连续梁-拱组合式系杆拱桥拱肋施工技术.pdf

・桥涵工程・连续梁一拱组合式系杆拱桥拱肋施工技术王海川（中铁十六局集团第四工程有限公司北京１０１４００）摘要成渝客专资阳沱江多线特大桥钢管拱采用厂内制作，汽车运至现场，钢管及型钢原位搭建临时支架完成钢管拱吊装、焊接。结合钢管拱安装施工，分析总结钢管支架安全性计算、现场安装、过程监控等施工技术。关键词钢管拱支架拱肋安装中图分类号ｕ４４５．４６文献标识码Ｂ——文章编号１００９４５３９（２０１４）０４一００４３０６Ｃｏｎｔｉｎｕｏ吣Ｂｅａｍ－ＡｒｃｈＣｏｍｂｉｎｅｄＡｒｃＢｒｉｄｇｅＡｒｃｈ砌ｂＣｏＩ坞ｔｒＩｌｃｔｉ佃ＴｅｃｌｌｎｏｌｏｇｙＷａｎｇＨａｉｃｈｕａｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ℃１６小ＢｕＩａｕＧｍｕｐｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅ巧ｉｎｇ１０ｌ枷，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔ聃ｃｔＴｈｅｓｔｅｅｌａｒｃｈｂｒｉｄｇｅｏｆｚｉｙ锄ｇＴｕｏｊｉ趴ｇＭｕｌｔｉ－ｌｉｎｅＢｒｉｄｇｅｏｎＣｈｅｎ鲥ｕ－ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＰａｓｓｅｎｇｅｒ“ＤｅｄｉｃａｔｅｄｎｅｉｓｐｒＤｄｕｃｅｄｉｎｆａｃｔｏｒｙａＩｌｄｓｈｉｐｐｅｄｔｏｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｓｉｔｅｂｙｔＩｕｃｋ；ｓｔｅｅｌｐｉｐｅａｎｄｓｈ印ｅｄｓｔｅｅｌｓｕｐｐｏｎａｒｅｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｐｉｐｅａｒｃｈａｓｗｅｌｌａｓｗｅｌｄｉｎｇ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ埘ｔｈｔｈｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｏｆｓｔｅｅｌｔｕｂｅａｒｃｈｉｎｓｔａＵａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙ－ｚｅｓｔｈｅｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｌｉｋｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｓｕｐｐｏｎｓｅｃ埘ｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｓｉｔｅｉｎｓｔａＵａｔｉｏｎ，ｐｒｏｃｅｓｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｔｅｅｌｐｉｐｅａｒｃｈ；ｂｒａｃｋｅｔ；曲ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ１工程概况资阳沱江多线特大桥桥梁全长１６０２．