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貓道
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貓道(英文名為catway),是懸索橋上部構(gòu)造施工最重要的高空作業(yè)通道和臨時(shí)作業(yè)場(chǎng)地,因斷面通常呈U型,狹長(zhǎng)且有一些搖晃,故稱“貓道”。貓道一般由承重索(包括索端長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置)、面層、欄桿及扶手、橫向天橋、抗風(fēng)系統(tǒng)、門架系統(tǒng)組成。

2022年5月,由中交二航局承建的深中通道伶仃洋大橋貓道全線貫通,貓道凌空飛越伶仃洋航道連接大橋東西兩座主塔,形如一道“空中走廊”。貓道最高點(diǎn)距離海面約270米,最低點(diǎn)距離海面105米,是目前世界上海市中最高的貓道。

設(shè)計(jì)原則

一、貓道面的線形應(yīng)平行于主纜鋼絲束在自由懸掛狀態(tài)下的線形,即除貓道本身的架設(shè)滿足施工線形要求外,不能對(duì)其它部位(如塔頂偏移)產(chǎn)生附加影響,以致影響主纜最終線形。

二、由于貓道的作業(yè)幾乎貫穿整個(gè)上部結(jié)構(gòu)施工過(guò)程,且全部為高空作業(yè),所以在安全上應(yīng)保證有足夠的強(qiáng)度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。

三、作為施工用臨時(shí)掃地桿,應(yīng)盡量減輕自重,減少擋風(fēng)面積,做到既能防火又能滿足機(jī)械作業(yè)所需的工作面和操作凈空要求,在構(gòu)造上應(yīng)盡量為施工作業(yè)提供便利條件。

四、貓道系統(tǒng)本身要構(gòu)造簡(jiǎn)單,架設(shè)、調(diào)整和拆除要方便,以節(jié)約臨時(shí)工程的作業(yè)時(shí)間和費(fèi)用。

構(gòu)造原理

貓道由貓道索、貓道面板結(jié)構(gòu)(包括橫梁、面層、欄桿立柱及扶手繩、安全網(wǎng)等)、橫向天橋及抗風(fēng)素等組成。國(guó)內(nèi)外懸索橋施工的貓道一般低于主纜中心線1~1.8m。貓道承重索是貓道的承重構(gòu)件,懸索橋的兩側(cè)貓道各有若干根貓道索。貓道面板結(jié)構(gòu)(包括橫梁及面層)可以吊掛于貓道承重索之上,也可以吊掛于貓道承重索之下。

貓道索的布置形式

貓道的主要承重結(jié)構(gòu)是貓道承重索,一般為三跨式。按貓道承重索在塔頂?shù)目缭叫问揭话阌钟蟹蛛x式和連續(xù)式兩種構(gòu)造布置形式。

1.三跨分離式貓道承重索

所謂三跨分離式就是一根貓道承重索在主跨和邊跨分為三段,各自錨固。邊跨的兩端分別錨于錨與索塔的錨固位置上,中跨兩端分別錨于兩索塔的錨固位置上。其上有橫梁、面層橫向通道、扶手索、欄桿立柱、安全檢查網(wǎng)等。貓道分離式結(jié)構(gòu),具有塔頂輔助結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需支撐鞍與變位架、調(diào)試方便等特點(diǎn)。大多數(shù)日本懸索橋和國(guó)內(nèi)已建成的虎門鎮(zhèn)汕頭市等懸索橋均采用此法。宜昌長(zhǎng)江公路大橋貓道索也采用的是三跨分離式,每幅貓道寬度為3.8m,與主纜軸線成對(duì)稱布置:每根貓道由8根中48mm承重索支承,承重索均分別錨固在塔頂和錨碗的預(yù)埋錨箱、錨桿上;兩側(cè)各設(shè)兩根扶手索,直徑分別為24mm和14mm,扶手索由欄桿立柱固定,立柱上設(shè)置兩層高度不同的鋼絲網(wǎng)。為增加貓道的抗風(fēng)穩(wěn)定性,中跨設(shè)置五道橫向走道,兩側(cè)邊跨各設(shè)一道橫向通道,橫向通道為鋼管焊接的三角形桁架,寬2.3m。貓道面層由兩層鋼絲,防滑木條、鎖緊型鋼等組成。

2.三跨連續(xù)式貓道承重索

三跨連續(xù)式貓道承重索就是三段貓道隨承重索在架設(shè)后連成一根整索,塔頂設(shè)支撐鞍,歐美懸索橋貓道多采用這種布置形式。江陰長(zhǎng)江大橋貓道索在國(guó)內(nèi)首次采用了三跨連續(xù)布置形式。上下游各設(shè)一道,在主塔的兩側(cè)都設(shè)有變位框架。為便于操作,貓道面到主纜中心保持在1.0m。貓道由6根承重索(☆38mm)和4根橫梁支撐索(中38mm)、鋼絲網(wǎng)面層、欄桿、扶手索和橫梁組成。上下游貓道之間在中跨有五道、邊跨各一道橫向通道,每個(gè)貓道下設(shè)有兩根倒懸鏈狀的抗風(fēng)纜,幫助貓道的穩(wěn)定和調(diào)整。

