特大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝施工技術(shù)

羅穎峰，萬江勇，陳 峻

(江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330029)

1 工程概況

某橋梁工程為中承式鋼管混凝土拱橋，總長約0.6 km，凈寬為15 m和兩側(cè)寬度為1.5 m的人行道?？紤]到本橋處在山口，地勢十分陡峭，加之建筑高度很高、水面較為狹窄，故主拱肋成拱采用斜拉扣掛法無支架纜索吊裝技術(shù)，現(xiàn)階段已經(jīng)順利完全合攏。

2 吊裝設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

系統(tǒng)主要由三大部分構(gòu)成，分別為扣掛、吊機與穩(wěn)定系統(tǒng)。其中，吊機組成部分包括：主索、主塔、風(fēng)纜、牽引與動力部分；扣掛組成部分包括：錨固點、扣索、平衡索與扣塔；穩(wěn)定系統(tǒng)組成部分包括：錨固點、風(fēng)纜與地錨。

2.2 特點與難點分析

橋梁處在峽口處，地勢十分陡峭，可用場地面積不大，且陣風(fēng)最大可達(dá)7級。在這種情況下，系統(tǒng)的布置將面臨很大困難，存在諸多不利因素，有很大的安全風(fēng)險。吊機由于吊重在128 t左右，高度為260 m，包含吊裝單元共64個，所以設(shè)計工作量極大。為降低設(shè)備成本投入，縮短工期，將吊塔設(shè)計在扣塔的頂部，使用鉸和扣塔直接連接，形成一個承重塔。此外，為了加快單肋懸臂的速度，避免產(chǎn)生不利影響，和上游、下游拱肋按對稱形式布置獨立系統(tǒng)。主索由8根鋼絲繩構(gòu)成，采用我國并不多見的滿充式鋼絲繩，其特性決定了必須處理好對接的問題，并采取有效的防扭措施?？鬯饔射摻g線制成，要求具備調(diào)整拱肋標(biāo)高的能力。

2.3 吊機設(shè)計

(1)吊塔

在扣塔的塔頂設(shè)置吊塔，使用鉸進(jìn)行連接，確保吊塔只有少部分推力傳遞至扣塔，降低了線型控制及調(diào)整難度。根據(jù)驗算結(jié)果，吊塔中的桿件應(yīng)力保持在110 MPa左右，符合設(shè)計要求。

(2)穩(wěn)定措施

由于受到地形的影響和限制，為沿河流方向設(shè)置纜風(fēng)繩。為便于對吊塔偏位的有效調(diào)整，邊跨的上游和下游都布置了抗風(fēng)繩。

(3)主索索道

主跨為0.576 km，兩岸后錨跨徑不同，為166 m和170 m，和水平線之間保持19°的夾角。使用索夾分別連接四根主索，確保荷載施加后能夠自動調(diào)平，并保持受力的一致性。

(4)牽引索

每組主索按照18 m的間距設(shè)置跑車，并使用鋼繩進(jìn)行連接，形成一個整體。在跑車的兩側(cè)，設(shè)置牽引索，其有效牽引力為97 kN，保持安全系數(shù)不低于4.702。

(5)起吊索

每組索道設(shè)置了兩個跑車和兩組起吊，可同時對吊點進(jìn)行起點。使用鋼繩制作滑車組，并采用特殊工藝防止鋼繩扭絞。

2.4 扣掛系統(tǒng)

(1)扣塔

扣塔能為扣索提供支點，處在拱座的外部，使用鋼管進(jìn)行連接，形成一個格構(gòu)柱，地腳處和大地直接固結(jié)，塔頂處存在吊塔可以相連。系統(tǒng)進(jìn)行重載吊裝的過程中，對扣塔而言，其彈性系數(shù)在6.3～6.8范圍內(nèi)，塔頂實際位移在2 cm以內(nèi)。

(2)扣索

扣索分為正式與臨時兩種，都與弦管進(jìn)行直接錨固，同時采用索鞍進(jìn)入到張拉側(cè)。其中，正式扣索和水平面之間保持23.9°-25.3°的夾角。伴隨工程的不斷進(jìn)行，在完成了扣索張拉施工以后，即可拆除位于上節(jié)段的扣索。

(3)錨固端

將P錨錨固在張拉橫梁上，并使用特制的錨具將P錨連接成一個整體。

(4)張拉端

使用夾片式錨具，將其固定在墻體表面，這種錨具能提供四種功能，分別為張拉、頂壓、防松和調(diào)節(jié)。所用錨固系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：墊板、螺栓、限位部件和工作錨。

(5)防振措施

該橋梁的扣索和普通斜拉橋一樣，當(dāng)受到風(fēng)力作用時，會產(chǎn)生振動，為避免由于振動而使系統(tǒng)各個部件出現(xiàn)疲勞，尤其是夾片因振動出現(xiàn)松動，防止對結(jié)構(gòu)物造成嚴(yán)重的損害，施工時應(yīng)使用白棕繩連接和固定扣索。

