斜拉橋雙套拱主塔整體提升技術(shù)

戴日紅

(深圳高速公路股份有限公司,廣東深圳 518026)

1 工程概況

某大橋鋼箱梁雙套拱斜拉橋主橋采用雙套拱斜拉橋形式,主體結(jié)構(gòu)包括雙套拱塔和橋面鋼箱梁兩大結(jié)構(gòu)體系。雙套拱塔分為主、副塔,整體成倒U型,主副塔之間通過鋼拉桿連接,由下至上設(shè)置26道400mm×600mm矩形裝飾橫撐。主副塔共設(shè)16對斜拉索,主跨鋼箱梁上索距9m。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 雙套拱斜拉橋總體結(jié)構(gòu)圖

2 施工方案可行性分析

2.1 主塔、副塔豎轉(zhuǎn)提升條件分析

本工程鋼結(jié)構(gòu)主塔、副塔均為倒U型結(jié)構(gòu),其中主塔高73.6 m,重約700 t,副塔高61.7m,重約400 t。由于其特殊的結(jié)構(gòu)造型及現(xiàn)場施工條件的限制,主副塔的安裝無法采用常規(guī)吊裝施工的方法完成。若將鋼塔整體在現(xiàn)場橋面進(jìn)行平面整體拼裝,在鋼塔底部設(shè)置轉(zhuǎn)動絞,然后利用“超大型液壓同步提升技術(shù)”,先利用提升塔架將主塔同步提升豎轉(zhuǎn)到位;再在主塔上設(shè)置提升設(shè)施,將副塔同步提升豎轉(zhuǎn)到位。此種安裝法將大大降低安裝施工難度,于質(zhì)量、安全和工期等均有利。

2.2 液壓提升主塔

在靠近主塔橋墩側(cè)設(shè)置門式塔架,將主塔在其平轉(zhuǎn)位置投影線上進(jìn)行整體拼裝。完成整體預(yù)拼的主塔在其根部與塔座采用鉸鏈定位,提升門架上設(shè)置液壓提升器,通過鋼絞線與主塔上對應(yīng)位置的地錨連接,同步牽引將主塔起搬,直至主塔轉(zhuǎn)至設(shè)計位置,最后焊接根部焊縫。

2.3 液壓提升副塔

將副塔在其平轉(zhuǎn)位置投影線上進(jìn)行整體拼裝,在已經(jīng)同步豎轉(zhuǎn)到位、底部轉(zhuǎn)角已焊接好的主塔上設(shè)置液壓提升器,通過鋼絞線與副塔上對應(yīng)位置的地錨連接,利用主塔起搬副塔,直至副塔轉(zhuǎn)至設(shè)計位置,焊接根部焊縫。主、副塔豎轉(zhuǎn)到位后,安裝雙塔之間的橫撐以及斜拉索具等。

2.4 方案優(yōu)越性

本工程中鋼塔結(jié)構(gòu)采用超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)進(jìn)行安裝,具有如下的優(yōu)點:鋼塔結(jié)構(gòu)在地面整體拼裝,便于使用機(jī)械化焊接作業(yè),不但施工效率高,便于安全控制焊接質(zhì)量和裝配精度及檢測精度容易得到保證;采用“超大型構(gòu)件液壓同步提升施工技術(shù)”吊裝鋼塔,技術(shù)成熟;采用液壓提升豎轉(zhuǎn)吊裝,將高空作業(yè)量降至最少,加之液壓整體提升作業(yè)相對時間較短,能夠有效保證鋼塔的安裝工期;液壓同步提升設(shè)備設(shè)施體積、重量較小,機(jī)動能力強(qiáng),倒運和安裝方便。

3 液壓提升原理

3.1 液壓提升技術(shù)原理

“液壓同步提升技術(shù)”采用液壓提升器作為提升機(jī)具,柔性鋼絞線作為承重索具。液壓提升器為穿芯式結(jié)構(gòu),以鋼絞線作為提升索具,有著安全、可靠、承重件自身重量輕、運輸安裝方便、中間不必鑲接等一系列獨特優(yōu)點。液壓提升器兩端的楔型錨具具有單向自鎖作用,當(dāng)錨具工作(緊)時,會自動鎖緊鋼絞線;錨具不工作(松)時,放開鋼絞線,鋼絞線可上下活動。一個流程為液壓提升器一個行程,當(dāng)液壓提升器周期重復(fù)動作時,被提升重物則一步步向前移動。液壓提升過程見圖2。

圖2 液壓提升過程示意圖

3.2 液壓同步提升施工技術(shù)特點

通過提升設(shè)備擴(kuò)展組合,提升重量、跨度、面積不受限制;采用柔性索具承重。只要有合理的承重吊點,提升高度不受限制;液壓提升器錨具具有逆向運動自鎖性,使提升過程十分安全,并且構(gòu)件可以在提升過程中的任意位置長期可靠鎖定;液壓提升器通過液壓回路驅(qū)動,動作過程中加速度極小,對被提升構(gòu)件及提升承載結(jié)構(gòu)幾乎無附加動荷載;液壓提升設(shè)備體積小、自重輕、承載能力大,特別適宜于在狹小空間或室內(nèi)進(jìn)行大噸位構(gòu)件牽引提升安裝;設(shè)備自動化程度高,操作方便靈活,安全性好,可靠性高,使用面廣,通用性強(qiáng)。

