Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2020, 42(4), 286-293
Published Online December 2020 in Hans. www.hanspub/journal/jogt
doi/10.12677/jogt.2020.424145
Catwalk Design and Erection Technology of Long Span Suspension Bridge
Zilu Shao1*, Xiaopeng Yang2, Yang Shi1, Bingnian Fu1, Yu Zhang1
1No.4 Engineering Branch of CNPC Pipeline Bureau, Langfang Hebei
2China Petroleum Pipeline Engineering Co., Ltd. International, Langfang Hebei
Received: Oct. 19th, 2020; accepted: Dec. 1st, 2020; published: Dec. 15th, 2020
Abstract
Catwalk is a necessary temporary structure for long-span suspension bridge construction. It pro-vides construction operation platform, material and tool transportation channel for main cable erection, cable clamp and sling installation, main cable protection, etc., and runs through the en-tire suspension bridge superstructure installation and construction from beginning to end. This paper studies the design and erection technology of catwalk by taking the bridge of some span suspension bridge as an example, which can be ud for reference for similar catwalk construction in the future.
Keywords
Long Span over Suspension Bridge, Catwalk Design, Catwalk Erection
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*通信作者。
大跨径悬索桥猫道设计及架设技术
大跨径悬索桥猫道设计及架设技术
邵子璐1*，杨晓鹏2，史 洋1，付丙年1，张 禹1
1中国石油管道局工程有限公司第四分公司，河北 廊坊 2
中国石油管道局工程有限公司国际事业部，河北 廊坊
收稿日期：2020年10月19日；录用日期：2020年12月1日；发布日期：2020年12月15日
摘
要
猫道为大跨径悬索桥施工必备的临时结构，为主缆架设、索夹和吊索安装、主缆防护等提供一个施工技术操作系统平台、材料及工具进行运输发展通道，从始至终贯穿整个悬索桥上部构造安装施工使用。本文以某跨越悬索桥为例，对猫道的设计及架设技术进行研究，对今后同类型工程有一定的参考
作用。
关键词
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大跨径跨越悬索桥，猫道设计，猫道架设
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1. 引言
桥面由悬索支撑的桥梁称为悬索桥。猫道是悬索桥上部结构施工中重要的空中作业通道和施工平台，其架设精度直接关系到悬索桥后期的施工精度和桥梁的竣工状态。随着时代的进步和科学技术的发展，随着悬索桥的发展，猫道材料和结构形式也在不断的改进。在整个施工过程中，猫道主要提供主缆牵引、调整、收紧、保护、索夹和吊索的安装等用途。猫道施工工艺复杂，贯穿整个悬索桥上部结构安装工程，有针对性地对猫道设计及架设技术进行研究，是很有必要的。
2. 猫道设计
2.1. 猫道设计原则
猫道设计应遵循简单便利，安全可靠，经济合理的原则。猫道面的设计线形应平行于主缆空载线型，并与其发展保持一定的间距，尽量可以减轻结构自重、减少受风面积[1]。运行安全可靠，并能为索股牵引，主缆缠绕等机械操作提供所需的工作面，以及满足强度和刚度要求。同时，进行安装和拆除方便简单快捷，以及选材经济且利于防火。此外，猫道不能对塔、锚固墩和主缆产生附加的影响。
