淺談斜拉橋鋼拱塔格構(gòu)柱支架搭設(shè)與施工

盧昇

摘要：本人結(jié)合白馬湖大橋主橋施工，主要介紹鋼拱塔格構(gòu)柱支架的搭設(shè)及安裝施工。通過對鋼拱塔格構(gòu)柱支架安裝方法的講解，介紹了安裝技術(shù)及工藝要點，取得了滿足精度要求、降低成本、縮短工期的技術(shù)經(jīng)濟效果。

關(guān)鍵詞：白馬湖大橋;鋼拱塔格構(gòu)柱;支架

1、工程概況

白馬湖大橋總長1.033KM，主橋結(jié)構(gòu)為（41m+71m+45m+48m+41m）空間異形梁拱組合體系，大拱塔采用空間異形拱結(jié)構(gòu)，承臺以上全高56.342m;小拱塔采用單面異形拱結(jié)構(gòu)，承臺以上全高38.643m。兩個拱塔均分節(jié)段進行安裝，拱塔需搭設(shè)格構(gòu)柱支架進行節(jié)段支撐以及節(jié)段調(diào)位。格構(gòu)柱支架擬在1-9#墩引橋進行加工拼裝，最大吊裝格構(gòu)柱支架節(jié)段約高15m，重15T，采用320T浮吊進行安裝就位。

2、施工工藝技術(shù)

2.1、格構(gòu)柱支架設(shè)計

2.1.1、格構(gòu)柱支架總體設(shè)計

大拱塔采用空間異形拱結(jié)構(gòu)，小拱塔采用單面異形拱結(jié)構(gòu)，兩個拱塔整體無法自穩(wěn)，需搭設(shè)支架進行節(jié)段支撐以及節(jié)段調(diào)位。格構(gòu)柱支架通過鋼箱梁頂與支架基礎(chǔ)進行固結(jié)。支架基礎(chǔ)為雙拼H400型鋼（雙拼H400型鋼與鋼箱梁橫隔板位置處設(shè)置2cm厚80cm×80cm的鋼板），其以上依次為格構(gòu)柱支架（豎向支撐采用φ630×10mm的鋼管，橫、斜桿連接采用200×4mm的鋼管）、平聯(lián)（水平桿采用φ426×6mm的鋼管，斜桿采用[16型鋼）、頂帽（雙拼I40工字鋼）、墊墩及千斤頂、拱肋鍥型支墊。

2.1.2、格構(gòu)柱支架基礎(chǔ)設(shè)計

大拱塔D1支點在風(fēng)嘴ZK9-ZK11位置，其中2個支撐點位于水中（采用Φ630×10mm 鋼管），4個支撐點位于鋼箱梁頂。大拱塔D2、D3、D4支點及小拱塔X1、X2支點位于鋼箱梁頂，其基礎(chǔ)為雙拼H400型鋼（6.094-9.644m長不等），跨3-4個鋼箱梁橫隔板，雙拼H400型鋼與鋼箱梁頂部在橫隔板處設(shè)置2cm厚 80cm×80cm的鋼板，該鋼板分別與鋼箱梁及雙拼H400型鋼焊接固結(jié)。

2.1.3、格構(gòu)柱支架設(shè)計

單個格構(gòu)柱支架采用6根Φ630×10mm鋼管樁形成格構(gòu)柱支架，作為支架強大的支撐。每節(jié)格構(gòu)柱支架立柱擬為3m（可根據(jù)高度調(diào)整），超過15m的格構(gòu)柱支架之間采用法蘭盤螺栓連接。D2格構(gòu)支架橫橋向設(shè)置1道桁架片形成的平聯(lián)（采用Φ426×6mm鋼管）。D3、D4之間縱橋向設(shè)置2道桁架片形成的縱聯(lián)（采用Φ426×6mm鋼管）以提高鋼拱塔安裝施工過程中整體穩(wěn)定性。