2.5 穩(wěn)定系統(tǒng)

(1)調(diào)節(jié)風(fēng)纜

因拱鉸預(yù)設(shè)精確度與拱肋接頭法蘭盤子制作精度會造成一定軸線偏離，所以在拱肋上要設(shè)置風(fēng)纜，以此對軸線的偏位進(jìn)行調(diào)整，實踐表明，取得了良好效果。

(2)抗風(fēng)纜

在5#節(jié)段的上游與下游弦管設(shè)置風(fēng)纜，將其預(yù)拉力控制在15 t，除了要在軸線調(diào)控過程中使用外，還可作為抗風(fēng)穩(wěn)定體系。此抗風(fēng)纜在9#段完成吊裝施工之后，經(jīng)受住了高達(dá)7級的強力陣風(fēng)，未出現(xiàn)任何不良后果。

2.6 試吊施工

在整套系統(tǒng)完成設(shè)計與布置之后，分為90%和110%兩種工況進(jìn)行試驗吊裝施工，以此測試各個構(gòu)件及附屬系統(tǒng)的實際應(yīng)力，從而檢驗系統(tǒng)是否滿足施工要求。經(jīng)檢驗，本系統(tǒng)所有指標(biāo)均處于理想范圍之內(nèi)，可在正式施工中使用。

3 拱肋吊裝施工

3.1 吊裝程序

由運輸船將吊裝段運輸?shù)较到y(tǒng)下方指定位置待命→吊裝段捆綁作業(yè)→起吊與落位→安裝同時固定螺栓→扣索就位→逐步對扣索進(jìn)行張拉，并測量拱肋的標(biāo)高與索力→取吊索→安裝用于調(diào)節(jié)的風(fēng)纜，同時施加一定作用力，并對軸線發(fā)生的偏位進(jìn)行測定→設(shè)置嵌填管，焊接拱肋。兩側(cè)吊裝施工順序分別為：山體岸側(cè)1#段上游端桁片→山體岸側(cè)1#段下游端桁片→對岸側(cè)1#段上游端桁片→對岸側(cè)1#段下游端桁片，按照這樣的順序依次進(jìn)行，直至完成懸拼。為了提高吊裝施工效率，盡早對主拱肋進(jìn)行合攏，各橫向支撐上的桿件，應(yīng)在拱肋完成合攏之間依次進(jìn)行安裝。

3.2 松扣與卸扣

空鋼管拱肋的合攏，每個節(jié)段的接頭在焊接完成且形成一個無鉸的拱后，緩慢進(jìn)行松扣，使扣索的拉力可以轉(zhuǎn)變成推動力，確保空鋼管拱肋在自重的作用下保持在無鉸狀態(tài)。在按照以上要求松開扣索之后，只保留2#與3#扣索，并在混凝土灌注至一定程度后，徹底放開扣索，同時進(jìn)行拆除工作。

3.3 技術(shù)主要特征與要點

(1)本橋吊機第一次對鋼繩接頭、承索器、滑車組，四點捆綁起吊拱肋的受力一致，而上游和下游捆綁點使用鉸進(jìn)行連接，滿足了自動調(diào)平要求，同時取得良好應(yīng)用效果。

(2)本橋所用扣掛系統(tǒng)，是一種張拉錨固系統(tǒng)，配置以P錨為核心的固定端與以夾片為核心的張拉設(shè)備，很好的完成了收放控制和固定，取得良好應(yīng)用效果。

(3)本橋梁使用的起吊設(shè)備，是可以實現(xiàn)每日吊裝一段的目標(biāo)。與此同時，在當(dāng)?shù)馗酆奖O(jiān)督的可靠支撐之下，還實現(xiàn)了一日吊兩段的突破。

(4)在影響拱肋吊裝施工效率的因素當(dāng)中，焊接施工速度是需要得到重視的工序。

4 總 結(jié)

(1)本橋梁拱肋如期完成吊裝和合攏，印證了吊裝系統(tǒng)及施工技術(shù)的可行性，值得大范圍推廣應(yīng)用。

(2)有效提高拱肋的預(yù)制加工質(zhì)量，是保證拱肋線型的重點所在，在實際工作中要避免單純使用風(fēng)繩調(diào)整拱肋的軸線，否則將對軸線造成不利影響。

(3)對于單懸臂式拱肋而言，其具有較強的抗風(fēng)能力。但盡管如此，在大風(fēng)氣候條件下實施拱肋吊裝，風(fēng)荷載仍會對拱肋的落位造成影響，導(dǎo)致落位偏差或難以進(jìn)行。因此，施工應(yīng)選擇在風(fēng)力較小的天氣進(jìn)行。

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