５ｍ，该桥上跨沱江、既有成渝铁路，主桥为（９０＋１８０＋９０）ｍ连续梁一拱组合体系，桥型见图１，矢高３６ｍ，矢跨比１／５，两片拱肋中心距为１１．９ｍ，每肋由２书１１００ｍｍ钢管组成，每片拱肋两弦管中心距离２．０ｍ，横撑采用直径为郴００ｍｍ和书１０００ｍｍ的空钢管，弦管及缀板内填充Ｃ５０微膨胀混凝土。≥酽一ｚ趔［亚面一一习鬲ｊ渤图１资阳沱江特大桥主桥（９０＋１８０＋９０）ｍ连续梁一拱布置２钢管拱施工２．１施工方案简述钢管拱厂内分节段制作成型，汽车运至工地现场。全桥拱肋及横撑部分钢材总重７０７ｔ，拼装部分重约６９２ｔ，每片拱肋分１５个拱肋节段，其中最长节段为１４．３４ｍ，节段最大重量约２２ｔ，跨中合龙段长度为１．４“”ｍ；主跨拱肋设置９道横撑：１个米字撑“”和８个Ｋ字撑。在已悬浇成型的梁面上采用钢管及型钢搭建临时支架，用汽车吊将拱肋逐段吊装到支架上进行焊接拼装。钢管拱拱肋、横撑及其它配件由汽车吊吊放至桥面上，在桥面上设置一台运输车，负责钢管拱各节段的运输，运输车将节段件运至汽车吊旁后，由汽车吊将拱肋逐段吊装到钢管支架上，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原…则，最大不平衡安装不超过两个吊装节段，左右两片拱同时从两端往中间施工。支架吊装施工见图２。拱肋吊装并焊接完成后依次灌筑拱肋上弦管、下弦管、缀板内混凝土，按指定顺序张拉吊杆，调整吊杆力，施工桥面系，最后调整吊杆力至设计索力，钢管拱施工工艺流程见图３。—收稿日期：２０１４０ｌ一１０铁道建筑技术只Ａ『Ｌ蝴ｙＣ０～Ｓ丁只ＵＣ丁『０Ｎ丁Ｅ－ｃＨ￣０ＩＯＧｙ２０７４ｒ４Ｊ４３万方数据・桥涵工程・ｌ疬蚓Ｌ一《隰ｉ酬錾鍪５＃５＃６＃————————卜一１Ｌ１５８６２１Ｐ｛Ｌ１３５３ｌＬＰ１，ｆ３３３５｜｜｛３３＿．２１柏｝１．ａ．吊装立面图ｂ．吊装平面图图２分节段原位支架安装拱肋示意图图３钢管拱施工工艺流程２．２支架的计算支架强度、刚度和稳定性采用ＭＩＤＡＳ软件计算，为简化计算将钢管桩及连接系简化为梁单元，钢管桩与连接系之间用刚性连接，横撑荷载、管桩及连接系自重由模型中自动计入，拱肋在拼装过程中产生的竖向力和横向力都由模拟拱肋自行产生。风荷载简化为均布荷载作用在拱肋及钢管上，在管桩的底部予以固定端约束。根据拱肋的安装顺序按八种工况分别进行计算，经计算可知，工况八应力最大为４１．４ＭＰａ。工况七变形最大为１８ｍｍ，如图４所示。ａ．工况八应力云图‘瞧攀酗ｉ潲＿嬲够渺ｂ．工况七位移云图图４钢管桩应力、位移云图强度、刚度计算结果见表１。表１各种工况强度、刚度计算结果应力结构最大结构最大允许应允许位是否名称应力／ＭＰａ变形／ｎｌｌＩｌ力／ＭＰａ移／ｍｍ满足工况一１８．８１２是工况二２４．６１２是工况三２９．５１２是２Ｈ／ｌＯｏｏ＝工况四３４１１．１６６ｍｍ．是１６０工况五３８．２１３．１Ｈ为支柱是高度工况六３９．５１４．８是工况七４１．１１８是工况八４１．４１６．４是铁道建箍技术ＲＡｆＬＷＡｙｃ０ＮＳ丁尺ＵＣ丁『Ｏ～丁ＥＣｆ＿ｆ￣０正＿０Ｇｙ２Ｄ７４ｒ４Ｊ万方数据・桥涵工程・最大应力均在管桩底部，整体的最大位移发生在钢管拱顶部。最大应力、位移满足强度、刚度要求。稳定性验算结果：钢管桩的最大反力Ｆ＝３４．