談鋼箱提籃拱橋拱肋架設(shè)施工技術(shù)

陳衛(wèi)華

(北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京　102600)

談鋼箱提籃拱橋拱肋架設(shè)施工技術(shù)

陳衛(wèi)華

(北京鐵研建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司，北京102600)

摘要:以新建南廣鐵路西江特大橋?yàn)槔?，從拱肋?jié)段制造、預(yù)埋段安裝等方面，闡述了橋梁拱肋拼裝架設(shè)中采取的控制措施，探討了跨中合龍施工中的技術(shù)要點(diǎn)，并對無支架纜索吊裝施工進(jìn)行了分析，確保該橋的成橋線形及受力滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞:拱肋，合龍施工，纜索吊裝

1　工程概況

新建南廣鐵路肇慶西江特大橋主橋采用主跨450 m中承式鋼箱提籃拱橋，拱肋為變高度鋼箱結(jié)構(gòu);拱肋安裝采用320 t纜索吊機(jī)節(jié)段懸臂拼裝、跨中合龍施工方案，其拱肋合龍施工過程中遇到拱肋剛度大、橫向扭轉(zhuǎn)調(diào)整難、扣錨索對拱肋標(biāo)高調(diào)節(jié)力度有限、合龍口臨時(shí)鎖定施工難度大、合龍點(diǎn)多等技術(shù)難題。經(jīng)過現(xiàn)場監(jiān)控測量和理論計(jì)算分析，采用對拱肋合龍口提前配切、利用扣錨索對合龍口坐標(biāo)進(jìn)行精確調(diào)整、連續(xù)精確測量合龍口尺寸并對合龍段進(jìn)行配切、利用碼板進(jìn)行合龍口臨時(shí)鎖定等措施實(shí)現(xiàn)了拱肋跨中高精度合龍。

施工過程中，考慮到纜索吊機(jī)工作范圍的限制，拱肋起始四個(gè)節(jié)段采用500 t浮吊安裝，其余節(jié)段均采用纜索吊機(jī)安裝完成。由于拱肋單個(gè)節(jié)段重量大，拱肋除合龍段節(jié)段采用雙榀起吊外，其余節(jié)段均采用單榀起吊，為了保證拱肋安裝過程中結(jié)構(gòu)的受力安全要求，并節(jié)約工期，拱肋安裝采用兩岸對稱、上游超前下游兩個(gè)節(jié)段安裝，直至全部節(jié)段安裝完成，最后進(jìn)行跨中合龍段安裝，西江特大橋主橋布置見圖1。

圖1　西江特大橋主橋布置（單位：cm）

2　拱肋拼裝架設(shè)控制措施

為保證成橋后線形和受力與設(shè)計(jì)狀態(tài)一致，在拱肋拼裝架設(shè)過程中，采取了多項(xiàng)控制措施。

2.1拱肋節(jié)段制造精度控制措施

該橋拱肋采用了“6 +1”的半長線法制造工藝，在型鋼平臺上進(jìn)行拱肋制造，采用空間放樣、焊接變形控制等技術(shù)，確保桿件結(jié)構(gòu)的長、寬、高及對角線誤差均在±3 mm以內(nèi)，使其精度滿足設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施工要求。

2.2預(yù)埋段安裝定位措施

拱肋預(yù)埋段是拱肋的起始節(jié)段，埋置于拱座內(nèi)，其尺寸為12 m(長)×5.1 m(寬)×15.1 m(高)。預(yù)埋段安裝精度直接關(guān)系到后續(xù)節(jié)段的安裝精度，對拱肋成橋線形起關(guān)鍵性作用。在起始節(jié)段吊裝到定位支架上后，通過設(shè)置在支架上的12臺千斤頂進(jìn)行準(zhǔn)確定位，當(dāng)起始節(jié)段桿件的空間姿態(tài)滿足精度要求后與定位架焊接成整體并再次測量復(fù)核，確保起始節(jié)段準(zhǔn)確定位。

2.3階段線形調(diào)整措施

拱肋每安裝3個(gè)節(jié)段進(jìn)行一次線形精確調(diào)整，當(dāng)線形滿足精度要求后進(jìn)行臨時(shí)錨固并進(jìn)行此狀態(tài)下的空間姿態(tài)測量(復(fù)核桿件的定位精度，當(dāng)誤差超出精度要求時(shí)，重新調(diào)整，直到滿足要求)，然后進(jìn)行扣、錨索分級張拉和桿件間焊接及高強(qiáng)螺栓連接施工，最后調(diào)索以精確調(diào)整拱肋空間線形。當(dāng)架設(shè)到橫撐位置時(shí)，除進(jìn)行以上調(diào)整外，利用橫撐的橫向調(diào)節(jié)功能，對拱肋進(jìn)行內(nèi)傾角調(diào)整，使其空間姿態(tài)進(jìn)一步滿足此階段的監(jiān)控計(jì)算要求。

