莞惠城際大跨連續(xù)梁—拱橋豎轉(zhuǎn)塔架施工關(guān)鍵技術(shù)探析

范春生

摘 要：文章主要結(jié)合莞惠城際鐵路東莞水道特大橋跨東莞水道（100+180+100）m連續(xù)梁-拱橋施工實(shí)例，詳細(xì)地介紹了豎轉(zhuǎn)塔架的方案比選、拼裝等各環(huán)節(jié)，提出了鋼管拱豎轉(zhuǎn)塔架拼裝的關(guān)鍵控制措施。

關(guān)鍵詞：連續(xù)梁-拱橋；豎轉(zhuǎn)塔架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；拼裝；關(guān)鍵技術(shù)

1 工程概況

該橋結(jié)構(gòu)型式為雙線掛藍(lán)懸臂澆筑箱梁，再臥拼梁上拱肋，然后豎轉(zhuǎn)成拱，標(biāo)準(zhǔn)跨度為（100+180+100）m。拱肋采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，計(jì)算跨度L=180.0m，設(shè)計(jì)矢高f=36.0m，矢跨比f(wàn)/L=1/5，拱軸線采用二次拋物線，設(shè)計(jì)拱軸線方程：Y=（-1/225）X2+0.8X。拱肋于拱頂設(shè)置最大10cm預(yù)拱度，拱肋實(shí)際施工均采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋采用等高度啞鈴形截面，截面高度3.0m。拱肋弦管直徑Φ1.0m，由δ=20mm的鋼板卷制而成，弦管之間用δ=16mm厚鋼綴板連接，拱肋弦管及綴板內(nèi)填充自密實(shí)混凝土。兩榀拱肋間橫向中心距11.2m（橋面寬12.6m）。兩榀拱肋間共設(shè)9道橫撐，橫撐均采用空間桁架撐，各橫撐由4根Φ610×14mm主鋼管和24根Φ406×12mm連接鋼管組成，鋼管內(nèi)部不填混凝土。吊桿順橋向間距9m，全橋共設(shè)17組雙吊桿。

2 鋼管拱總體施工方案

主拱肋采用豎向轉(zhuǎn)體施工，將每側(cè)拱肋沿鋼管拱軸線合理劃分為15節(jié)，在30#墩與31#墩之間橋面預(yù)埋鋼板，搭設(shè)支架，拼裝成兩個(gè)半拱，再通過(guò)豎塔提升到指定位置，通過(guò)中間嵌補(bǔ)段合攏安裝就位。

3 鋼管拱肋豎轉(zhuǎn)塔架連續(xù)提升方案選擇

主橋上部結(jié)構(gòu)按“先梁后拱法”施工，即先將鋼構(gòu)梁施工貫通，再在梁面上安裝鋼管拱。主梁施工時(shí)預(yù)拼豎轉(zhuǎn)塔架，主梁完成后，即開始在梁面上進(jìn)行拱肋支架搭設(shè)，利用浮吊在拱肋支架上將拱肋節(jié)段拼裝成兩個(gè)半跨拱，然后利用提升塔架豎轉(zhuǎn)合龍。

拱部施工方案設(shè)計(jì)有兩種：一是豎塔鉸接+手動(dòng)連續(xù)提升，二是豎塔固結(jié)+計(jì)算機(jī)控制連續(xù)提升。

拱肋分段、扣點(diǎn)加固、拱肋支架、梁端錨固、索塔和錨索配置兩方案方案基本相同，高約50m，采用六五式軍用墩組拼。塔身橫橋向單邊軍用墩采用3m×3m組合，橫橋向?qū)挾?m，縱橋向?qū)挾?m。塔身設(shè)置5道橫聯(lián)。方案比選情況如表1。

綜上對(duì)比分析：

（1）方案二比方案一連續(xù)千斤頂要多用8臺(tái)，造價(jià)多20萬(wàn)。（2）方案一中千斤頂支架及底錨錨座需新加工，比方案二臨時(shí)工程用鋼量多24.8t，費(fèi)用多19.8萬(wàn)。（3）就安全系數(shù)來(lái)說(shuō)，方案二塔架底部采用固結(jié)方式，比方案一安全系數(shù)要大。（4）施工進(jìn)度由于方案二中可用塔吊，施工速度要比方案一要快約半個(gè)月。

綜合分析，本項(xiàng)目采用塔架固結(jié)+計(jì)算機(jī)控制連續(xù)提升拱肋的方案二。

4 豎轉(zhuǎn)塔架拼裝施工工藝

設(shè)備使用情況：一臺(tái)65t汽車吊，一臺(tái)25t汽車吊，一臺(tái)平板車，兩臺(tái)Q630塔吊。

4.1 軍用墩預(yù)拼裝

現(xiàn)場(chǎng)預(yù)留足夠空間用于儲(chǔ)存軍用墩、連接桿件等材料，以及拼裝豎轉(zhuǎn)塔架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的施工平臺(tái)；嚴(yán)格按圖施工，控制好質(zhì)量，對(duì)要求加強(qiáng)部位、需要雙拼位置及時(shí)檢查，核對(duì)圖紙。

4.2 底節(jié)施工

通過(guò)測(cè)量定位以及電焊施工，調(diào)整拱座上預(yù)埋板的高程、水平度符合設(shè)計(jì)要求；利用65t汽車吊吊裝底節(jié)至拱座上并與預(yù)埋板焊接，測(cè)量班全程測(cè)量定位控制高程與水平度，以達(dá)到最大可能減小誤差的目的。