2.1.4、支架頂帽、墊墩、千斤頂及拱肋鍥形支墊設(shè)計

支架頂帽采用雙拼I40工字鋼形成頂帽，在頂帽上層設(shè)置墊墩（采用雙拼I36工字鋼）及千斤頂?shù)日{(diào)位裝置，拱肋設(shè)置鍥型支墊（采用型鋼）作為后續(xù)節(jié)段安裝、調(diào)位。上層支點分為墊墩（采用雙拼I36工字鋼）、三向千斤頂和拱肋鍥型支墊（采用型鋼）。墊墩及三向千斤頂安放在支架頂帽上。拱肋鍥型支墊在靠近鋼拱塔節(jié)段分界線處的橫隔板位置處安裝鍥形支墊用來支撐每個節(jié)段。拱肋鍥形支墊與鋼塔節(jié)段之間采用 M24 摩擦型高強螺栓連接，廠內(nèi)加工安裝完成，隨鋼拱塔節(jié)段運至安裝現(xiàn)場。拱段利用拱肋鍥型支墊吊裝放至三向千斤頂頂面，通過三向千斤頂調(diào)位實現(xiàn)節(jié)段精確定位。

2.1.5、豎向爬梯設(shè)計

為方便鋼塔施工人員上下行，在格構(gòu)支架支架內(nèi)部布置豎向之字形爬梯。利用格構(gòu)柱立柱鋼管作為爬梯承重系統(tǒng)，爬梯凈寬0.65m，轉(zhuǎn)角休息平臺1.3m 寬，護欄豎向高1.2m。爬梯與支架同步施工，現(xiàn)場加工安裝。

2.2、格構(gòu)柱加工

鋼管立柱為φ630×10mm，鋼管立柱采用Q235焊接鋼管，一般按13m-15m左右分節(jié)，每節(jié)之間采用法蘭連接。法蘭與鋼管磨光頂緊，法蘭表面用機加工刨平。重點控制焊縫質(zhì)量、磨光頂緊質(zhì)量，管節(jié)橢圓度，與軸線重合率和法蘭表面平整度。管節(jié)對口拼裝時，相鄰管節(jié)的焊縫必須錯開1/8周長以上。格構(gòu)柱加工完成后，對格構(gòu)柱進行編號，安裝前組織驗收，驗收合格后才能起吊安裝。

2.3、浮吊安裝格構(gòu)柱施工

2.3.1、浮吊參數(shù)

測量放樣→浮吊就位→檢查鋼絲繩→格構(gòu)柱起吊→就位。

本項目擬采用1臺320噸浮吊進行吊裝，本標(biāo)段最大格構(gòu)柱D3支架（按15m計算），其最重約為15T。

浮吊主鉤與格構(gòu)柱面豎向間距不小于10m，鋼絲繩豎向夾角按照53°-60°控制，安全系數(shù)大于6倍。最大吊裝重量15t，選用2Φ56鋼芯鋼絲繩。

浮吊吊格構(gòu)柱采用36×7+FC纖維芯鋼絲繩，直徑Φ56mm，公稱抗拉強度為1850MPa。

鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：

S=Fgαm/1000;

式中 S—鋼絲繩的允許拉力（kN）;

Fg—鋼絲繩的公抗拉強度（MPa）;

α—鋼絲繩的破斷拉力換算系數(shù)，取值0.82;

m—鋼絲繩面積（mm2）;

K—鋼絲繩的安全系數(shù)。

鋼絲繩的允許拉力：S=Fg*α*m/1000 =1850*0.82*1178=1787KN

單根鋼絲繩可承受荷載：f=S/g=1787/9.8=179T

施工時選用鋼絲繩根數(shù)n=8，可承受荷載M=179*8=1432T。已知D3格構(gòu)柱最重15噸，吊重G=15T，吊裝時，若鋼絲繩的水平夾角為53°，則受力最大，安全系數(shù)K=1432*sin53°/15=76>6.0，通過對比鋼絲繩的安全系數(shù)而知安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，卸扣則采用25t卸扣。

2.3.2、支架格構(gòu)柱現(xiàn)場分節(jié)安裝

⑴材料進場檢查

為保證支架施工質(zhì)量，所有進場鋼管必須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗，其長度、焊接質(zhì)量、端面、平整度、垂直度、橫桿、斜桿間距等應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范要求，驗收合格后方能使用。

⑵基礎(chǔ)位置檢查

支架基礎(chǔ)與鋼箱梁固結(jié)，支架安裝前先對位置進一步檢查。支架安裝采用坐標(biāo)法放樣，測量提前做好控制點，放樣出支架底坐標(biāo)點并做好記號點。

⑶起吊設(shè)備準(zhǔn)備

格構(gòu)立柱根據(jù)節(jié)段單元預(yù)拼編號拼裝，起重設(shè)備采用320T浮吊。

⑷浮吊安裝

測量放樣出基礎(chǔ)坐標(biāo)點后，將鋼板與鋼箱梁焊接，H400型鋼基礎(chǔ)與鋼板調(diào)平焊接牢固;然后在型鋼基礎(chǔ)上確定格構(gòu)柱的平面尺寸位置，將底節(jié)吊入設(shè)計位置并與型鋼基礎(chǔ)焊接（精定位）。