１ｔ见图５，计算盯。。＝１５．４６ＭＰａ，钢管桩长度￡＝３３．７０３ｍ，计算由７２０×１０ｍｍ钢管桩回转半径扣∥２５１，Ａ＝ｉ＝３３７０３／２５１＝１３４．３，稳定系数咖＝Ｏ．３６７（ｂ类截面），折减后应力盯＝４２．１≤ＭＰａ１７０ＭＰａ，满足规范要求．图５管桩竖向反力图由计算结果可知本桥所用支架强度、刚度、稳定性均满足设计及规范要求。２．３钢管拱安装施工２．３．１支架搭设（１）钢管支架基础施工基础预埋钢板采用６＝１２ｎ瑚钢板，钢板上焊书１６ｎｕｎ螺纹钢筋，然后采用［１８ａ槽钢将其与桥面防护墙预留钢筋焊接，以确保基础稳定，焊接完成后，立模浇筑ｃ３０混凝土基础，正方形基础尺寸：长、宽为１．３ｍ，厚０．３５ｍ。为确保立柱封底钢板下的混凝土密实，在钢板中间开设４００ｍｍ×４００ｍｍ的振捣孑Ｌ，支架基础见图６。图６中，钢管立柱与预埋钢板之间满焊连接；立柱钢管与预埋封底钢板之间焊接完成后，四周增设８个１０ｍｍ厚的加劲钢板。｛圆一图６支架基础及预埋钢板（２）支架搭设架拱支架共设２８根立柱，钢管立柱采用妒２０×—１０砌的钢管，为确保钢管支架的稳定，钢管之间采用卵２０×１０ｍｍ钢管进行连接，并用［２０ａ槽钢十字连接，纵横向连接见图７。（３）立柱吊装立柱和连接钢管采用５０ｔ汽车吊吊装。支架钢管吊装前需将柱身供人员上下的钢筋爬梯焊好，爬梯踏步间距３０ｃｍ，每隔１ｍ采用钢筋设置一道安全抱箍，确保操作人员上下安全。吊装完成后及时将柱顶平台及护栏安装到位，护栏竖向采用角钢，横向设置两道钢筋，护栏高度不小于１．２ｍ。３图７纵横向连接钢管图／１１昌“堡￡ｒ２．３．２节段吊装支架全部拼装完成并验收合格后采用两台８０ｔ汽车吊配合进行钢管拱的节段吊装。拱肋分为１５个节段（见图２），拱肋最大吊装重量约２２．２ｔ，拱肋、横撑安装顺序如下：ｃ１节段＿ｃ２节段＿＋Ｋ１横撑＿Ｃ３节段一Ｃ４节段一ｌ（２横撑＿ｃ５节段＿Ｋ３横撑一Ｃ６节段＿Ｋ４横撑一Ｃ７节段＿Ｃ８节段＿米字撑（在吊装Ｃｌ后对称吊装Ｄ１、Ｃ１５、Ｄ１５，后面吊装方式相同）用两台吊机将节段Ｃ１吊到指定位置，一端与拱脚预埋钢管连接，另一端支在ｌ号立柱上；以在钢管拱上的标识点作为测量点，测量其高程及平面位置，用千斤顶和倒链作微调，调整时吊车不解钩，千斤顶调整高程，倒链调整平面位置；定好位后，用瓦管将拱肋下端与拱脚预埋钢管固定好焊接。采用同样的方法对称吊装其余各节段。按照顺序依次铁道建篱技术ＲＡ『ＬＷＡｙｃ０￣Ｓ丁只Ｌ『ｃ丁『０～丁￡－ｃＨＮＯＬＯＧｙ２Ｄ７４ｆ４Ｊ４５万方数据・桥涵工程・对称吊装、定位焊接直至施工合龙段。注意两个节段对接时，采用５ｍｍ厚小块钢板放置于接头缝间，防止接头钢管抵死，以免影响焊缝质量。２．３．３节段焊接（１）临时连接在钢管拱吊装到支架顶时，一头套入上一节拱“肋的衬管内，然后调整标高，调整到位后用马凳抄”死，临时焊接采用加劲钢板，上、下弦管接头各设置８块（等距设置），安装一节，焊接一段，直至合龙。每节拱肋临时焊接完成后方可进行下一段拱肋的安装。（２）永久性焊接永久性焊接先焊环向缝，焊好后割掉临时加劲板，最后补焊加劲板处的焊缝并进行打磨处理。钢管拱焊接完成后，对所有现场焊缝进行超声波探伤，对于用超声波探伤不能准确评定缺陷严重程度的对接焊缝应补充进行射线检验，原则上以射线探伤结果来评定焊缝缺陷。