大瑞鐵路怒江特大橋鋼桁拱多桿件合龍施工技術(shù)研究

(中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 064000)

近年來(lái)，我國(guó)建成了多座大跨鋼桁拱橋,雖然這種類型橋梁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但拱梁合龍施工時(shí)調(diào)整難度大,精度難以保證[1-5]。鑒于此,本文以具有世界級(jí)建設(shè)難度的大瑞鐵路怒江特大橋建設(shè)為背景,對(duì)鋼桁拱橋拱梁合龍技術(shù)進(jìn)行研究,以提高合龍安全性和合龍精度。

1 工程概況

怒江特大橋受地形影響，全橋布置為連續(xù)鋼混結(jié)合梁+連續(xù)鋼箱梁+連續(xù)鋼混結(jié)合梁，橋梁全長(zhǎng)1024.2m。合龍口位于主拱圈中央豎桿靠瑞麗側(cè)節(jié)間，由8根主弦桿、4根斜腹桿、2根上平聯(lián)斜桿以及2根下平聯(lián)組成(空間結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，桿件統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1)。怒江特大橋處于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤(rùn)，雨量充沛，夏季長(zhǎng)而炎熱。

圖1 合龍段空間結(jié)構(gòu)

表1 合龍段桿件統(tǒng)計(jì)

2 關(guān)鍵施工工藝與溫度影響分析

2.1 合龍段施工準(zhǔn)備

2.1.1 溫度及線形監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)項(xiàng)目施工組織安排，對(duì)2017年全年溫度變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(10月溫度曲線見(jiàn)圖2，11月溫度曲線見(jiàn)圖3，12月溫度曲線見(jiàn)圖4)。

圖2 2017年10月溫度曲線

圖3 2017年11月溫度曲線

圖4 2017年12月溫度曲線

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，10月0—7時(shí)溫度較為恒定，變化區(qū)間為16～24℃。11月0—7時(shí)溫度較為恒定，變化區(qū)間為11～17℃。12月0—8時(shí)溫度較為恒定，變化區(qū)間為8～17℃。數(shù)據(jù)分析對(duì)比后確定0—7時(shí)為溫度基本較為恒定時(shí)段，可作為2018年11月合龍恒溫時(shí)段參考溫度。

2.1.2 合龍前溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

繪制2018年8月、9月溫度曲線(見(jiàn)圖5、圖6)。

圖5 2018年8月溫度曲線

圖6 2018年9月溫度曲線

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，2018年8月溫度恒定區(qū)段為0—7時(shí)，溫度變化區(qū)間為23～26℃；2018年9月溫度恒定區(qū)段為1—8時(shí)，溫度變化區(qū)間為22～26℃。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得出：一天當(dāng)中溫度變化范圍為：0—7時(shí)溫度存在變低，且變化范圍不大；7—12時(shí)溫度顯著升高；12—16時(shí)溫度持續(xù)升高，在16時(shí)左右達(dá)到最高；16—20時(shí)溫度顯著降低；20—22時(shí)溫度持續(xù)降低；22—0時(shí)溫度降低趨于穩(wěn)定。一天當(dāng)中溫差在0—7時(shí)變化小且穩(wěn)定。

2.2 溫度對(duì)拱圈線形影響分析

根據(jù)所確定的溫度時(shí)段，組織測(cè)量人員對(duì)相應(yīng)時(shí)段進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析，以確定該時(shí)段溫度變化對(duì)鋼桁拱測(cè)量結(jié)果的影響(測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表2),據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

表2 溫度對(duì)桿件坐標(biāo)影響統(tǒng)計(jì)

2.3 合龍段桿件加工

2.3.1 合龍節(jié)間主桁斜腹桿的制造

怒江特大橋合龍節(jié)間主桁腹桿為工型結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖7)，在確定其制作長(zhǎng)度前，必須根據(jù)四片主桁不同的測(cè)量尺寸“L上”和“L下”進(jìn)行電腦放樣，確定出斜向距離S、斜腹桿與下弦的夾角“α1”及斜腹桿與上弦的夾角“α2”，完成M(S)E19E20和M(S)A18A19桿件的斜腹桿接頭孔群的加工，完成斜腹桿長(zhǎng)度的配切及孔群加工。合龍節(jié)間主桁斜腹桿在制作時(shí)擬采用桿件一端預(yù)留工藝量的制作工藝，以后孔法施工，保證制作長(zhǎng)度及制作質(zhì)量。合龍節(jié)間主桁斜腹桿的制作技術(shù)措施與普通工型腹桿的控制措施一致，此處僅介紹其長(zhǎng)度和鉆孔精度的保證措施。

圖7 合龍節(jié)間主桁斜腹桿制作工藝

2.3.2 合龍節(jié)間平聯(lián)斜撐的制造

怒江特大橋合龍節(jié)間平聯(lián)斜撐為箱形結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖8)，在確定其制作長(zhǎng)度前，必須根據(jù)主桁上弦、下弦不同的測(cè)量尺寸“L1”和“L2”(以合龍段下弦為例)進(jìn)行電腦放樣，確定出斜向距離S1和S2以及平聯(lián)斜撐與主桁桿件的夾角α1、α2、α3、α4，完成平聯(lián)斜撐連接處接頭板孔群的加工，完成斜平聯(lián)斜撐長(zhǎng)度的配切及孔群加工。合龍節(jié)間平聯(lián)斜撐在制作時(shí)擬采用桿件一端預(yù)留工藝量的制作工藝，以后孔法施工，保證制作長(zhǎng)度及制作質(zhì)量。合龍節(jié)間平聯(lián)斜撐的制作技術(shù)措施與普通平聯(lián)斜撐的控制措施一致，此處僅介紹其長(zhǎng)度和鉆孔精度的保證措施。