2.2. 猫道的结构形式
猫道主要由承重索、扶手索、刚性吊架、层面板和钢丝网材料组成。
Open Access
邵子璐等
干部在线教育主缆下方于1.5米为猫道面，面宽3.5米，对称于南北塔中心线布置。为便于进行施工及垂度调整，使用连续式猫道结构，由北岸锚固墩经两座主塔到南岸锚固墩，并在南北两岸锚固墩设调节装置。
通过两岸主塔和主索锚固墩，在主缆下方1.5 m左右设置8根Φ42 mm的猫道承重索(可根据主缆空载和承重情况下调整)，猫道两侧各设2根扶手索，使用Φ20 mm扶手绳。猫道宽3.5 m，在两塔中心线位置进行布置。
猫道面层铺设两层面层钢丝网，底层采用Φ5-50 × 70 mm普通钢丝网，上层采用Φ3-30 × 20 mm普通钢丝网，边网采用Φ2-50 × 50 mm普通钢丝网[2]。
页边距猫道承重索两端分别锚固在两岸的主索锚固墩的预埋调节螺栓上，因此已在南北两岸各预埋调节螺栓16根(8对)和预埋锚点7个。猫道承重索经过塔顶设置的临时分索装置来调整承重索的间距，通过锚固墩调节螺栓，来调整承重索的线形和猫道距主缆的高度，经过计算，主缆在空载情况下和最大承重状态下其线形上下高度变化在1.775 m，猫道承重索根据此高度的变化需调整的索长为880 mm，因此承重索两端锚杆设置的调节长度各550 mm，调节最大长度可为1.1 m。承重索在下料时，需考虑调整长度，按最长状态下下料灌注锚头。
为满足猫道架设和施工需求，需要利用现有塔架通过塔顶架设三道施工索，其线形高于主缆，断面呈在三角形布置。其中一根设置在塔顶高架平台支架上，另外两根平行架设在塔顶预埋塔耳牛腿处。
2.3. 猫道线形有限元分析
2.3.1. 猫道承重索平衡状态分析
根据设计要求，猫道线形与主缆线形平行且应与主缆保持1.5米的高差。按照猫道设计实际图纸，建立猫道的空间有限元模型，并对猫道进行计算[3]。计算主要荷载如下：猫道承重索以及横向猫道两侧栏
杆等按0.072 KN/m计算；面网、方木、托架等按1 KN/m计算；施工人群荷载、部分器具等按0.4 KN/m 计算；索股按0.315 KN/m计算[4]。
有限元模型如图1所示。本模型建立简化为1条猫道承重索[5]。索由midas桁架单元中的辅助单元索单元模拟。
Figure 1. Finite element model diagram猪肉馅饺子
图1. 有限元模型图
按照以上模型，迭代计算，以获得电缆在空状态下，即不考虑施工人员、索股等荷载的情况下，猫道承重索的平衡位置如图2所示。
大跨径悬索桥猫道设计及架设技术
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Figure 2. Location map of catwalk load-bearing cable balance state 图2. 猫道承重索平衡状态位置图
Figure 3. The equilibrium state of catwalk load-bearing cable should be attempted 图3. 猫道承重索平衡状态应力图
由图2、图3所示计算结果可以得知，猫道承重索在拉索自重和面层铺装作用状态下，猫道的平衡位置与模型初设值相差不大，且猫道承重索的应力处于一个较低的水平上。猫道承重索的矢高为29.2米，位于主桥主缆下方约1.5米处。猫道承重索应力的最大应力值为98.6 MPa 。 2.3.2. 猫道承重索安装过程计算
猫道承重索在所有的栏杆和面层等荷载作用下的平衡位置与主桥主缆的高差为1.5米。在猫道面层安装前，猫道承重索的位置在平衡位置之上，通过计算得到猫道空索的位置如图4所示，空索状态相应于平衡位置的变形为0.7米，其空索的垂度为28.5米。空索状态下的猫道承重索的应力如图5所示，最大应力为37.7 MPa 。
邵子璐 等
Figure 4. Cat lane empty rope location map 图4. 猫道空索位置图
Figure 5. Cat lane cable should try hard 图5. 猫道空索应力图
3. 猫道施工流程
先导索过江→施工索架设→承重索架设→扶手索架设→面层及边网敷设→承重索垂度调整→抗风索架设。
3.1. 先导索过江
某悬索跨越悬索桥斜跨200 m 深切峡谷，两岸岸坡陡峭。根据现场实际情况，采取飞机拖送法进行先导索过江。选择在晴朗、风力小的天气进行。在北岸先用用遥控飞机模型把直径为1毫米的尼龙绳牵引过江，用细绳拖粗绳的方式把直径为8 mm 的细钢丝绳牵引过江，直径为8 mm
的细钢丝绳把卷扬机跑
