提籃式鋼管拱橋單榀吊裝空間定位技術(shù)

王振

【摘 要】大跨度、大噸位、復(fù)雜結(jié)構(gòu)提籃式鋼管拱橋懸臂拼裝施工中，因其單節(jié)段幾何尺寸、重量過大，通常將其單節(jié)段左右幅分解后采用單榀吊裝，以減小纜索吊機的設(shè)計吊重。本文結(jié)合XX鐵路XXX特大橋工程拱肋單榀吊裝實例，對大跨度、大噸位、高難度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)提籃拱橋單榀吊裝空間定位技術(shù)進行了詳細(xì)的介紹，為同類型工程的施工積累了寶貴的經(jīng)驗。

【關(guān)鍵詞】提籃拱；懸臂拼裝；單榀吊裝；空間定位

0 引言

鋼管拱橋以其優(yōu)美的造型，穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)在國內(nèi)橋梁史上一直占有很重要地位，隨著高強鋼材的出現(xiàn)，鋼管拱的跨度、重量在逐漸增大，造成施工過程中吊裝及空間定位難度增加，單榀吊裝大跨度、大噸位提籃拱橋施工控制的重點為空間位置及橫向內(nèi)傾角。

1 工程概況

新建XX鐵路XXX特大橋工程橋跨形式為：2-24m+3-32m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁+1-380m上承式鋼管混凝土拱+2-32m+2-24m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，主橋鋼管混凝土拱為提籃型，矢高60m，矢跨比為1/6，主拱軸線采用懸鏈線，拱軸系數(shù)m=2.5。拱圈由兩條拱肋及橫向連接系組成，拱肋橫向內(nèi)傾角8°，拱肋中心距在拱腳部位為29.2米，在拱頂部位為12.34米。

主跨拱肋中心兩側(cè)對稱布置，分為16個單元節(jié)段，中部為合龍段，編號為S1～S17，其中S1～S5段為實腹段，S6～S16段為空腹段，S17段為中部合龍段。全橋總計33個單元節(jié)段，采用纜索吊裝斜拉扣掛法懸臂拼裝施工，全橋共分32個節(jié)段及一個合攏段，單節(jié)段最大重量為420t，采用280t纜索吊機單雙榀混合吊裝，S1～S6節(jié)段采用單榀吊裝，S7-S16節(jié)段采用雙榀吊裝。

2 吊裝準(zhǔn)備

2.1 拱肋出胎及轉(zhuǎn)體

單榀吊裝節(jié)段拱肋在預(yù)拼裝場均為臥拼，采用200t液壓平板車由拼裝胎架運至起吊位置，利用2臺汽車吊配合纜索吊機抬吊將拱肋由臥姿轉(zhuǎn)為立姿后落至地面的支撐架上。

2.2 確定起吊點及吊繩位置

首先根據(jù)當(dāng)前吊裝節(jié)段在橋位的橫向位置在橫吊梁上對應(yīng)的位置安裝吊裝鋼絲繩鞍座并固定；再根據(jù)該段拱肋縱向傾角確定前后橫吊梁下吊裝繩的長度；根據(jù)拱肋的橫向內(nèi)傾角度確定每個橫吊梁上左右兩根吊裝繩的長度，據(jù)此大致確定吊裝過程中拱肋的三維姿態(tài)。另外在拱肋拱肋前后端外側(cè)下弦與橫吊梁之間各設(shè)一滑輪組，用于調(diào)整拱肋的橫向傾角。

3 拱肋姿態(tài)調(diào)整及定位

3.1 起吊及控制姿態(tài)調(diào)整

起吊后，用導(dǎo)鏈拉緊滑輪組，使拱肋保持既定的吊裝姿態(tài)。隨后兩橫吊梁同步提升、行走，至安裝位置正上方后，同步下落橫吊梁，下降拱肋至安裝位置，并通過提升或下降前后兩橫吊梁再次調(diào)整縱向傾角。

空中姿態(tài)調(diào)整時，由于受拱肋結(jié)構(gòu)構(gòu)造和尺寸影響，有可能造成鋼管拱節(jié)段重心過于靠前或靠后，導(dǎo)致前后兩根扁擔(dān)梁受力相差較大，此時，可在鋼管拱前端或后端增設(shè)配重，調(diào)整重心，保證空中姿態(tài)的平穩(wěn)。配重可采用與主弦管尺寸相同的鋼管，通過法蘭與拱肋連接，安裝、拆卸方便，便于重復(fù)使用。

運輸時，統(tǒng)一指揮，天車同時運行，扁擔(dān)梁升降保持同步。

起升前后兩根橫吊梁，使拱肋大致保持安裝就位時的縱向傾角；保持前后吊鉤同時起升，吊物最低處高于運行線路上建筑物最高點后，開始水平向前運行，直至拱肋安裝位置上方，隨后運行起重卷揚機，下降拱肋至安裝位置，同時再次通過升降前后橫吊梁調(diào)整拱肋縱向仰角，然后通過滑車組調(diào)整橫向傾斜角度，對準(zhǔn)前一節(jié)段管口。

3.2 粗略對位

拱肋管口大致對中后，在已安裝節(jié)段的前端口與當(dāng)前吊裝節(jié)段的尾端之間拉設(shè)導(dǎo)鏈，用導(dǎo)鏈拉動拱肋縱向移動，并控制纜索吊向安裝位置微動，直至管口完全對接。拱肋節(jié)段間采用法蘭連接，法蘭在預(yù)拼裝時安裝，為方便對位，拱肋連接法蘭上設(shè)導(dǎo)向肋，如圖1所示。