现场焊缝的返修采用碳弧刨清除缺陷部位并刨出利于返修的坡口，并用砂轮磨掉坡口表面的氧化皮，露出金属光泽。所有焊缝返修后应按原焊缝质量标准要求及探伤方法进行无损检测，确保返修焊缝的质量，焊缝同一部位返修次数不应超过两次。２．３．４拱顶合龙合龙施工阶段温度控制尤为重要，是确保合龙段线形的重要因素，从计划合龙施工前三天开始对钢管拱施工现场每天的温度需连续测量，保证每天在温度基本相同的时间段内进行焊接施工，避免由于温差过大而变形。合龙段钢管拱加工时要留足富余量（以１０ｃｍ左右为宜），在最后一段施工前一天精确切割并精细打磨该段钢管拱，以确保合龙施工质量。合龙前，先将合龙节段两侧节段上的加劲钢板焊好，加劲板与拱肋双面满焊，焊缝高不小于８ｍｍ。在合龙当天，提前将切割好的合龙节段吊装到位，临时停放于合龙口两侧的加劲板上并基本调整到位。待气温达到合龙温度时，将加劲钢板与合龙段进行焊接，焊接要迅速，焊接施工温度宜控制℃在１５～２０以内。合龙段施工见图８。图８中，加劲钢板采用２５０ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍ钢板，加劲钢板布置于合龙口相邻的两个Ｂ７节段上，与Ｂ７节段连接长度１５ｃｍ，伸出１０ｃｍ，每个Ｂ７节段上布置５个，用于合龙节段的Ｉ临时固定。Ｏ合龙口加劲板布置图。卜肖臼虽七口一毒加劲板大样图厂丽ｉ一下茏节可～ｉ；ｉ］ｏ一一面磊磊矿一一弋ｊ丽藉～～Ｊ图８合龙节段施工示意图２．３．５支架拆除支架用２台５０ｔ汽车吊拆除，分两次进行拆除，第一次拆钢管支架顶的千斤顶和马凳，使架、拱分开。待上部拱肋砼和吊杆施工完毕后再拆钢管架。单根钢管拆除先用汽车吊将该钢管轻轻吊住，然后用氧炔将钢管顶、底割开，用汽车吊将钢管吊至桥面平板车上运下桥。２．３．６浇筑拱座二期混凝土钢管拱节段焊接完成且解除支架与拱肋之间约束后，进行拱座二期混凝土浇筑。浇筑前首先对拱脚一期混凝土面进行细致凿毛，确保新旧混凝土之间可以衔接良好，凿毛时施工缝处的水泥砂浆薄膜、松动石子或松弱砼层应凿除。凿毛深度应达到３～５ｍｍ，暴露粗骨料但又不伤及粗骨料为准，确保新旧混凝土之间可以衔接良好。凿毛完成后，绑扎拱座剩余钢筋，支立模板，浇筑混凝土。新混凝土浇筑后必须充分养护，防止开裂。２．３．７拱肋混凝土泵送顶升（１）拱肋混凝土泵送方案砼由输送泵顶升泵送，由低至高，分级泵送，管“内混凝土的泵送按逐步成拱，逐级加载，外力释”放，间期缩短的原则，上下弦管内的混凝土一次泵送到位，缀板内混凝土二次泵送到位旧１。（２）拱肋混凝土泵送程序泵送顺序为先上弦管、后下弦管、再缀板，上一环砼达设计强度的９５％后，泵送下一环砼。经线控单位计算确认后，泵送混凝土施工按如下程序进行：左线侧上弦管一右线侧上弦管一左线侧下弦管一右线侧下弦管＿左线侧缀板一右线侧缀板。２．３．８吊杆施工待拱肋缀板内混凝土强度达到设计强度的Ⅳ９５％后，安装吊杆，调整吊杆索力至＝２００ｋＮ，拆４６铁道建筘技术ＲＡ，ｆ＿ｗＡｙＣＯ～Ｓ丁只ＵＣ『『０～丁￡．ｃｆ＿ｆ￣０￡－ＯＧｙ２Ｄ７４ｒ４Ｊ万方数据・桥涵工程・除边孔挂篮和梁端压重。２．４钢管拱施工监控为保证在钢管拱安装完成后，拱肋线形及结构应力满足设计要求，需对钢管拱施工过程进行监控。