無(wú)論采用連續(xù)式還是分離式,都需根據(jù)施工情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。分離式需在繩端設(shè)置長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置,連續(xù)式還需在塔頂設(shè)轉(zhuǎn)索鞍等裝置。這兩種方式比較,從施工上考慮連續(xù)式的承重索調(diào)整困難些。表3-1-1是國(guó)內(nèi)外已建成懸索橋施工貓道的參數(shù)表。

貓道面板結(jié)構(gòu)

貓道面層系統(tǒng)是工人作業(yè)的平臺(tái),其材料須具有一定的強(qiáng)度、剛度和耐火性。貓道面板結(jié)構(gòu)包括有橫梁及面層鋪料。面層鋪裝早期采用木板材,后來(lái)為了防火、減輕質(zhì)量、阻風(fēng)以及施工方便等原因,一般改用加鋪合成纖維網(wǎng)或鋼絲網(wǎng)布。焊接鋼絲網(wǎng)釘在橫木梁上,它已有足夠的支承強(qiáng)度,但其孔眼尺寸對(duì)工作走道面來(lái)說(shuō)過(guò)于粗大,故在它上面用小孔眼的網(wǎng)材覆蓋以提供良好的走道面,并可防止小工具的掉落。

貓道抗風(fēng)纜的布置

設(shè)置抗風(fēng)纜的目的是提高貓道的抗風(fēng)穩(wěn)定性,同時(shí)還可調(diào)整貓道的曲線形狀。貓道的抗風(fēng)體系除抗風(fēng)纜外,還包括連接貓道索與抗風(fēng)索之間的垂直吊桿或斜吊桿。

設(shè)計(jì)參數(shù)

貓道承重索應(yīng)選擇高強(qiáng)高彈模材料

在貓道承重索類型選擇方面,國(guó)內(nèi)已建懸索橋貓道承重索多采用多股鋼絲繩,此類鋼絲繩彈性模量(1.1至1.2×105兆帕)相對(duì)較小,在荷載作用下貓道豎向變形位移較大,且跨徑越大這種現(xiàn)象越明顯。2000米級(jí)懸索橋貓道若采用此種鋼絲繩,在主纜牽引階段,貓道跨中豎向位移可達(dá)2米以上,將影響正常施工。而國(guó)外大跨徑懸索橋在貓道承重索的選擇上更多樣,如丹麥大貝爾特東橋和韓國(guó)光陽(yáng)大橋(Gwangyang)貓道承重索采用鋼絞線、明石海峽大橋貓道承重索采用強(qiáng)度為2000兆帕的鍍鋅鋼絲、在建的恰納卡萊1915大橋也采用了特殊的繩索,但性能未知。因此,未來(lái)在我國(guó)2000米級(jí)懸索橋建設(shè)中,貓道承重索除常規(guī)材料外,還應(yīng)研究應(yīng)用高強(qiáng)、高彈模材料。

貓道寬度宜大于5米

在貓道寬度選擇上,目前國(guó)內(nèi)懸索橋多取4米左右,而舟山西堠門大橋由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速達(dá)到了每秒41米,貓道寬度取為4.6米,明石海峽大橋貓道更是達(dá)到了5.5米的寬度。一方面,滿足工人作業(yè)空間、牽引系統(tǒng)通過(guò)性,以及在橫風(fēng)作業(yè)下主纜與貓道的相對(duì)位移要求;另一方面,更寬的貓道寬跨比增加,更能提升懸索橋的抗風(fēng)性能。2000米級(jí)懸索橋貓道對(duì)風(fēng)荷載作用更敏感,主纜直徑也更大,因此貓道寬度宜大于5米。

貓道面層與主纜中心距離宜大于1.7米

隨著主纜直徑的增大,主纜中心距貓道面層的高度不斷增大。2000米級(jí)懸索橋主纜直徑在1.2米左右,若按經(jīng)驗(yàn)仍取貓道中心到貓道面層為1.5米,將使現(xiàn)有緊纜機(jī)和纏絲機(jī)設(shè)備通過(guò)性受限,影響緊纜和纏絲工效。為此,2000米級(jí)懸索橋貓道面層與主纜中心距應(yīng)取更大值。這也將帶來(lái)施工人員調(diào)索需要“踩凳子”的問(wèn)題,對(duì)此,可通過(guò)加強(qiáng)跨中處貓道防護(hù)來(lái)降低測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)注人員施工的舒適性

