起升卷扬机313。
所述牵引系统32包括沿所述承重索1布置的牵引索321、布置在所述跑车33上的牵引动滑轮322、布置在所述索鞍2上的导向定滑轮323和固定在所述第一固定面、第二固定面的分别与所述一对牵引索321的末端连接的牵引卷扬机324。
所述锚固系统4包括分别固定在所述第一固定面和第二固定面并用于固定承重索1两端的地锚41。每组承重索1的两端分别连接在第一固定面、第二固定面的地锚41并由地锚41固定于该桥梁的两岸。
全桥钢桁梁共分为51个节段，GX段为钢混结合段，设置在塔身中心线处；Z0～Z23节段为中跨施工节段，Z24节段为合龙段。
因此，本工程中跨主梁共51个吊装节段，采用所述缆索吊通过本发明所述的利用缆索吊机进行斜拉桥主梁吊装的方法进行吊装安装，具体包括以下步骤：
(1)在已浇筑完成的两岸索塔及两侧岸上安装缆索吊：
①基础施工：
根据施工现场的实际地形，选定用于锚固承重索的地锚位置。根据选定的位置的实际地质情况确定锚固形式，然后进行放样，开挖、扎钢筋、埋置预应力管道、拉带等预埋件、浇注混凝土、钻孔、注浆、张拉预应力等。
②在已有的斜拉桥的结构上安装所述索鞍：
具体地，所述已有的斜拉桥的结构为索塔。在本实施例中，所述索塔为H型索塔，索鞍的安装位置在索塔上横梁的外伸悬臂处。用附着式塔式起重机将索鞍构件吊上索塔上横梁的外伸悬臂处，利用索鞍预埋件与索鞍基座焊接形成整体，索鞍各构件采用高强螺栓连接，保证索鞍与索塔上横梁外伸悬臂处的连接处能承受足够大弯矩和剪力，满足缆索吊机计算要求；
③根据所述第一固定面、第二固定面的地锚的位置安装所述卷扬机，包括起升卷扬机和牵引卷扬机：
根据施工现场实际地形，考虑视野开阔、钢丝绳走向方便，选定卷扬机位置。根据选定的位置放样，然后平整场地、开挖并浇注卷扬机基础，安装卷扬机并调整就位。
④根据所述索鞍、地锚的位置安装与调整所述承重索：
1.利用托架法架设所述承重索将通过两岸索塔索鞍锚固于两侧岸上的地锚上。
2.在所述第一固定面、第二固定面处的地锚处利用普通卷扬机带滑车组收放承重索长度，调整承重索垂度至设计垂度，注意保持各主索垂度一致。
⑤在所述承重索上安装所述走行跑车：
1.利用附着式塔式起重机将所述跑车的滑轮组安装于所述承重索上；
2.利于钢丝绳将所述跑车的走行机构滑轮组锚固于索塔预先设置的预埋件上；
3.再利用所述跑车下方预先搭设的操作平台安装所述跑车的通长销轴、拉带及上挂架；
4.利用上述方法将两个跑车安装完成，并通过连接器连接起来。
⑥安装牵引索：
利用钢丝绳带动牵引索从左岸承重索地锚处牵引卷扬机经左岸地锚、索鞍、直至跑车，并通过牵引滑轮组按空载要求导线后锚固于索鞍牵引定滑轮或地锚上；再利用钢丝绳带动所述跑车从右岸地锚经右岸索鞍、直至跑车，并通过牵引滑轮组固定于其上，再待起重系统安装完成后启动右岸牵引卷扬机收紧牵引索将跑车牵引至右岸索塔处中跨侧，再采用钢丝绳将跑车锚固于索塔预埋件上，按设计图纸要求导线完成右岸牵引系统，最后将所述跑车再次牵引到左岸索塔处完善左岸牵引系统。至止牵引索安装完毕。
⑦安装起重索：
在将跑车置于左岸索塔附近并完成左岸牵索导线布置后，利用钢丝绳分别带动起重索从左岸起重卷扬机经左岸索鞍、跑车上起升定滑轮后、绕上挂架、下挂架后锚固于跨中侧跑车上挂架处。待牵引跑车至右岸索塔处后将起重索经右岸索鞍锚固于右岸地锚或右岸索鞍处。
利用钢丝绳带动起重索从右岸承重索地锚经右岸索鞍、地面上跑车吊点的滑车组、左岸索鞍、左岸承重索地锚转向滑车，进入左岸起重索卷扬机内，同时将右岸起重索端头锚固于主地锚千斤头上，至止起重索安装完毕。
⑧缆索吊试吊，具体包括如下步骤：
荷载试验分为空载、静载和动载三种形式，先空载、再静载试验最后动载试验。
1.在所述跑车空载的情况下进行试运行:
在不吊重的情况下，开动起升、牵引卷扬机，检验设备安装情况以及各项性能情况是否能满足图纸要求、安装是否正确。如出现异常，立即停止并进行检查更正；如无异常，进行下一步。
2.对所述跑车在静载情况下的试运行:
静载试验加载分50％、75％、100％、120％共4个工况，其中50％荷载分张拉背索和不张拉背索两种情况，75％、100％、120％工况均张拉背索。将试吊架置于起吊点位置进行逐级加载，开动起升卷扬机，同时检查是否出现异常。如出现异常，立即停止并进行检查更正；如无异常，进行下一步。
3.在动载的情况下对所述跑车进行试运行:
动载试验分30％、100％、110％共3个工况。按各工况要求逐级加载，各工况均张拉背索。开动起升、牵引卷扬机，同时检查是否出现异常。
如出现异常，立即停止并进行检查更正；如无异常，安装缆索吊机调试完毕。
上述步骤的试运行情况正常时，所述缆索吊机调试完毕。
(2)将所述起重系统中的吊具与预制的梁段吊点进行临时连接：
①按吊装顺序焊接吊耳并安装吊架：
在本实施例中，全桥钢桁梁共分为51个节段，GX段为钢混结合段，设置在塔身中心线处；Z0～Z23节段为中跨施工节段，Z24节段为合龙段。故待拼接梁段共有51个节段。
在吊装前，主梁预先在拼装场地内拼装成16m标准节段(Z0段拼装成8m节段)，每节标准节段吊装重量控制在280t。
优选的，主梁吊装按照4节梁段为一轮进行吊装，具体为两岸各2节梁段。所述吊装顺序为从两侧索塔向跨中方向进行吊装。以所述斜拉桥的左岸为L岸，右岸为R岸，则记所述斜拉桥左岸的梁段为LZ1、LZ2等，记所述斜拉桥右岸的梁段为RZ1、RZ2等，根据斜拉桥结构，两岸吊装顺序不受两岸对称关系影响，起吊点在桥梁中跨侧缆索吊非作业肓区正下方，也同样不受其他限制，两岸标准梁段施工完成后在跨中位置合龙。则具体的，所述吊装顺序为每一岸的先后吊装顺序：LZ1、LZ2、LZ3、LZ4、……LZ22、LZ23、RZ1、RZ2、RZ3、RZ4……RZ22、RZ23、Z24，即从两侧索塔向跨中方向进行吊装，结合实际准备情况不受对称限制，待两岸标准梁段施工完成后在跨中位置合龙。
按照所述吊装顺序在每个梁段的主桁节点附近焊接吊耳，并安装吊具。所述吊具共4套，使用2套，备用2套。在本实施例中，所述预制的梁段即16m标准节段，其置于预先安装好的吊架中。与所述吊具临时连接的梁段即为待拼接梁段。
②将缆索吊吊具下放并与待拼接梁段连接：
在吊梁之前，需将缆索吊吊具与待拼接梁段连接。具体而言，先将所述缆索吊吊具下放距待吊装的梁段一定高度，然后将缆索吊吊具下放与待装梁段上提前设置好的吊耳进行连接。优选的，所述缆索吊吊具与吊耳以销接形式实现临时连接。
(3)利用所述起重系统将所述待吊装梁段从起吊点位置竖向升降；利用所述牵引系统将所述待吊装梁段纵向移位，将待吊装梁段转移到已吊装梁段的末端；
所述过渡结构为前一轮已吊装完成的梁段，第一轮的过渡结构为已现场组拼完成并精确定位的钢混结合段。
①启动起升卷扬机，提升待拼接梁段：
在提升待拼接梁段前应先检查，包括待装梁段验收合格、检查缆索吊系统是否正常、吊具吊耳等是否正常。待确认一切正常后，方可进行提升作业。
缓慢启动起升卷扬机，提升待拼接梁段，在提升过程中注意保持四个吊点基本水平。
②待待拼接梁段离地10cm时暂停提升，保持静止10分钟。
③再次启动起升卷扬机，提升待拼接梁段:
再次启动起升重卷扬机之前，需要再次检查缆索吊系统、吊具吊耳等是否正常。待确认一切正常后，才可继续起吊至一定高度。
④通过牵引卷扬机缓慢牵引待拼接梁段纵向移位；
待所述待拼接梁段起升到一定高度后，从已安装梁段下方利用牵引卷扬机缓慢调整梁段的纵向里程位置，牵引所述待拼接梁段纵向移位至安装位置。
具体的，所述安装位置指已装梁段的自由端外侧，即过渡结构的末端的下方。
⑤当所述待拼接梁段牵引至所述过渡结构的末端的下方后启动起升卷扬机再次竖向提升待拼接梁段至所述过渡结构的末端。并利用起升、牵引卷扬机多次收放微调梁段的位置，以实现梁段对接。
(4)将所述待吊装梁段与所述已吊装梁段的末端进行对接以形成下一轮梁段吊装的过渡结构；
具体地，将所述待拼接梁段与所述过渡结构的末端采用限位法进行对接，包括：
通过在待装梁段顶部预先设置的限位板卡在过渡结构的末端以调整待装梁段角度，使其与所述过渡结构线形匹配。
当平面安装位置出现偏差时，由施工人员采用千斤顶微调定位。
(5)根据从所述两岸索塔向跨中的安装顺序重复所述步骤(2)～(4)，直到两岸的所述过渡结构合龙。按两岸现场实际准备情况进行吊装，先吊装钢桁梁节段，待节段间连接完成后松钩，使用汽车吊安装桥面板，再进行下一轮梁段吊装和桥面板安装直至全桥主梁合龙。
通过本发明的利用缆索吊机进行斜拉桥主梁吊装的方法，能发挥缆索吊跨度大、不受气候与地形条件限制的优势，创新了斜拉桥的施工工艺，扩大了作业范围，降低了斜拉桥桥梁施工难度，同时安全且有效地加快了施工进度，缩短施工时间，节约施工成本。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。