您好,欢迎来到九壹网。
搜索
您的当前位置:首页主跨270m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术

主跨270m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术

来源:九壹网
维普资讯 http://www.cqvip.com

・桥 粱・ 主跨270 m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术 袁长春 (中铁十三局集团一公司,辽宁大连116033) 摘要:位于东海近海海域的三门口跨海大桥,主跨为270 m 接,合龙后采用固结连接。主桥面系采用纵横梁体系, 均为预制构件。施工采用单肋单节段吊安,节段最大 质量为54 t。 2施工方案 的中承提篮式钢管混凝土拱桥,拱肋轴线采用悬链线,单肋拱 肋纵向分13段,采用无支架缆索吊机安装、钢绞线斜拉扣挂法 施工。介绍其拱肋节段吊装系统,拱肋分段悬拼的施工方案、 主要施工工艺等。 关键词:公路拱桥;拼装;悬链线;提篮式;施工技术 中图分类号:U448.22 文献标识码:B 结合本桥位于海域内,海水潮差较大,两岸施工场 文章编号:1004—2954(2007)01—0046—04 地狭小。无大型机具设备作业的施工特点,考虑吊装的 设备和技术条件,采用分段制作、无支架缆索吊机安 装、钢绞线斜拉扣挂就位的施工方法。吊装塔架和扣 1 工程概况 索塔架采用分离的形式,其缆索吊机系统和斜拉扣挂 系统总体布置见图1。 2.1 钢管拱肋节段制作 浙江省象山县三门口跨海大桥A标工程位于象 山县石浦镇西南约15 km处的三门口海域地区,为象 山县环石浦港陆岛交通工程的一部分。A标工程包括 2座主跨为270 in的中承提篮式钢管混凝土拱桥,矢 钢管拱肋节段在海岸侧加工场制作,半跨平面组 拼,单节段立体组拼。根据设计要求,钢管拱肋桁架顺 桥向分为13个节段,平均长度23 m,节段最大质量为 高54 in,矢跨比为1/5,吊杆间距8 in。拱肋拱轴线采 用悬链线,拱轴系数1.543,拱肋内倾角为8。。拱肋结 构采用节间为4 in的N形桁架形式,上、下弦杆采用4 54t。其加工制作程序为:原材料进场检验,表面处理, 工艺试验一卷管焊接一单元杆件对接一钢管拱桁片制 根4,8oo mm钢管,腹杆采用6400 mm钢管。截面尺寸 拱肋宽2.4 m(钢管中心间距1.6 m),高为5.3 m(钢 作一平面拼装一节段制作一分解立体组拼一解体成单 节段。为满足拼装要求,各拱肋节段间通过连接板用 管中心间距4.5 m)。单桥拱肋钢管桁架顺桥向分为 13个节段,横桥向分为上、下游两肋,肋间由K形横撑 相连,全桥共11道。拱肋与基础在安装阶段为套筒连 收稿日期:2006—09—26 作者简介:袁长春(1973一),男,工程师,1997年毕业于北方交通大学, 工学学士。 螺栓连接,并在外包板处预先刨好焊接坡口,焊接时预 留焊缝收缩值。在现场加工制作过程中,根据施工顺 序及时进行喷砂除锈和热喷铝涂层施工。 2.2钢管拱肋节段运输 拱肋节段在场内的运输采用龙门吊,水上运输采 用200 t铁驳船。用龙门吊将拱肋节段吊起,将其置于 【8】 曹映泓,项海帆,周颖,大跨度桥梁随机风场的模拟【J】.土木工 参考文献: 【1】 Yongle Li,Shizhong Qiang,Haili Liao,Y.L Xu.Dynamics of wind- rai vehicle・bridge systems【J】.Journal of Wind Engineering and In— dustrial Aerodynamics,2005(6),93:483—507. 程学报,1998(3),31:72—78. 【9】 Jun Xiang,Qingyuan Zeng.A study on mechanical mechanism of train derailment and preventive measures for derailment【J】.Vehicle sysbem Dynamics,2005,43(2):121—147. 【2】 高广军,田红旗,姚 松,等.