底節(jié)安裝完成后，開始后續(xù)節(jié)段安裝，格構(gòu)柱之間采用法蘭盤連接，鋼管安裝完成后，測量對分別對鋼管頂部進行校核，將頂部置偏差調(diào)至設(shè)計范圍內(nèi)，焊接立柱間聯(lián)系構(gòu)件。每個節(jié)段立柱安裝完成后將平聯(lián)、縱聯(lián)連接。格構(gòu)柱安裝完成后，進行頂帽的安裝。

格構(gòu)柱安裝過程中完成D2-D2的平聯(lián)及D3-D4的縱聯(lián)連接。

格構(gòu)立柱支架整體安裝完成后，項目部組織管理人員對支架的焊縫、支架的平面位置等進行檢查驗收。

①浮吊拋錨，浮吊就位，船只斜向設(shè)4條纜繩，2條纜繩分別系在橋墩的墩柱上，2條纜繩系在鋼管錨上。

②鋼絲繩捆格構(gòu)柱支架

最大吊裝格構(gòu)柱約為15T。

吊格構(gòu)柱鋼絲繩計算：

吊格構(gòu)柱采用36×7+FC纖維芯鋼絲繩，直徑Φ56mm，公稱抗拉強度為1850MPa。

鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：

S=Fgαm/1000;

式中 S—鋼絲繩的允許拉力（kN）;

Fg—鋼絲繩的公抗拉強度（MPa）;

α—鋼絲繩的破斷拉力換算系數(shù)，取值0.82;

m—鋼絲繩面積（mm2）;

K—鋼絲繩的安全系數(shù)。

鋼絲繩的允許拉力：S=Fg*α*m/1000 =1850*0.82*1178=1787KN

單根鋼絲繩可承受荷載 f=S/g=1787/9.8=179T

施工時選用鋼絲繩根數(shù)n=4，可承受荷載M=179*2=358T。已知最大吊重G=15T，安全系數(shù)K=358/15=24>4.5，通過對比鋼絲繩的安全系數(shù)而知安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

③浮吊拋錨后，從引橋起吊格構(gòu)柱，鋼絲繩兜在格構(gòu)柱豎桿和橫桿之間的位置，在格構(gòu)柱兩端各拉設(shè)一條麻繩慢慢牽引，吊離引橋橋面20cm，穩(wěn)定2min，無異常后繼續(xù)下道工序。

④、格構(gòu)柱支架移動

放松或拉緊系在橋墩和便橋鋼管樁上的纜繩，收緊或放松船艦八字鋼管錨，牽引浮吊后移或前移，移動過程中根據(jù)前進速度及浮吊與立柱之間的間距調(diào)整纜繩牽引方向，緩慢前移至預(yù)定安裝位置。

⑤、格構(gòu)柱支架就位

采用坐標(biāo)法放樣，測量提前在基礎(chǔ)上做好控制點，放樣出支架底坐標(biāo)點并做好記號點，將格構(gòu)柱落于H型鋼坐標(biāo)點上，吊具松勁但不得解除。落位微調(diào)時需在格構(gòu)柱兩端各拉設(shè)一條麻繩牽引，以便準(zhǔn)確就位，格構(gòu)柱就位穩(wěn)定后，浮吊解鉤，通過艦錨絞錨移動，開始下一節(jié)格構(gòu)柱安裝準(zhǔn)備工作。

⑥、浮吊吊裝其它事項

安裝應(yīng)根據(jù)先大拱塔、后小拱塔支架，左右對稱的順序進行;在格構(gòu)柱起吊時，觀察浮吊是否穩(wěn)定，若有，則應(yīng)立即停止施工，并對分析原因并采取措施;每節(jié)格構(gòu)柱就位后測量人員都要進行復(fù)測，以確保準(zhǔn)確無誤;及時將安裝好的格構(gòu)柱用法蘭盤進行連接，按設(shè)計圖并分別進行橫向和縱向連結(jié)，以保證支架穩(wěn)固。

3、結(jié)論

以上施工方案在施工過程中得到了充分的證實，具有支架搭設(shè)拆除方便的特點，且實用美觀、安全穩(wěn)固、經(jīng)濟效果明顯。