現(xiàn)有研究表明,橫向通道數(shù)量的增多并不能大幅度提升貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)研已建懸索橋主跨橫向通道間距發(fā)現(xiàn),橫向通道間距多在150米至180米之間,也側(cè)向證明了橫向通道間距在150米左右,貓道抗風(fēng)穩(wěn)定性可基本得到滿足。對(duì)于2000米級(jí)懸索橋超長(zhǎng)貓道,中跨施工人員需花費(fèi)1.5小時(shí)至2小時(shí)才能走完,加上貓道在脈動(dòng)風(fēng)作用下的長(zhǎng)期振動(dòng),人員很容易產(chǎn)生疲勞感和不適感,進(jìn)而降低人員施工效率、增加安全風(fēng)險(xiǎn)。故2000米級(jí)懸索橋在貓道抗風(fēng)性能滿足的前提下,更應(yīng)研究更合理的抑振措施,提高人員施工的舒適性。

施工步驟

貓道架設(shè)的主要施工流程為:安裝索道的連接裝置(包括調(diào)節(jié)裝置)→安裝導(dǎo)向索→架設(shè)承重索→鋪設(shè)貓道面層→調(diào)整貓道標(biāo)高

安裝連接裝置(調(diào)節(jié)裝置):貓道一端設(shè)置于塔身,另一端設(shè)置于橋面。貓道承重索的連接模梁通過(guò)精軋螺紋鋼分別與塔、梁的預(yù)埋件聯(lián)結(jié)。為使貓道適應(yīng)施工過(guò)程中主纜線形的變化,保證人員和機(jī)械設(shè)備正常操作,可利用葫蘆對(duì)承重索進(jìn)行調(diào)節(jié)??紤]到施工便利等因素,其調(diào)節(jié)裝置可設(shè)在橋面的連接裝置上,調(diào)節(jié)器一端與橋面預(yù)埋的錨固支架相連,另一端與承重索相連。在調(diào)整貓道線形時(shí),在橋面用手拉葫蘆預(yù)緊后通過(guò)調(diào)整承重索的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

導(dǎo)向索安裝:先將承重索的導(dǎo)向索(+12.5mm)從橋面牽引至塔頂,并形成牽引循環(huán)素,利用循環(huán)索將貓道承重索牽引至塔頂。

架設(shè)承重素:在主塔附近設(shè)置放索盤,前端由夾索器夾持引向素塔,與塔頂?shù)倪B接裝置相連。利用已架好的循環(huán)索,牽引貓道的承重索,按上、下游對(duì)稱的方法進(jìn)行架設(shè)。

根據(jù)計(jì)算值架設(shè)一根索,調(diào)整垂度,并注意觀測(cè)塔頂?shù)钠魄闆r。待承重索全部架設(shè)完成后,根據(jù)計(jì)算值,利用兩側(cè)橋面端的調(diào)節(jié)裝置對(duì)各承重索再進(jìn)行調(diào)整,使每條貓道的承重索達(dá)到設(shè)計(jì)垂度。

注意事項(xiàng)

一、貓道的形狀及各部的尺寸應(yīng)適應(yīng)于主纜工程的施工需要,一般按上下游分別設(shè)置,承重索線形與主纜線形基本一致,作用于塔頂兩側(cè)的水平力要平衡。貓道面層到被架設(shè)的主纜底面距離沿全長(zhǎng)都是1.3~1.5m,考慮到緊纜索夾安裝、纏絲等使用特殊機(jī)械的需要,貓道面寬度一般設(shè)為3~4m。

二、選擇合理的計(jì)算模式,充分考慮貓道自重及可能作用其上的荷載組合,確保結(jié)構(gòu)安全,承重索安全系數(shù)一般不小于3.0。

三、要有可靠的抗風(fēng)設(shè)施,確保其穩(wěn)定性。當(dāng)不設(shè)抗風(fēng)纜時(shí),應(yīng)根據(jù)跨徑大小和施工風(fēng)速,采取適當(dāng)構(gòu)造以提高貓道抗扭剛度

四、架設(shè)過(guò)程要注意左右邊跨、中跨的作業(yè)平衡,盡量減小對(duì)塔的變位影響,確保主纜的架設(shè)質(zhì)量。

拆除貓道

貓道拆除的工作內(nèi)容包括:貓道改吊繩、側(cè)網(wǎng)、扶手索、貓道面網(wǎng)、貓道承重索、貓道工作平臺(tái)、抗風(fēng)索。

貓道拆除順序:抗風(fēng)索→ 欄桿及欄桿網(wǎng)→ 貓道面網(wǎng)→ 貓道承重索→ 扶手索→ 貓道工作平臺(tái)。

機(jī)械設(shè)備:塔頂卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組、導(dǎo)鏈葫蘆等。

參考資料 >

龍?zhí)堕L(zhǎng)江大橋“貓道”架設(shè)完成.江蘇省交通運(yùn)輸廳.2024-06-10

讓“天梯”靈活又聽(tīng)話 請(qǐng)看懸索橋貓道上的湖北創(chuàng)造.湖北日?qǐng)?bào).2024-06-10

壯觀!海中最高貓道來(lái)了,那您知道啥是貓道嗎?.微信公眾平臺(tái).2024-06-11

【中交創(chuàng)聯(lián)·交小哇】2000米級(jí)懸索橋的若干施工技術(shù)問(wèn)題與建議.搜狐網(wǎng).2024-06-10

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