4.3 豎塔標(biāo)準(zhǔn)節(jié)節(jié)點(diǎn)對(duì)接

前期塔吊附墻安裝加固之前，采用65t汽車吊提升，后期直接采用塔吊提升。

4.4 橫聯(lián)施工

每個(gè)豎轉(zhuǎn)塔架設(shè)有5榀橫聯(lián)，每榀橫聯(lián)長(zhǎng)6.88m，由6條3m軍用墩、12條1m軍用墩、12條0.94m預(yù)制段、21條1.6m直桿、40條2.28m斜桿組成；橫聯(lián)施工過(guò)程中，采用一段不安裝預(yù)制段，即先安裝5.94m，到達(dá)指定位置后，利用塔吊配合提升預(yù)制塊到達(dá)指定位置（由于采用無(wú)縫連接以及誤差因素，部分預(yù)制段無(wú)法到達(dá)指定位置，通過(guò)采用千斤頂頂升，增大橫向間距，使預(yù)制段安裝到位）。

4.5 塔吊附墻施工

塔吊共設(shè)4道附著，第一道設(shè)置在橋面，高度24.18m，與豎轉(zhuǎn)塔架連接有三道附著結(jié)構(gòu)，高度分別為37.24m，45.24m，61.24m。

塔吊與橋面的附著結(jié)構(gòu)采用四道雙拼25槽鋼，分別設(shè)于塔吊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的四周與橋面固定；塔吊與豎轉(zhuǎn)塔架間三道附著結(jié)構(gòu)與橋面同樣設(shè)四道雙拼25槽鋼，再連接三道附墻加固。軍用墩四周抱箍必須加在安裝有節(jié)點(diǎn)板層，槽鋼與軍用墩相連處必須用高強(qiáng)螺栓，且必須全部上齊。

4.6 塔帽施工

塔帽自重20t，要提高到80m位置，若利用汽車吊無(wú)法到達(dá)指定位置，而塔吊自身吊裝物體重量限制6t，如果整體吊裝則無(wú)法完成。為此，通過(guò)分解拆裝塔帽為多個(gè)零散單件，分批次通過(guò)塔吊吊裝到設(shè)計(jì)位置后再行組裝即可實(shí)現(xiàn)塔帽整體安裝。

4.7 纜風(fēng)繩施工

自橋面起，豎轉(zhuǎn)塔架高度55.82m，為保證施工安全，每個(gè)豎轉(zhuǎn)塔架在40m位置處順橋向設(shè)有12條纜風(fēng)繩。

4.8 提升索、后背索、壓塔索施工

按照受力跟實(shí)際情況不同，采用？準(zhǔn)15.24鋼索，分別對(duì)不同位置布設(shè)不同數(shù)量：30#墩豎轉(zhuǎn)塔架自左向右，分別設(shè)置15、23、23、15，31#墩豎轉(zhuǎn)塔架自左向右，分別設(shè)置為11、19、19、11，壓塔索設(shè)為9根。豎轉(zhuǎn)前按順序?qū)μ嵘?、后背索、壓塔索預(yù)張拉，提高豎轉(zhuǎn)塔架整體穩(wěn)定性。

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

大跨度連續(xù)梁拱施工總體方案的選擇，采用先梁后拱的施工工藝，拱體豎轉(zhuǎn)體系為塔架吊裝。其中施工過(guò)程不易控制和重點(diǎn)環(huán)節(jié)有：吊裝方案的選擇方面因構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，自重較大，起吊高度大，受風(fēng)力水平荷載影響大，通過(guò)大型浮吊船錨固于主墩上，利用梁體屏障減小風(fēng)阻力，吊于橋面，通過(guò)二次起吊減小起吊高度，有效增加安全系數(shù)；施工過(guò)程的監(jiān)控，橋梁跨度大，拼接節(jié)段多，精度要求高，前期利用midas建立模型，通過(guò)高精度電阻測(cè)量監(jiān)控系統(tǒng)，有效控制因風(fēng)力、溫度等引起的構(gòu)件變形；拼接質(zhì)量的監(jiān)控技術(shù)采用100%超聲探傷儀全覆蓋檢測(cè)，從而保證焊接的質(zhì)量；塔索拉力的監(jiān)控，安裝智能壓力傳感器，通過(guò)嵌入式電腦檢測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)行二次精調(diào)，保證拉索拉力的精確性。

6 結(jié)束語(yǔ)

大跨度連續(xù)梁-拱橋組合體系結(jié)構(gòu)新穎，受力情況復(fù)雜，尤其是豎轉(zhuǎn)塔架的安裝對(duì)全橋的提升對(duì)接合攏成拱有著重要的影響。東莞水道大跨度連續(xù)梁-拱橋組合體系豎轉(zhuǎn)塔架根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用現(xiàn)場(chǎng)安裝、橋面吊裝，通過(guò)浮吊、汽車吊、塔吊相互配合的辦法進(jìn)行豎轉(zhuǎn)塔架的安裝，采用計(jì)算機(jī)控制連續(xù)提升，整個(gè)施工過(guò)程安全可靠方便，可操作性高，不僅節(jié)約了成本，而且大大縮短了施工周期，是一種高效便捷的施工工藝。對(duì)今后類似工程的施工具有借鑒和指導(dǎo)的。

參考文獻(xiàn)

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