圖8 合龍節(jié)間平聯(lián)斜撐制作工藝

3 合龍段桿件安裝關(guān)鍵技術(shù)

合龍按先內(nèi)側(cè)合龍?jiān)偻鈧?cè)合龍的工藝，即“先內(nèi)后外、先上后下、依次安裝”順序施工。

3.1 合龍節(jié)間桿件存放

根據(jù)合龍節(jié)間的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)，整體吊裝順序按上述要求執(zhí)行，但為了保證吊裝作業(yè)的順利完成，在吊裝主桁下弦桿合龍段前必須先將主桁上弦合龍段及上平聯(lián)斜桿起吊至8號(hào)墩扣塔上方的臨時(shí)存放平臺(tái)進(jìn)行存放(見(jiàn)圖9)。

圖9 8號(hào)扣塔臨時(shí)存放平臺(tái)布置示意圖

3.2 合龍段主弦桿安裝方法

3.2.1 合龍段主弦桿安裝地面準(zhǔn)備工作

圖10 吊裝用吊具示意圖

在小里程20號(hào)、大里程19號(hào)節(jié)間弦桿吊裝時(shí)，將合龍段外側(cè)底面拼接板臨時(shí)鎖定同步吊裝(見(jiàn)圖10、圖11)；并將內(nèi)側(cè)拼接板(除頂面的外)安裝到弦桿端部相應(yīng)位置縮到槽口內(nèi)部，利用螺栓臨時(shí)固定，內(nèi)箱頂面拼接板先放在內(nèi)箱底面拼接板上。在地面上將合龍外側(cè)頂部及左右兩側(cè)的拼接板安裝至設(shè)計(jì)的位置，一起吊裝。

圖11 弦桿姿態(tài)調(diào)整裝置示意圖

在以上工作準(zhǔn)備完成后，開(kāi)始對(duì)合龍段進(jìn)行吊裝。合龍段桿件吊裝主要有兩種形式：上弦桿、上平聯(lián)、斜腹桿，采用纜索吊機(jī)吊掛扁擔(dān)梁再吊掛桿件；下弦桿采用纜索吊機(jī)吊掛扁擔(dān)梁再抬吊件。具體做法如下：吊裝前先將扁擔(dān)梁吊點(diǎn)調(diào)整至設(shè)計(jì)位置，扁擔(dān)梁吊點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)桿件統(tǒng)計(jì)表如下：?jiǎn)蝹€(gè)弦桿設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn)，吊耳均采用主拱弦桿的吊耳；吊耳安裝好后，利用纜索起重機(jī)和扁擔(dān)梁將桿件起吊懸空，再利用數(shù)顯角度測(cè)量?jī)x和手拉葫蘆進(jìn)行角度調(diào)整，將桿件自轉(zhuǎn)角調(diào)整至3.6578°后起吊進(jìn)行安裝。

3.2.2 合龍段弦桿安裝施工方法

合龍段上弦弦桿長(zhǎng)度為4.77m，單重僅為25.2t，采用單個(gè)扁擔(dān)梁進(jìn)行吊裝，將拼接板形成倒U形口(無(wú)外側(cè)底面拼接板)放入20號(hào)節(jié)間接頭(見(jiàn)圖12)。

圖12 合龍段上弦吊裝時(shí)拼接板安裝示意圖

桿件吊裝就位后，開(kāi)始安裝拼接板，每個(gè)面內(nèi)側(cè)拼接板為3塊小板，需3名操作人員合力加上鏈條葫蘆輔助完成安裝。拼接板安裝步驟如下：

a.3名操作人員通過(guò)弦桿底面人洞進(jìn)入拱箱內(nèi)部，利用吊耳處螺栓掛鏈條葫蘆移動(dòng)內(nèi)側(cè)頂面拼接板，拖到一定位置后，利用鏈條葫蘆將拼接板提到一定高度，再通過(guò)2人合力將拼接板舉到安裝位置，孔位對(duì)上后，第3人立即上螺栓固定。

b.利用鏈條葫蘆將內(nèi)側(cè)底面拼接板拉至安裝位置，利用螺栓固定。

c.將內(nèi)側(cè)側(cè)面拼接板的固定螺栓取下，取螺栓過(guò)程中操作人員需將板件抬住，防止板件由于內(nèi)傾角度傾覆而造成危害；螺栓取出后，操作人員將板件立放在拱肋底板(靠上側(cè)放于加勁板)，再通過(guò)鏈條葫蘆將板件拖至合適位置，拖拽過(guò)程中操作人員需將板件抵住，防止板件由于內(nèi)傾角度發(fā)生傾覆。以上工作完成后，操作人員將板件抬起。

3.2.3 合龍段平聯(lián)斜桿安裝施工方法

上平聯(lián)斜桿長(zhǎng)11.69m,重6.5t。下平聯(lián)斜桿長(zhǎng)12.08m,重7.3t。采用輔鉤吊裝。捆綁方式見(jiàn)圖13。

圖13 合龍段平聯(lián)斜桿吊裝示意圖

4 結(jié) 語(yǔ)

大瑞鐵路怒江特大橋采用溫度配切法合龍，為合龍?zhí)峁r(shí)間保障，同時(shí)，采取系列輔助措施，保證主橋中跨順利合龍，避免主梁之間焊縫定位精度受溫度影響大，減少合龍過(guò)程中受溫度的影響。施工過(guò)程中制定詳細(xì)的合龍施工步驟及分工表，最終實(shí)現(xiàn)懸臂施工與合龍之間各道工序有序、緊密銜接，確保溫度變化及焊縫定位精度均處于允許誤差范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)主拱圈高精度合龍。