２．４．１拱肋节段加工控制拱肋加工前要针对各工序制定详细的作业指导书，对温度变形、焊缝收缩等要进行预判，并重点进行监控，确保质量。另外，拱肋节段出厂前要在厂内进行预拼。２．４．２拱脚的安装控制严格按照设计轴线位置进行精确定位，并固定牢靠。另外在混凝土浇筑和振捣时要小心谨慎，确保此过程中拱脚钢管不产生位移，以免影响钢管拱整体安装精度。２．４．３钢管拱施工过程监控２．４．３．１梁部变形的监控（１）观测点的设置在拼拱支架施工前，首根据支架设计图纸，在每根支架钢管立柱对应的梁面位置设置观测点，共２８根立柱，设置观测点２８个，并按顺序编好号。（２）观测频率及观测方法分别在在安装支架前、拼拱支架安装完成后、拱肋节段运至桥上存放后、拱肋节段拼装完成后、支架拆除后、拱肋混凝土灌筑完成后以及吊杆张拉完成后，观测１次并记录数据，将观测结果反馈设计和监控单位。２．４．３．２钢管拱节段安装的测量控制（１）施工控制网的布设及测量①平面、高程控制点的布设及测量根据施工需要对施工测量控制网进行加密，加密后的控制点要达到二等控制网的精度要求。②钢管拱安装前测量准备定出节段拱肋弦管中线，测量长度并与设计尺寸进行比较，如其尺寸与设计偏差超出规范要求，则应在拱肋拼装前进行修正。③钢管支架的测量定位来定轴线，利用下弦管上缘量测复核（见图９）。图９设计点与实际点位置比较２．４．３．３温度控制温度对钢管拱轴线影响较大，加工时考虑温度修正值以及合龙时严格控制钢管拱合龙的温度才能保证轴线位置正确。２．４．３．４钢管拱施工应力监控拱肋合龙后，在体系转换以及逐步加载过程中，拱肋及支架的应力状态均会发生变化，为了保证拱肋及支架结构的安全，需对钢管拱拱肋及支架进行应力监控。（１）拱肋的应力监测①测点布设钢管拱合龙完成后，在左右侧钢管拱拱脚、Ｍ及Ｌ／２截面贴设应变片（全桥拱肋共１０处），用以监测各工况下拱肋的应力状态。②观测频率钢管拱合龙完成后，贴设应变片并进行观测，记录初始数据。拱肋混凝土每泵送完成１次，观测１次，并记录数据，做出数据对比表。吊杆张拉至初始应力时，观测１次，吊杆张拉完成后观测１次，并记录数据，做出数据分析对比表。每次观测完成后，及时将测量结果反馈设计及监控单位，以便设计及监控单位掌握拱肋在各工况下的应力状态，判断在各工况下的拱肋应力变化是否符合设计要求。（２）支架的应力监测理论上支点标高应与拱肋下弦管底部标高一①支架拆除过程的应力监测致，但在实际的放样过程中，支点应比下弦管底部拼拱支架拆除过程中，由于支架结构应力与拼设计标高略低３ｃｍ左右以便进行拱肋的标高调整。装时相比发生了变化，为了保证拱肋及支架结构在采用微调装置进行精确对位，对位后应及时焊接。支架拆除过程中的安全，在支架拆除前，提前在左④拱肋钢管的安装定位侧支架的１＃、２＃、３＃、４＃、５＃支架钢管上贴好应变片，钢管拱的施工拱轴线是二次抛物线，因不能在支架拆除时，每解除一对钢管支架与拱肋间的约拱肋上架设仪器，故采用测设拱肋上边缘线的方法束，就采用监测仪器对剩余未解除约束的钢管支架铁道建筑技术只Ａ『ＬｗＡｙＣＯ￣ＳｍＵＣ丁『０～丁－Ｅｌ＾Ｈ～０ＬＯＧｙ２０Ｔ４ｒ４Ｊ４７万方数据・桥涵工程・的应力变化进行监测，若监测值接近控制值时，发出报警，从而保证支架拆除过程的安全。