兰新线强横风对列车倾覆稳定性的 影响【J】.铁道学报,2004,26(4):36—40. 【3] 谭永朝,葛玉梅,奚绍中,等.钱江四桥主跨车桥耦合振动分析 【J】.城市轨道交通研究,2003,6(3):25—29. 【4】 夏禾,徐幼麟,阎全胜.大跨度悬索桥在风与列车荷载同时作用 【lO】 陈果,翟婉明.车辆脱轨安全限值的调整与改进建议【J】.中国 机械工程,2002,13(8):646—649. 【11】 翟婉明,陈 果.根据车轮抬升量评判列车脱轨的方法与准则 【J】.铁道学报,2001,23(2):17—26. 【l2】 曾庆元,向俊,娄平.突破列车脱轨难题的能量随机分析道 下的动力响应分析【J】.铁道学报,2002,24(4):83—91. 【5】 葛玉梅,周述华,李龙安.斜拉桥在考虑风效应时的车一桥耦合振 动【J】.西南交通大学学报,2001,36(4):369—373. 路【J】.中国工程科学,2002,4(12):9—20. 【13】Xiang Jun,Zeng Qingyuan,Lou Ping.Transverse vibration of train— bridge and train・track time—varinta system and the theory of random 【6】 郭向荣,曾庆元.京沪高速铁路南京长江斜拉桥方案行车临界风 速分析【J】.铁道学报,2001,23(5):75—80. 【7】 吴定俊,李奇,高丕勤.轨道不平顺速度项对车桥动力响应影响 energy analysis for train derailment【J】.Vehicle System Dynamics, 2004,41(2):129—155. 分析【J】.同济大学学报,2006,34(5):494—498. 【14】 GB5599--85,铁道列车动力学性能评定和试验鉴定规范【S】. 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2007(1) 维普资讯 http://www.cqvip.com

袁长春一主跨270 m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术 ・桥 梁・ 图1 缆索吊机系统和斜拉扣挂系统总体布置(单位:m) 龙门吊两轨道间运输滑道处滑车上,固定完毕后启动 安放在海堤处的50 kN卷扬机牵引滑车移运至码头, 牵引向前的同时注意放松防滑脱装置。待海水涨落潮 至200 t运输船船体与码头大致相平时,安放活动钢轨 并调顺轨道,将拱肋拉上运输船。解开运输船固定风 缆和船锚,运拱肋于缆索吊下方,运输船抛锚定位(采 用双向锚和四向风缆)。由于拱肋节段高度较大,运 输时须设采取横向加固措施,防止出现横向失稳,确保 运输安全。 2.3拱肋节段吊装系统 拱肋节段吊装系统由缆索吊机系统、斜拉扣挂系 统和稳定系统组成。 2.3.1 缆索吊机系统 本系统由承重主索、工作索、起吊系统、牵引系统、 吊装塔架、吊装锚碇组成。 (1)承重主索:由64 ̄48 mm(6×36SW+IWR)钢 丝绳组成,跨径320 m,吊重最大垂度22.8 m,最大张 力T…:2 524 kN,安全系数K:3.1。 (2)起吊系统:起吊索采用th21.5 mm(6×36SW +FC)钢丝绳,滑车组穿10线布置,跑头最大拉力为 46.3 kN,安全系数K:5.7,采用8 t卷扬机作为牵引 动力。设2套起重系统,跑马滑车采用并列2×6行走 轮结构。 (3)牵引系统:牵引索采用th26 mm(6×37+1)钢 丝绳,滑车组穿2线布置,最大牵引力F:226.5 kN, 牵引跑头拉力为114 kN,钢丝绳安全系数K:3.5,采 用10 t和5 t卷扬机联合作为牵引动力布置在两岸。 (4)吊装塔架:两岸各设1个吊装塔架,吊塔立于 混凝土基础上,连接形式为铰接。吊塔采用N形万能 杆件组拼成双柱门式索塔,塔高石浦侧82 m,庵山侧 90 m,每柱截面为2 m×4 m;中部设3道横梁;两柱之 间的中心间距为18 m;吊塔塔顶宽度为30 m。塔顶设 置上下分配梁,其上安装组合移动式索鞍,用来满足拱 肋基本正吊正落的需要。