彭 松

(重庆交通大学，重庆 400000)

0 引 言

缆索吊装施工法作为桥梁施工中一种比较常见的施工方法，随着我国公路桥梁建设的快速发展，其施工工艺不断改进和完善，被广泛应用于大跨度拱桥施工中。塔架结构作为缆索吊装系统中关键的一部分，通常采用立柱标准节段通过法兰盘连接拼装成整体，法兰盘质量的好坏直接决定了整个缆索吊装系统的稳定性和安全性。但是，实际施工中，法兰盘质量往往达不到施工质量要求，存在脱空、鼓包等问题，在施工过程中存在一定的安全隐患。本文以团结特大桥缆索吊装施工项目为工程背景，主要针对塔柱系统法兰盘连接存在脱空问题后，通过采用焊接码板的方式加固连接，以达到安全施工的目的，可为同类型塔架问题提供参考依据。

1 工程概况

团结特大桥主桥安装采用无支架缆索吊装工艺、斜拉扣挂悬拼施工，吊塔与下塔柱分离布置。缆索吊装系统由吊装塔架支承系统、承重主缆系统、起吊跑车运行系统及锚碇锚固系统组成；斜拉扣挂系统由主拱圈扣挂系统、下塔柱(利用两岸交界墩)和下塔柱平衡稳定系统三部分组成，其中主拱圈扣挂系统由拱圈上锚固点、钢铰线扣索组成，下塔柱平衡系统由地锚及钢绞线背索组成，扣索及背索的张拉端均设置在下塔柱上。缆索吊装系统布置如图1所示。

图1 缆索吊装系统布置图

塔柱主要由上塔柱与下塔柱组成，上塔柱与下塔柱采用4根外径500 mm，壁厚为16 mm的钢管组拼而成。上塔柱与下塔柱通过涂刷不用颜色的面漆进行区分，上塔柱与下塔柱之间通过活动铰连接。

2 塔柱法兰盘连接问题

缆塔系统通过各个塔架立柱节段拼装而成，分为标准节段、调节节段、锚箱节段和转换节段。立柱均采用4根500×16 mmQ345c钢管，上、下均设置20 mm厚法兰盘，通过12个M24高强度承压型螺栓连接。各阶段连接如图2所示。

图2 节段立柱连接示意图

由于受到材料、制造工艺、器具运输、安装工艺等因素影响，在实际的施工过程中发现法兰盘存在脱落的问题，导致两节段法兰盘连接平面不水平，12个高强螺栓无法全部安装，使得两节段间连接强度不满足施工要求，若采用全部更换问题法兰盘的措施，则需耗费大量时间，延长工期，同时也会提高工程造价。为了解决这一问题，采用在问题法兰盘四周焊接码板的方式来加固连接，使其达到强度满足施工要求。

3 建模计算

本文采用大型有限元专业分析软件ANSYS子模块Workbench进行建模计算，验证采用此加固方法是否可行。为简化建模，本文仅取出一根塔架立柱进行分析。

首先使用CAD软件建立塔架立柱3D模型，在建模时，为了使计算结果偏安全，让上下两节段立柱完全脱空，在法兰盘四周均匀焊接6块码板进行加固。码板均采用30 mm厚度的Q345钢板。码板布置如图3所示。

图3 码板加固示意图

将CAD中建立的3D模型导入到Workbench中进行计算。使用网格划分功能，将构件网格划分为50 mm，添加约束条件和荷载。添加荷载的数值大小通过Midas/civil整体模型中提出换算得到，如图4所示。所需参数设置完成后，软件开始计算，计算得到构件最大位移结果和应力结果如图5、6所示。

图4 立柱计算示意图

图5 位移计算结果

图6 应力计算结果

通过计算结果可知，构件最大变形为3.54 mm，焊接码板处应力最大为280 MPa小于Q345钢材规定的300 MPa，均满足规范要求。结果证明采用焊接码板加固问题法兰盘的方法可行，能满足施工要求。

4 结 语

缆索吊装施工工艺越发成熟，大量被应用于大跨径钢管混凝土拱桥施工中，法兰盘作为塔架立柱连接最常用的方式之一，在桥梁建设中必不可缺。在施工过程中，法兰盘出现脱空、鼓包等问题不可避免，本文采用焊接码板的方法来加固法兰盘，从而使其能满足施工要求。计算结果表明，采用焊接码板加固法兰盘的方法是可行的，能使存在问题的法兰盘满足施工要求，节省了施工成本和工期，可为同类型塔架问题提供参考依据。