4 主、副鋼塔安裝流程

設(shè)置門式塔架→拼裝主塔→主塔的豎轉(zhuǎn)→主塔鎖定固結(jié)→拼裝副塔→主塔上設(shè)置提升上吊點提升副塔→副塔提升豎轉(zhuǎn)→副塔鎖定固結(jié)→安裝主、副塔間的橫撐,使之形成穩(wěn)定體系→拆除主、副塔的提升設(shè)施→主、副塔豎轉(zhuǎn)提升安裝完畢。詳細(xì)過程如下:

1)在靠近主塔橋墩側(cè)位置設(shè)置門式塔架。

2)將主塔在其平轉(zhuǎn)位置投影線上按照設(shè)計要求進(jìn)行整體拼裝和焊接。

3)在搭設(shè)好的門式塔架平衡梁上設(shè)置豎轉(zhuǎn)提升器和后拉穩(wěn)定索具。主塔的豎轉(zhuǎn)提升設(shè)備通過鋼絞線與拼裝好的主塔上的提升下吊具連接,穩(wěn)定索與后拉錨點連接,建立好各提升設(shè)備間管路、線路連接。

4)設(shè)備連接完畢后,結(jié)構(gòu)件及提升設(shè)備等全面檢查。

5)門式塔架頂部提升豎轉(zhuǎn)設(shè)備與后部穩(wěn)定索交替分級加載,密切同步配合,準(zhǔn)備提升豎轉(zhuǎn)主塔。

6)分級加載完畢,即主塔豎轉(zhuǎn)提升離開拼裝塔架后,暫停提升,全面檢查各設(shè)備運行情況及結(jié)構(gòu)件穩(wěn)定情況。

7)檢查運行情況等正常,繼續(xù)豎轉(zhuǎn)提升主塔。在提升過程中,架設(shè)經(jīng)緯儀測量塔架頂部,應(yīng)使門式塔架水平位移保持在設(shè)計允許的范圍內(nèi)。

8)主塔提升豎轉(zhuǎn)至接近設(shè)計位置后,暫停,微調(diào)提升點,使主塔處于設(shè)計位置,提升設(shè)備鎖定、暫停,使主塔保持姿態(tài)不變。

9)進(jìn)行主塔底部鉸接處的補(bǔ)焊固結(jié)作業(yè)。

10)將副塔在其平轉(zhuǎn)位置投影線上進(jìn)行整體拼裝,按照設(shè)計要求進(jìn)行拼裝和焊接。

11)在主塔上設(shè)置提升上吊點,通過鋼絞線與副塔下吊點連接,主塔后拉穩(wěn)定索(錨點為橋梁拉索孔),以減小提升豎轉(zhuǎn)副塔時主塔的水平分力;建立各提升設(shè)備間管路、線路連接。

12)依豎轉(zhuǎn)主塔時的工序,分級加載副塔提升器,穩(wěn)定索具則無需預(yù)張緊,同時監(jiān)測主塔吊點處的水平位移,使之小于計算所允許的范圍內(nèi)。

13)副塔提升豎轉(zhuǎn)至接近設(shè)計位置后,暫停,微調(diào)提升點,使副塔處于設(shè)計位置,提升設(shè)備鎖定、暫停,使副塔保持姿態(tài)不變。

14)進(jìn)行副塔底部鉸接處的補(bǔ)焊作業(yè)。

15)安裝主、副塔間的橫撐,使之形成穩(wěn)定體系。

16)拆除主、副塔的提升設(shè)施。

5 結(jié)語

雙套拱斜拉橋是一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)形式,本文介紹的“地面拼裝、整體豎轉(zhuǎn)提升”施工技術(shù),具有一定的技術(shù)先進(jìn)性和工藝合理性。運用液壓提升系統(tǒng)進(jìn)行拉索拱塔提升安裝,簡便易行、安全可靠,施工工藝合理可行,為同類型結(jié)構(gòu)施工提供一種新的途徑,具有一定的參考價值。

[1]楊 明,黃 僑,陳曉強(qiáng),等.雙套拱斜拉橋拱塔豎轉(zhuǎn)提升測控技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2010(4).

[2]王 峰,周 舵,袁登祥.雙套鋼拱塔豎向翻轉(zhuǎn)施工技術(shù)應(yīng)用[J].天津建設(shè)科技,2010(4).

[3]陳 杰,陳春陽.宜興荊邑大橋雙套拱塔液壓同步豎轉(zhuǎn)提升施工[J].施工技術(shù),2010,39(2):51-53.