2.4合龍施工控制措施

為了保證拱肋能夠安全、順利地合龍，在拱肋兩側(cè)節(jié)段扣、錨索張拉后，做好各項(xiàng)合龍準(zhǔn)備工作，并做好合龍點(diǎn)的變位分析。通過調(diào)整扣索索力，將合龍點(diǎn)位移初步調(diào)整到位。在拱肋兩側(cè)節(jié)段拼裝后，同步精確測量兩岸拱肋的內(nèi)傾角，并通過后續(xù)節(jié)段吊裝逐步調(diào)整合龍段兩側(cè)節(jié)段的內(nèi)傾角，使合龍口兩側(cè)的拱肋內(nèi)傾角差值在容許范圍內(nèi)。在合龍段與其兩側(cè)節(jié)段間的螺紋鋼筋連接后，利用倒鏈對拉拱頂、腹板、拱底合龍口兩側(cè)的耳座，并在20 t千斤頂?shù)妮o助下，調(diào)整合龍段與其兩側(cè)節(jié)段間的豎向及橫橋向相對位置，進(jìn)行精確對位，待溫度降至合龍溫度范圍內(nèi)時(shí)，控制焊縫寬度，快速將合龍段與其兩側(cè)節(jié)段間的連接件臨時(shí)鎖定，完成該橋高精度無應(yīng)力合龍。懸臂拼裝方案見圖2。

圖2　“纜索吊機(jī)+扣掛法”懸臂拼裝方案示意圖（單位：m）

3　跨中合龍施工要點(diǎn)

3.1拱肋剛度大

西江特大橋主橋拱肋為變高度鋼箱結(jié)構(gòu)，拱腳至拱頂拱肋高度為15.1 m～9.1 m。拱肋為陀螺形截面，拱肋上翼緣板寬5.1 m，下翼緣板寬3.1 m，其中頂?shù)装搴?0 mm，中間水平板厚20 mm，腹板厚24 mm;為了保證各板件的局部穩(wěn)定，拱肋各板在箱內(nèi)采用T形肋加勁。受到拱肋的截面結(jié)構(gòu)形式以及拱肋間的橫撐影響，使得拱肋的整體剛度很大，以至在外力作用下很難使得拱肋整體產(chǎn)生較大的變形。

3.2扣錨索對拱肋標(biāo)高調(diào)整力度有限

根據(jù)施工設(shè)計(jì)，在拱肋吊裝過程中，拱肋每個(gè)節(jié)段設(shè)置兩束扣錨索，且采用一次張拉到位;拱肋安裝至合龍段兩側(cè)節(jié)段后，只能通過張拉合龍段兩側(cè)節(jié)段上的2束扣錨索對合龍口進(jìn)行調(diào)整，調(diào)節(jié)力度有限。

3.3合龍口臨時(shí)鎖定施工難度大

受溫度變化影響，拱肋將產(chǎn)生較大的收縮和膨脹變形，使得合龍口的尺寸變化較大;在合龍段精確對位完成后，需要在合龍時(shí)間和合龍溫度內(nèi)將合龍口臨時(shí)鎖定，以消除合龍口在溫差作用下的變形，此項(xiàng)工序現(xiàn)場施工難度大。

3.4合龍精度要求高

經(jīng)過設(shè)計(jì)、監(jiān)控和施工單位的充分討論，認(rèn)為只有實(shí)現(xiàn)精確合龍，才能保證拱肋的整體線形，因此在合龍口坐標(biāo)控制上，順橋向要求與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相差不大于20 mm，橫橋向和豎向要求與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相差不大于10 mm，兩側(cè)對應(yīng)拱肋相對坐標(biāo)在橫向和豎向上要求均不大于5 mm，且焊縫要求不大于20 mm。

4　無支架纜索吊裝

施工中主要臨時(shí)設(shè)施包括纜索吊裝系統(tǒng)、臨時(shí)索斜拉扣掛系統(tǒng)、側(cè)向纜風(fēng)系統(tǒng)等。纜索吊裝系統(tǒng)主要承擔(dān)安裝節(jié)段的起吊和空中運(yùn)輸，一般采用固定式索塔，塔頂布置雙組纜索，每組纜索具備獨(dú)立工作能力，雙組聯(lián)合吊裝提高起吊能力。塔頂索鞍可根據(jù)吊裝需要采用固定式或橫向移動式，橫移式能夠有效拓展纜索吊機(jī)橫向起吊范圍和起吊能力，靈活性較強(qiáng)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。纜索吊機(jī)承載索一般采用密封式鋼絲索，提高承載能力和使用耐久性;臨時(shí)塔架一般采用萬能桿件，當(dāng)索塔承高度較高、荷載較大時(shí)，可采用鋼管或鋼管與桿件的組合，形成組合式索塔，以提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。為提高纜索吊裝系統(tǒng)中多臺起重或牽引卷揚(yáng)機(jī)操作的同步性和微量調(diào)整，部分工程已經(jīng)開始應(yīng)用PLC技術(shù)和視頻、索力監(jiān)控技術(shù)，同時(shí)纜索吊裝系統(tǒng)安全性也得到很大提高。