3.3 精調(diào)

由于操作上的偏差或其他原因，鋼管拱吊運到位后，還需要進行精確調(diào)整對位。偏差較大時，可通過纜索吊牽引繩的運行和起重繩的升降進行調(diào)整，偏差較小時，需要使用導(dǎo)鏈和千斤頂進行調(diào)整。

導(dǎo)鏈調(diào)整時，可先安裝其中一根弦管的部分螺栓，以此為基準(zhǔn)進行調(diào)整。在鋼管拱上預(yù)先焊接好的耳板上固定導(dǎo)鏈或根據(jù)需要調(diào)整的方向臨時焊接固定耳板，拉動導(dǎo)鏈對位，同時通過側(cè)向纜風(fēng)的張緊調(diào)整拱肋軸線。

使用千斤頂進行調(diào)整時，必須先安裝部分對接螺栓，并進行預(yù)緊，然后在拱節(jié)段端口焊接L型鋼板，將用工具繩固定的千斤頂放置在相鄰拱節(jié)段上進行頂壓調(diào)整。L型鋼板和千斤頂根據(jù)調(diào)整的需要，均可放在已安裝好的拱節(jié)段上或需要安裝的拱節(jié)段上。

3.4 固定

對位完成后，開始安裝剩余對接法蘭螺栓。擰緊螺栓的同時進行拱肋線型測量監(jiān)控，根據(jù)線型的變化及時調(diào)整螺栓擰緊的方向和順序，直至全部螺栓擰緊，若因制造或法蘭安裝的原因，可能存在法蘭不密貼的情況，此時，可先在弦管外壁四周焊接臨時定位碼板固定后再行擰緊法蘭螺栓。

3.5 扣錨索張拉

拱肋定位焊接后，當(dāng)前吊裝節(jié)段與已安裝節(jié)段間的相對位置固定，此時可進行扣索、錨索張拉施工，扣錨索張拉在扣塔頂張拉平臺上進行，同步分級張拉，即扣索與錨索張拉同步進行，張拉次數(shù)根據(jù)索力大小和鋼管拱張拉過程中線型變化的快慢確定和進行調(diào)整，每張拉一級的同時，逐步放松纜索吊吊鉤，并根據(jù)測量監(jiān)控結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整側(cè)向纜風(fēng)的張緊力。張拉結(jié)束以線型控制為主，索力為參考，一般索力允許偏差范圍在設(shè)計索力的±5%之間，當(dāng)超出該范圍時，應(yīng)停止張拉，進行原因分析。張拉過程中，除對鋼管拱線型進行監(jiān)控外，還需對扣塔的變形進行監(jiān)控，并適當(dāng)調(diào)整扣、錨索索力，使扣塔位于或最接近計算模型位置。

張拉到位后，即可進行焊接。焊接時仍需繼續(xù)監(jiān)控線型，并通過測量監(jiān)控結(jié)果調(diào)整焊接方向和順序。

3.6 定位完畢

扣索、錨索張拉完畢的標(biāo)志為拱肋高程、方向與控制數(shù)值的偏差位于規(guī)范及設(shè)計允許范圍內(nèi)。至此，拱肋定位完畢，可進入焊接工序。

4 注意事項

（1）拱肋節(jié)段安裝后三維坐標(biāo)與控制坐標(biāo)偏差應(yīng)滿足設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求。

（2）由于拱肋節(jié)段存在制造、預(yù)拼精度及吊裝過程中自重引起的變形，拱肋定位后對接環(huán)口處會出現(xiàn)管壁對接錯邊問題，故拱肋定位完畢后，必須立即進行管口對接錯邊調(diào)整。

（3）臨時定位碼板割除必須留焊根，并打磨平順，防止割除過程損傷母材.

（4）拱肋制作及預(yù)拼時嚴(yán)格控制質(zhì)量。

（5）所有測量儀器必須經(jīng)年檢合格且專人操作。

（6）拱肋弦管對接口周圍應(yīng)設(shè)安全可靠的施工作業(yè)掛籃，并用耐火安全網(wǎng)包裹，防止人員機具墜落。

（7）作業(yè)人員必須系好安全帶；所有高空作業(yè)人員必須身體健康，無恐高、心臟病、高血壓等病癥。

（8）拱肋上、下弦應(yīng)盡量避免同時作業(yè)，必須同時作業(yè)時上弦管下方應(yīng) 采取防墜物措施，防止落物傷人。

（9）拱肋對位過程中，作業(yè)人員嚴(yán)禁身體任何部分伸入對接口處，防止擠傷。

（10）拱上所有電源線必須用木桿或絕緣桿架空且無磨損現(xiàn)象。

（11）吊裝拱肋節(jié)段在臨時固定之前嚴(yán)禁上人作業(yè)。

4 結(jié)束語

目前最常見的鋼管拱安裝方法為懸臂拼裝法，為減小纜索吊機等臨時工程的投入，減少大噸位拱肋結(jié)構(gòu)高空安裝的風(fēng)險，將單個重量較大的拱肋節(jié)段分解成左右兩榀吊裝，減小了纜索吊設(shè)計重量。本工程以其大跨度、大噸位、高難度、復(fù)雜結(jié)構(gòu)居國內(nèi)同類型橋梁施工的前列，該工程主橋鋼管拱于XX年10月29日順利合攏，比預(yù)計工期提前14天，拱肋安裝偏差滿足規(guī)范及設(shè)計要求，且與后續(xù)雙榀吊裝節(jié)段之間高精度連接，全部拱肋節(jié)段均高精度對位，無一例超限，為同類型工程的施工積累了成功的經(jīng)驗。

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