塔架按空间铰接桁架用通用 有限元程序进行了验算,验算考虑了风力、自重、吊重 主索力和吊重工作索力共同作用。验算按照两种工况 进行:工况一为索鞍在离塔架中心11.5 m的位置,主 要检验塔柱强度;工况二为索鞍在离塔架中心2.925 铁道标准设计RA儿WAY STANDARD DESIGN 2007(J) m的位置,主要检验塔头强度。由于吊塔较高,按二级 建筑物避雷要求设置了避雷设施。 (5)吊装锚碇:由于地质情况较好,两岸锚碇采用 桩式锚碇。设置桩径为1.5 m、桩长4 m、单根抗拉力 :1 700 kN的锚桩4根,作为主索、工作索、压塔索和 塔架后风缆的锚固。 2.3.2斜拉扣挂系统 本系统由扣索、扣塔、扣索转向索鞍、扣索锚固横 梁、拱肋扣点、张拉横梁和桩锚组成。 (1)扣索:全桥拱肋吊装共分为13个节段,石浦 岸及庵山岸各6个扣段,每个节段分为上下游两肋。 除合龙段外,其余均采用扣索斜拉。扣索选用 15.24(1 860 MPa)钢绞线。各个节段拱肋扣索受力 差距较大,因此选用4—12不同的根数。1—3节段扣 索通过索鞍锚于桩锚处,4—6节段扣索锚于扣塔顶部 锚固横梁处,通过平衡索与之对应保证扣塔的位移在 允许的范围内。 (2)扣塔:两岸扣塔采用N形万能杆件组拼,为双 柱式结构。扣塔高度为68 m(石浦岸)和60 m(庵山 岸)。每柱截面为2 m×4 m;扣塔中部设两道横梁,两 柱之间的中心间距为22 m;扣塔塔顶横向宽度为30 m。扣塔塔顶采用I 40a和I 50b工字钢组拼。扣塔 塔架按空间铰接桁架用通用有限元程序进行了验算。 (3)索鞍及塔顶锚固横梁:索塔立柱中部设置1— 3号扣索索鞍,扣索一端锚于拱肋节段,另一端通过索 鞍至扣塔地锚端进行张拉。索鞍安装在塔架立柱第2 道横梁位置,此处塔架杆件作了特殊处理,索鞍直接座 在横杆上。每个索鞍3个轴辊(固定),钢绞线弯曲半 径,1号索鞍2 800 mm,2号索鞍3 000 mm,3号索鞍 3 300 mm。在塔顶设置4—6号扣索的锚固横梁,一端 锚固扣索,一端锚固平衡索。锚固横梁采用型钢组焊, 锚具采用OVM锚具。 (4)拱肋扣点和张拉横梁桩锚:拱肋扣点和张拉 横梁采用型钢组合焊接结构,拱肋扣点设置于拱肋节 段主弦与平联相交处的稍前方,张拉横梁设置于扣索 桩锚的后端。在拱肋扣点处钢铰线采用P形挤压锚 具锚固,张拉横梁锚具采用单个OVM锚具。 (5)扣索锚碇:在两岸各设置4个桩式地锚锚碇, 47 维普资讯 http://www.cqvip.com

桥 梁・ 袁长春一主跨270 m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术 ・用于扣索和平衡索张拉锚固和扣塔后抗风风缆,扣索 锚碇每个2根桩,每桩长5~6 m。 2.3.3 稳定系统 吊塔通过布置前后纵向以及一字风缆、八字风缆 实现其横向、纵向稳定。扣塔设置前、后平衡索和上下 游风缆作为稳定系统。另外,在两岸分设拱肋侧抗风 及歪拉地锚实现在拱肋吊装过程中的横向稳定。 (1)吊塔稳定系统 ①塔前、塔后风缆:吊塔在横梁位置设置前风缆, 拉到拱座上,由于地形,顶部无法设置前抗风风 缆,采用压塔索(2道)解决。塔架后风缆在每层横梁 和塔顶位置布置,横梁位置2×2西28钢丝绳,塔顶位 置设置后风缆,石浦侧10×2&28钢丝绳,庵山侧12× 2西28钢丝绳,压塔索、塔顶后风缆与缆索吊主索锚固 在主地锚上。 ②一字风缆及八字风缆:塔顶布置侧抗风作为吊 塔的横向稳定系统。侧抗风都采用2西28钢丝绳。一 端系于吊塔塔顶,一端锚固于侧抗地锚。在塔顶及下 一层横梁位置设置八字风缆,同样采用2西28钢丝绳。 一字风缆和八字风缆的地锚采用卧式地龙。 (2)扣塔稳定系统 扣塔后平衡索采用西 15.24钢绞线,一端锚于扣 塔塔顶,一端锚固于扣索锚碇。安装前期,塔架不平衡 水平力朝后,因此设置前平衡索,采用钢丝绳,锚固在 拱座处。扣塔侧抗风采用&28钢丝绳,分别锚固于侧 抗地锚上。 (3)吊装过程中的横向稳定系统 在拱肋的吊装过程中,要设置横向稳定系统控制 拱肋节段的横向位置。在两侧沿海岸分设侧抗风及歪 拉地锚(锚环),采用2西l9.5 mm钢丝绳,两条拱肋交 叉布置,风缆与地面夹角保持在30。