跨海大桥跨缆吊机台风期防台方案研究

陈正军 中交第二公路工程局有限公司

1.工程概述

西堠门大桥位于浙江省北部沿海，地处舟山市境内，大桥所在地区是台风影响区，台风影响月份5～11月。我国虽然在悬索桥建设及抗风研究方面积累了一些经验，但在台风区宽阔海面建造世界记录跨径的钢箱梁悬索桥尚无实践先例，而且还将成为世界最大风速海区的大跨度悬索桥。因此，西堠门大桥台风期架梁的抗风稳定性、安全性和适用性显得尤为重要。

西堠门大桥钢箱梁吊装施工，采用润扬大桥全液压式跨缆吊机进行起吊。原吊机根据西堠门大桥主缆距离进行了必要改造并进行了模拟试验，吊机各项性能均满足设计要求。根据西堠门大桥工期安排，钢箱梁吊装施工贯穿2007年台风期，为确保台风期钢箱梁吊装安全、顺利进行，需采取措施加强跨缆吊机抗风性能。

2.跨缆吊机技术性能指标及结构构成

2.1 西堠门大桥跨缆吊机简介

用于西堠门大桥钢箱梁吊装的跨缆吊机，为中交二公局联合英国多门朗科技有限公司(Dorman Long Tenchnology Limited)开发。单台起吊重量为370t。该机的设计在国外同类型设备的基础上进行很大的改进，其智能化中央自动控制系统可同步/非同步控制整个设备装卸、吊装、行走等全部作业；采用模块化设计使得吊机仅需更换少量的部件就可以适应不同跨径、不同缆径悬索桥钢箱梁的吊装工作。该吊机在塔顶和跨中均可以进行安装和拆卸，有利于缩短施工工期，减小施工干扰。

2.2 西堠门大桥智能化液压提升式跨缆吊机主要性能参数

西堠门大桥单台跨缆吊机设计技术参数如下：

提升能力：370T；提升用索股千斤顶2台185T ；提升速度：36米每小时；放索速度：30米每小时；提升索股长度：250m；总自重：110T；作用与主缆上的最大压强：4.0N/mm2；最大主缆水平倾角：30°；缆上平均行走速度：10米每小时；吊机移动索股千斤顶：2台60TSW；跨越索夹能力：2424mm（长）×300mm（高）；动力供应：柴油发电机；最低工作温度：-10℃。上述吊机性能最大风速采用3s时距平均风速，按通常规范采用的10min平均风速折算后约为：最大工作风速：17.3m/s(吊机位置)；非工作状态最大风速：38.1m/s（吊机位置）。

3.台风预报及风况和风速

根据舟山市气象台编制的西堠门大桥气象观测、风参数研究报告统计。跨缆吊机位于中跨跨中主缆位置时高度约为71.486m（成桥状态），根据历年气象资料查询对应高度最大风速各个不同重现期均超过跨缆吊机非工作状态最大风速38.1m/s。为保证跨缆吊机台风期吊梁的安全及结构本身安全，须采取措施提高跨缆吊机的抗台风性能。

根据上海气象台台风研究所预测：西堠门大桥钢箱梁吊装期间较常年正常偏多，约为8～10个，其中在浙江沿海到上海沿海地区登陆的台风约1～2个，较常年正常偏多。

西堠门大桥桥址处台风的情况根据定海气象站的资料进行分析。该站1954～1970年资料统计表明：常风向为北和东南方向，年平均风速4.0～4.3m/s，出现频率为出现频率11%；次常风向西北至北向北，平均风速4.7～5.5m/s，出现频率为9%；强风向为西北向，出现频率为9%，平均风速5.5m/s，最大风速22m/s。影响舟山地区的强台风大都发生在6～10月，从1956年至2007年，影响舟山的强台风极大风速为54～59m/s，平均值为43.6m/s，最大风速为44m/s，平均为值为37.0m/s，其重现期相当于50年。

4.跨海大桥跨缆吊机抗风稳定性分析

4.1 西堠门大桥钢箱梁台风期吊装施工期抗风稳定性分析

（1）抗风设计风速参数。桥位基本风速：41.12m/s；施工阶段设计基准风速：47.02m/s；施工阶段颤振检验风速：67.1m/s；施工阶段的空气静力稳定性检验风速：56.4m/s。