②支架拆除过程的位移量测支架拆除时，提前在钢管支架正上方对应的拱肋上缘位置做好标记，并提前量测记录标记点的初始标高，每解除一个钢管支架与拱肋间的约束，就从新测量标记点的标高，计算拱肋的位移变化，若变化值明显大于计算值，则停止支架拆除，并分析原因，找出原因并拿出解决方案后，支架拆除方可继续进行。３结论资阳沱江多线特大桥跨沱江部分主跨跨度１８０“ｍ，居全国铁路桥跨度前列，有着成渝客专第”一桥的美称。２０１３年９月１３日，钢管拱主肋合龙，工程质量优良，安全生产无事故，完满完成节点“任务。拱肋安装定位过程中所总结出来的通过测设拱肋上边缘线的方法来确定拱轴线，同时测定拱”肋下弦管上缘进行复核的方法对以后同类桥梁的施工具有一定的指导意义。参考文献［１］中国工程建设标准化协会标准．ｃＥｃＳ２８９０钢管混凝土结构设计与施工规程［ｓ］．北京：中国工业出版社，—１９９ｌ：２９３４．［２］葛斌．系杆拱拱肋混凝土泵送顶升施工技术［Ｊ］．铁道—建筑技术，２０１ｌ（１２）：１２１５．”““——’—＋－＋－＋一＋－＋一＋－＋一＋一＋－＋一＋－＋一＋＋－＋一＋一＋一＋－＋一＋一＋－＋＋－＋一＋一＋－＋一＋－＋一＋－＋＋－＋一＋一＋－＋一＋．一。＋一一＋．－（上接第４２页）等，当符合施工焊接要求，根据工艺焊接要求，对弦管进行对称焊接，弦管焊接完成后再施焊支座座板。直至主梁对接施工的完成。图９主梁对接施工（步骤八）］］岳锚分、ｌ／＼ｌ／ｌ＼』／＼ｌ／前吊杆■＊州ｍ５嘲Ｆ砑忒＆睑丝判图１０主梁对接施工（步骤九）１、ｋ０／７＼０／、ｊ＼抄７＼！｜Ｉ／后锚杆酐ｒｊ醴ｆ撼３哟瓜｜理嶝澎逸挥人员统一指挥，规范作业程序和作业要求。（２）导梁拆卸承重架在主梁上弦管上运行，运行时检查各组滚轮和限位装置，不得脱轨，当承重架运行至拆卸位置时，必须调平承重架，防止左右侧承重架受力不均，检查中支垫和后锚点的工作情况，后锚点为全过程提拱反力，必须严格控制。（３）导梁运行至前吊点托轮上后，前吊点收紧后主梁的下挠量不得超过计算的最大下挠量，并要有一定的余量，使整个结构受力合理。（４）在进行结构体系转换时，各墩支撑千斤顶必须协调作业，提升和落梁速度基本保持一致，弦管对接完成后各支撑点不能拆除，让主梁在无应力状态下进行施工焊接。６结束语本文介绍了干海子大桥钢管桁架梁采用拖拉法施工中前导梁拆除、体系转换以及主梁弦管对接施工方案，分析了施工的技术难点，提出了相应的—解决措施和施工注意事项，并以１３１４跨为例对其施工过程进行了详解。通过上述施工方案，桁架梁安装准确无误，施工进展顺利，大大的节省了工期，对拖拉法施工进行了深入的探索。参考文献图１１主梁对接施工（步骤十）．．，［１］徐文平，张宇峰．钢桥拖拉法施工技术的研讨［Ｊ］．５施工注意事项—公路，２００７（５）：４８５２・［２］中交第一公路工程局有限公司．Ｊ７ｒＧ／Ｔ—Ｆ５０２０１１（１）该项工作都在在百米高空完成，施工作业公路桥涵施工技术规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，难度极大，各道工序要相互配合，作业人员听从指—２０１１：１８８２０２．４８铁道建筘技术只Ａ『ＬＭｙ№ｃ０丁只ＵＣ丁ｆ０Ｎ丁￡．Ｃｆ＿ｆ￣０ｌ０Ｇｙ２ＤＴ４ｆ４Ｊ万方数据