左右,水平面投影 与桥轴线夹角保持在45。左右;为保证在最大风力作 用下拱肋位移最小,风缆安装张力控制在To=30 kN 左右。合龙后保留4号、6号节段风缆,在管内混凝土 灌注之后,4号、6号风缆拆除。 2.4拱肋节段吊装 2.4.1 主要安装方案 拱肋节段安装采用塔扣分离式斜拉扣挂无支架缆 索吊装方案。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼,每半 跨拱肋6个节段(12个吊段),每个节段为1个扣段。 节段为单肋安装,待上下游同一节段吊装就位后,安装 节段间连接横撑,即完成1个双肋节段的安装。 全桥利用1套吊装系统进行安装。吊装时,每根 主拱肋节段由2个吊点抬吊;肋间3~6号横撑由于重 量轻且位置居中,由1个吊点起吊。1~2号横撑和混 凝土横梁采用特制吊具,2个吊点抬吊。其中1~2号 48 横撑也可解体单点起吊。 拱肋节段制作并试拼合格后,横移至临时码头装 船,然后运输到待安装节段正下方抛锚停靠,起吊、牵 引移动、落位,安装临时接头,张拉扣索,包板焊接,收 缆索吊进入下一循环施工。两岸分别同时自拱座1号 拱肋节段开始,向对岸拼装至6号拱肋节段。待整体 调整好轴线及各点控制高程后,在两个6号拱段间安 装合龙段,实施合龙。合龙后逐级对称放松各道扣索 完成全部拱段吊装,浇筑拱脚混凝土形成无铰拱。 2.4.2拱肋吊装工艺流程 拱肋制作、预拼、运输至待安装位置一节段起吊、 牵引移动、安装临时接头一安装、张拉扣索、包板焊接 接头一完成同岸上下游同号节段安装一安装拱肋横撑 一设置节段预留高程一全桥悬拼节段及对应横撑是否 完成一拱肋合龙一调整拱肋高程一松扣、封铰。 3施工工艺 3.1 准备工作 3.1.1 拱肋节段检查及拱座预埋管安装 吊装前对拱肋节段进行全面质量检查,其中包括 接头、拱肋中线高程、内外弧长、防腐涂层、管内有无异 物等,严格按施工规范要求执行。对拱肋接头连接板 进行编号统一管理,安装并调试测试设备。拱座预埋 管的精确程度直接关系1号拱肋节段能否顺利安装, 施工中采用套模的方式进行安装埋设。首先将4个预 埋管套于1号节段的4根主弦上,然后通过型钢进行 连接(栓接),分拆后放至拱座处设置的劲性骨架上重 新连接,通过准确测量定位并加固后浇筑混凝土。 3.1.2缆索吊装设备的检查 对钢丝绳,特别是新钢丝绳为消除非弹性变形进 行试拉,确保其可靠性;对主索的各种设备进行全面检 查,合格后进行试吊。其试吊顺序为:空载运转全程往 返一次;承重后按设计吊装重量54 t分3次进行。 (1)起吊一捆钢材配重达总重37.8 t(设计吊装重 量的70%),行走完索跨单程到对侧起吊处放下。 (2)将起吊总重加到54 t(达到设计吊重的 100%),起吊后行完索跨单程回到初始起吊处。 (3)在上述荷载基础上,再加上5.4 t的配重(达 到设计吊重的110%),然后吊行至索跨跨中(最不利 位置),到对侧起吊处将重物卸下。 在试吊期间,连续观测塔架的位移、挠度、主索的 垂度和主索之间受力的均匀程度、动力装置的工作状 态、牵引起重索在各转向滑轮上运转时的转动情况和 缆风绳、锚碇的受力情况。待试吊完毕正常后,方能转 入正式的吊装工作。 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2007(1) 维普资讯 http://www.cqvip.com

袁长春一主跨270 m提篮式钢管混凝土拱桥拼装施工技术 3.2第1号节段吊装 (1)拱段对位:栓好捆绑绳,用缆索吊机起吊第1 号节段,走行至设计位置后稍松后吊钩使拱段后端接 近于预埋管。通过2台25t手拉葫芦拉紧拱肋弦杆上 预先捆绑的钢丝绳的一端,将拱肋节段旋转大约与内 倾角度相近。不断调整前后吊钩并用手拉葫芦拉紧拱 肋靠近预埋管,将节段下弦置于预埋管上,走行缆索吊 将节段完全插入预埋管内。 (2)扣索安装:1号扣索为4根 15.24 mm钢绞 线束,扣索束采用自拱段前端扣点整体穿束的方法。 将已用P锚锚碇的钢绞线和垫板用工作缆索吊牵引 通过扣塔中部的索鞍,自拱段扣点侧向沿槽钢间空隙 穿入扣点,安装好连接螺栓即可。 (3)线形调整:用240 kN前卡式油压千斤顶按照 一定的分级逐步拉紧,直至接近计算扣索力,同时用测 量仪器测量高程是否与监控指令值相符。如果大致相 符,通过侧向缆风调整轴线使其与设计相同。这样通 过反复调整侧向缆风和扣索达到与监控指令符合为 止,锁定张拉端的单锚。为防止钢绞线在低应力条件 及风振作用下锚夹片松动造成滑锚,后侧再用工作锚 将其锚固。 3.3第2号、3号节段吊装 (1)拱段对位:缆索吊机通过索鞍横移至吊装拱 段正上方。拴好捆绑绳,用缆索吊机起吊第2号(3 号)节段,走行至设计位置后初调角度,用手拉葫芦收 紧辅助对位。初调线形用节段间连接板将节段连接, 安装完成全部螺栓并初拧。 (2)扣索安装:2号、3号扣索为6根 15.24 mm 钢绞线束,施工内容与第1号节段相同。 (3)线形调整:张拉扣索束和收放侧向缆风使节 段位置符合监控指令,如在此过程中监测发现扣塔偏 移超出允许值则同步收紧相应缆风调整扣塔位置。调 整完毕后锚具锁定,螺栓拧至设计值。 (4)工地对接焊接:焊接顺序为先焊4根弦杆包 板环焊缝,再焊斜腹杆的相贯焊缝。焊接要求按评定 认可的对接环焊缝工地手工焊接工艺实施。焊接脚手 架应满足全位焊要求。 (5)焊缝质量检验:所有焊缝外观检验,100%超 声波探伤及15%射线拍片。 3.4第4号、5号、6号节段吊装 每节段与2号、3号节段程序相同,稍有如下 区别。 (1)通过平衡索与扣索的同步张拉,保证扣塔的 铁道标准设计RAILWAY STANDARD DESIGN 2007(1) ・桥 梁・ 垂直度。扣索在塔顶张拉,平衡索在桩锚处张拉。 (2)两岸第6号节段安装误差尽量趋于一致,为 合龙段顺利对位创造条件,同时两岸经常联测,使各项 指标均在控制范围内。 3.5合龙段【第7号节段)吊装 观察合龙段长度24 h以上,确认通过预留调节槽 口可以满足安装需要后进行合龙段吊装。由于合龙段 上口大下口小,不易实现在设计位置自下向上就位,所 以利用2号与3号横撑间的空档起吊横移至设计位置 后从上到下就位。就位后连接好一侧连接板,通过槽 口将另一侧螺栓安装上,待达到设计允许的合龙温度 时,拧紧螺栓实现合龙。 3.6施工监测与控制 因本桥钢管拱肋拼装采用无支架缆索吊装安装施 工,应安排专人随时观测吊装设备的吊塔、主索、扣索、 扣塔、索鞍、锚碇等的变形和位移,如发现异常情况,应 及时采取措施。为确保主拱肋吊装精度及安全,测量 人员布设控制网利用全站仪进行全过程测量,高程的 调整是通过扣索钢绞线收紧和放松来实现的。监测单 位对扣索索力采用一次张拉到位的思想,正装计算的 目标索力,在目标索力的基础上倒拆的初始张拉力。 在拱脚、L/8、L/4、3L/4以及拱顶截面布设了36个测 点,将跟踪监测截面的应力和应力变化过程及时进行 反馈,这对于控制和调整施工进程有重要的参考价值, 最终钢管拱的安装误差满足规范要求。 4 结语 三门口跨海大桥属海上高空作业,施工环境恶劣, 提篮拱安装技术含量高,施工难度较大,质量难以控 制。经过严密组织,精心设计,采用大跨度无支架缆索 吊机、钢绞线斜拉扣挂法安装获得了成功,26个拱肋 节段和l1个横撑安装完成(包括天气原因耽搁的时 间)仅用了50 d,创造了同类桥梁安装的记录,也为同 类型桥梁施工积累了宝贵的施工经验。 参考文献: 【l】段良策.简易架空缆索吊【M】.北京:人民交通出版社,1986. 【2】周玉申.缆索起重机设计【M】.北京:机械工业出版社,1993. 【3】 交通部第一公路工程局.公路施工手册・桥涵(下)【K】.北京:人 民交通出版社,1993. 【4】 杨文渊,徐 彝.桥梁施工工程师手册【K】.北京:人民交通出版 社,2003. 【5】 JTT041--2000,公路桥涵施工技术规范【s】. 【6】 周永兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册【K】.北京:人民交通 出版社,2001. 49 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- 91gzw.com 版权所有 湘ICP备2023023988号-2

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务