（2）抗风设计风速参数基本参数。西堠门大桥桥位十米高度一百年重现期基本风速：41.12m/s；成桥状态桥面设计基准风速：55.14m/s；成桥状态颤振检验风速：78.74m/s；施工阶段十米高度二十年重现期基本风速：35.06m/s；施工阶段桥面设计基准风速：47.02m/s；施工阶段颤振检验风速：67.14m/s。

4.2 西堠门大桥跨缆吊机抗风性能理论计算

为了掌握跨缆吊机抗风性能，项目部委托英国多门朗科技有限公司根据施工阶段颤振检验风速67.14m/s对跨缆吊机进行了理论计算。由相关计算结果可知：本项目所使用的跨缆吊机其强度满足设计要求。

5.跨缆吊机抗台风措施

跨缆吊机理论计算时均考虑主缆随风运动为理想状态，主缆在台风状态下，左右幅主缆会产生不规律摆动，将会对吊机结构造成较大损伤。因此，跨缆吊机抗台措施均以约束左右幅主缆为原则，使左右幅主缆在台风状态下产生基本相同振幅。

5.1 跨缆吊机在塔和锚碇位置的防台措施

塔顶和锚碇位置，左右主缆受台风影响而产生振动影响较小，所以跨缆吊机在条件允许时可行走至塔顶或锚碇位置进行防台。

5.2 跨缆吊机在中跨位置的防台措施

（1）跨缆吊机在中跨吊梁阶段防台措施。在左右幅主缆跨中位置安装两根880×1200×31000mm扁担梁，将左右幅主缆固定。

（2）在钢箱梁吊装期间，根据台风预报及时调整施工计划，台风影响前7d根据跨缆吊机距跨中和塔顶距离，及时将跨缆吊机行走至跨中或塔顶位置。如跨缆吊机行走至跨中或塔顶位置时间紧迫，则按照行走阶段防台措施立即组织进行吊机抗台。在跨中位置防台措施为：用抱箍将行走脚与主缆连接，抱箍螺栓不拧紧，并在已吊装完成B梁段对应位置搭设贝雷支架将跨缆吊机桁架支垫固定。

（3）跨缆吊机在行走时的防台措施。跨缆吊机设计行走约10m/s。考虑跨缆吊机行走速度及跨越索夹等因素影响，跨缆吊机行走至跨中位置需要约12d时间。在跨缆吊机行走前20d，应关注台风预报，在无台风影响前提下，立即组织跨缆吊机向跨中行走，吊机行走过程中应做好吊梁的准备工作，吊机行走至跨中后立即组织跨中梁段吊装施工。

如预报有台风袭击可能，跨缆吊机在塔顶固定。如跨缆吊机行走过程中遭遇台风，吊机走向塔顶时间已经不允许，则采取如下防台措施。

利用布置在塔底承台上的2台18t卷扬机，通过塔顶门架导向轮并在安装位置主缆上固定滑车，单线快速提升贝雷支撑梁，在跨缆吊机靠近塔侧安装贝雷梁与临时索夹销接，将左右幅主缆固定，同时跨缆吊机行走脚抱箍与主缆抱紧，贝雷梁安装及固定。跨缆吊机在吊梁或者行走时，跨缆吊机行走到跨中或者塔顶距离较远，时间紧迫时可在跨缆吊机所在位置安装贝雷梁，将左右幅主缆固定。

6.安全保障

（1）开始工作前应对现场所有工作人员交待工作任务、分工并进行交底，指明危险点。

（2）起重操作人员必须经过培训，经过考核并取得特种设备操作上岗证后方可上岗操作，严禁无证人员操作设备。

（3）机械、液压和电器部件应进行定期的维护和维修检查，所有液压管道和管配件必须定期检查，查看是否存在腐蚀、伤口、漏油、松动；进行起重作业前，操作人员必须对跨缆吊机进行检查并做好记录，检查内容包括制定器、液压装置和安全装置，严禁跨缆吊机各工作部件带病运行。

（4）操作人员必须熟悉设备及起重工作的基本原理和要求，熟悉操作方法和使用说明书中的要求，熟悉指挥信号，安全意识强，责任心强。操作前必须保证信号清楚。如发现指挥信号不清或错误时，司机有权拒绝执行。

7.结束语

西堠门大桥位于浙江舟山西堠门海域处受台风影响频繁，台风对钢箱梁高空吊装进度及安全影响较大，舟山连岛工程建设指挥部和施工单位经过大量的前期科技研究工作，进行科学组织，制订周密的施工方案，实施了多种防台措施，成功地抵御了“韦帕”与“罗莎”两次超强台风，圆满的完成了台风期吊梁工作，为类似工程积累经验。