臨時(shí)斜拉索扣掛系統(tǒng)一般采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線扣掛體系，為懸臂拼裝過程中的拱節(jié)段提供彈性支承，保證節(jié)段在施工階段的臨時(shí)穩(wěn)定和空間位置滿足要求?？蹝祗w系主要由扣索塔架、扣索、錨索、扣點(diǎn)、錨碇、扣錨索調(diào)整裝置等組成。其中扣索塔架作為主要承載結(jié)構(gòu)，一般利用纜索吊裝系統(tǒng)中塔架，實(shí)現(xiàn)“吊塔、扣塔合一”。其中的吊裝系統(tǒng)布置在塔架頂部，扣掛系統(tǒng)布置在其下方，兩部分之間的塔架可通過鉸接方式進(jìn)行連接，以減少塔架索錨固區(qū)的變形和位移;也可將索塔架底部與基礎(chǔ)間進(jìn)行固結(jié)，同時(shí)增加塔架上部前后索錨固系統(tǒng)，以加強(qiáng)塔頂位移控制?？坼^索支承塔也可根據(jù)需要單獨(dú)設(shè)置，一般采用萬能桿件進(jìn)行拼裝，塔架錨固區(qū)采用型鋼結(jié)構(gòu)，根據(jù)扣索、后錨索的布置方式、索力大小以及張拉要求進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。

扣索和后錨索采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線?？坼^索均應(yīng)設(shè)置防振措施。

扣錨索張拉采用千斤頂，按對稱、均衡、分級加載的方式在塔架上進(jìn)行，保持塔架偏移量處于控制范圍之內(nèi)。側(cè)向纜風(fēng)索根據(jù)地形進(jìn)行布置，目的是為拱肋節(jié)段提供橫向穩(wěn)定支撐，提高結(jié)構(gòu)施工階段的橫向穩(wěn)定性。

5　結(jié)語

新建南廣鐵路西江特大橋鋼箱提籃拱架設(shè)采用“纜索吊機(jī)+扣掛法”懸臂拼裝方案，該橋拱肋拼裝、架設(shè)線形精度要求高，為了配合拱肋拼裝、架設(shè)，確保該橋最終成橋線形及內(nèi)力符合設(shè)計(jì)要求，采用扣纜塔合建的纜索吊機(jī)方案，并研制了吊耳、扣索扣點(diǎn)、錨索錨點(diǎn)、臨時(shí)連接件等輔助結(jié)構(gòu)臨時(shí)設(shè)施。在拱肋的制造、拼裝及架設(shè)階段，采取了多項(xiàng)線形調(diào)整控制措施，合龍過程中則采取扣索索力調(diào)整合龍溫度控制等多項(xiàng)措施。

參考文獻(xiàn):

［1］汪芳進(jìn).新建南廣鐵路西江特大橋鋼箱提籃拱架設(shè)方案比選［J］.橋梁建設(shè)，2013，3( 6) :5-7.

［2］劉中奇.大跨徑鋼箱提籃拱橋施工控制技術(shù)［J］.公路工程，2009( 3) :90-91.

［3］卿三惠.高速鐵路施工技術(shù)(橋梁分冊)［M］.北京:中國鐵道出版社，2013.

Discussion on the construction technology of steel box basket arch bridge arch rib erection

Chen Weihua
( Beijing Tieyan Construction Supervision Limited Liability Company，Beijing 102600，China)

Abstract:Taking the new south Canton railway Xijiang super bridge as an example，from the arch rib section manufacture，embedded section installation and other aspects，this paper elaborated the used control measures in bridge arch rib assembled erection，discussed the technical key points in mid-span closure construction，and analyzed the non-bracket cable hoisting construction，ensured the bridging linear and force of bridge meet the design requirements.

Key words:arch rib，final closure construction，cable hoisting

作者簡介:陳衛(wèi)華(1980-)，男，工程師

收稿日期:2015-11-26

文章編號:1009-6825( 2016) 04-0182-02

中圖分類號:U445

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A