空間異形鋼管拱橋拼裝方法

吳海軍

中鐵長安重工有限公司 陜西西安 710000

1 工程概況

1.1 主拱圈構(gòu)造

渝黔線夜郎河特大橋鋼管拱徑性骨架主拱肋跨徑370m，豎直平面內(nèi)矢高為83.5m，矢跨比為1/4.43114。

主拱肋桁架橫向變寬，寬度值由拱腳處8m過渡到拱頂截面的5m；拱肋高度h從拱腳處12.1m過渡到拱頂6.1m。每個直腹桿截面為矩形截面，B節(jié)點到20#節(jié)點（1-5節(jié)段）采用鋼管作為支撐，21#節(jié)點到40#節(jié)點（6-10節(jié)段）采用4根角鋼組合而成的工字形桿件作為支撐[1]。

1.2 拼裝難點

拱肋線型為XY平面曲線與XZ平面曲線疊加的空間曲線，各控制點不在同一平面內(nèi)；直腹桿沿著拱肋曲線的法線方向布置為發(fā)散狀態(tài)[2]。

本橋主弦管單片的控制點不在同一平面內(nèi)，為空間曲線，各控制點的精度控制為本橋制造的難點。本橋吊裝單元節(jié)段之間的接口精度控制為制造的難點。由于節(jié)段尺寸很大，節(jié)段拼裝支架及高空作業(yè)安全防護也為本橋制造的難點[3]。

1.3 拼裝方法

為保證施工工期和拱肋線型，采用3+1節(jié)段連續(xù)試拼，拼裝方式為臥拼法。

1.4 分段及重量

序號 尺寸（米） 單重（Kg） 數(shù)量 總重第一節(jié)段 21.6×13.0×9.0 126544.9 2+2 506179.6第二節(jié)段 26.7×12.3×8.8 142919.9 2+2 571679.6第三節(jié)段 24.2×11.5×8.3 130521.3 2+2 522085.2第四節(jié)段 22.2×10.6×8.0 114799.4 2+2 459197.6第五節(jié)段 22.0×9.8×7.6 112227.1 2+2 448908.4第六節(jié)段 18.9×9.1×7.3 104020 2+2 416080第七節(jié)段 21.9×8.5×6.9 95023 2+2 380092第八節(jié)段 21.9×7.9×6.6 86054.8 2+2 344219.2第九節(jié)段 19.0×7.5×6.4 87426.8 2+2 349707.2第十節(jié)段 17.6×7.2×6.2 81555.5 2+2 326222

2 拼裝方案

本橋采用先拼裝單側(cè)桁片，再在雙層支架上定位外側(cè)、內(nèi)側(cè)桁片的拼裝方式。

2.1 第一輪拼裝

第一輪拼裝為1-4節(jié)段拼裝，單桁片之間采用平聯(lián)鋼管作為支撐，不另行設(shè)支架支撐。

2.1.1 單片拼裝

①按施工圖給的地樣控制點放出地樣，將同點號的控制點線連接起來（接口點不用連接）。

②安裝各拼裝支架。

③將檢驗合格的弦管單元吊至拼裝支架上采用吊垂線的方式與地樣控制點合樣，各控制點偏差應(yīng)小于3mm。將主弦管在支架上固定并安裝接口臨時匹配裝置，檢查各控制點處的高度。

④用全站儀打出腹管及平聯(lián)管的定位點，然后根據(jù)支撐管與主弦之間的夾角確定支撐管在主弦上的定位點。

⑤安裝直腹管。

⑥根據(jù)斜腹管與直腹管之間的相對關(guān)系，安裝斜腹管。

2.1.2 平聯(lián)拼裝

由于平聯(lián)管之間相互平行，可先在工廠內(nèi)焊接成單桁片再安裝到外側(cè)單片上，焊接平聯(lián)單桁片時需注意平聯(lián)管的上下高差和截面十字線的角度。

平聯(lián)管的上下高差可定位出沿拱肋方向的偏轉(zhuǎn)角度，另一方向的角度則可由直腹管定出。因平聯(lián)管與直腹管所組成的截面均為矩形截面，采用特制的直角卡板將直腹管與平聯(lián)管臨時連接即可。

平聯(lián)管定位好后需焊接牢固，并安裝其余的平聯(lián)斜撐及內(nèi)部支撐，以保證鋼管撐的剛度。

2.1.3 安裝內(nèi)側(cè)單片

內(nèi)側(cè)單片安裝需分節(jié)段吊裝，前一個節(jié)段吊裝到位后，施工人員將其點焊固定才能吊裝下一個節(jié)段的單片。

構(gòu)件向下弦方向傾斜，需在上弦設(shè)置攬風(fēng)將內(nèi)側(cè)單片拉住，焊接時需先焊接上弦側(cè)焊縫，后焊接下弦處焊縫。由于焊接區(qū)域間距較大，建議采用可移動式腳手架作為焊接平臺。

2.2 第二輪拼裝

第二輪拼裝為4-7節(jié)段拼裝。其中4節(jié)段、5節(jié)段腹桿為鋼管撐，6節(jié)段、7節(jié)段為工字形支撐。第6、7節(jié)段拼裝采用雙層支架支撐。

2.2.1 單片拼裝

單片拼裝與第一輪拼裝流程一樣，腹桿節(jié)點板定位見下圖：

通過全站儀在主弦管上打出各腹桿的定位點，再根據(jù)腹桿與主弦管之間的角度，將腹桿與端部的節(jié)點板螺栓連接，卡入主弦管，使節(jié)點板通過平聯(lián)定位點、定位點、腹桿定位點這3個控制點。

再根據(jù)腹桿節(jié)點板上的斜腹桿定位線安裝斜腹桿；內(nèi)側(cè)單片拼裝則只焊接腹桿節(jié)點板。

2.2.2 平聯(lián)拼裝

平聯(lián)外側(cè)端直接與外側(cè)單片螺栓連接，內(nèi)側(cè)端則將平聯(lián)節(jié)點板和平聯(lián)拼接板連接，平聯(lián)安裝后需檢查與腹桿的夾角是否為90度。

平聯(lián)桿安裝好后，在平聯(lián)桿端部架設(shè)臨時支撐，將平聯(lián)斜桿放置在節(jié)點板處，待平聯(lián)桿與內(nèi)側(cè)單片焊接后再固定焊接。

2.2.3 安裝內(nèi)側(cè)單片

安裝內(nèi)側(cè)單片之前，需將第6、7節(jié)段的支架加高支架加高的部分采用3米標(biāo)準節(jié)段及內(nèi)側(cè)支架拼裝而成，支架架設(shè)完成后將外側(cè)單片一一吊裝到位。

第3輪拼裝與第6、7節(jié)段拼裝類似。

3 支架的拆除

對于鋼管撐的單層支架，將桿件吊走后可直接拆除。對于工字形撐的雙層支架，由于桿件把支架包圍住，則應(yīng)先拆除桿件中部的單桁片支架，使桿件的重力作用在兩端支架上，再將桿件稍微吊起，拆除前端支架，桿件再從前端平移脫離。