大跨度大噸位啞鈴型鋼拱肋跨河安裝施工技術(shù)

陳曉鋒

（上海城通軌道交通投資開發(fā)建設(shè)有限公司　上?！?01600）

大跨度大噸位啞鈴型鋼拱肋跨河安裝施工技術(shù)

陳曉鋒

（上海城通軌道交通投資開發(fā)建設(shè)有限公司上海201600）

本文以東靖路大跨度、大噸位啞鈴型鋼拱肋跨河大橋工程為例，在分析了工程的難點(diǎn)后，通過設(shè)置臨時(shí)鋼支架和輔助柱下系梁加固等工藝；并對(duì)陸上、水上支架和承載力的周密計(jì)算，確保了工程的質(zhì)量和安全。

大跨度；跨河大橋；吊裝；鋼支架；拱肋；鋼構(gòu)件

1　工程概述

東靖路橋主橋上部結(jié)構(gòu)為下承式鋼管系桿拱橋，主橋跨度115m，矢高f=23m，矢跨比為1/5，理論拱軸線為二次拋物線，拱軸線方程為y=（4×f/L2）×（L-x）×x。拱肋共2片，為啞鈴形鋼管斷面，每片拱肋主要尺寸為兩個(gè)φ1200×16mm（18mm）鋼管加兩片同厚度連接綴板組成，拱肋內(nèi)設(shè)加勁縱橫肋和拉筋加強(qiáng)，拱肋總高300cm。拱高23m，兩拱間距17.5m。鋼管拱肋349t，鋼管風(fēng)撐133.2t。橋梁鋼結(jié)構(gòu)主要材料采用Q345q（C）鋼材。東靖路橋跨越的現(xiàn)有趙家溝走向?yàn)橛晌髌毕驏|，目前河寬28m左右，橋梁與航道斜交30°，橋的南側(cè)為西涇河。趙家溝的南側(cè)，橋梁東側(cè)的約800m2場地可為構(gòu)件堆放、拼裝的場地，橋梁兩側(cè)均可作為吊裝機(jī)械作業(yè)的區(qū)域，吊機(jī)停放區(qū)域均為原狀土。公路橋鋼管拱肋最高吊點(diǎn)相對(duì)高度30m左右。東靖路橋上部鋼結(jié)構(gòu)形式及外形尺寸見圖1。

圖1　東靖路橋上部鋼結(jié)構(gòu)平立面圖

2　施工技術(shù)難點(diǎn)分析

東靖路橋主橋?yàn)榭鐝?15m下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，拱肋矢高23m，拱肋采用啞鈴形斷面的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，高度3.0m，上下鋼管直徑1.2m，鋼管壁厚18mm。單根拱肋總重達(dá)到175t。原設(shè)計(jì)方案中拱肋分7段進(jìn)行吊裝，拱肋單節(jié)最重達(dá)34t，安裝高度最高達(dá)20m左右，安裝場地中還需考慮28m寬趙家溝航道橫穿，同時(shí)拱肋最終形成時(shí)對(duì)空間曲線要求又極高。因此對(duì)大噸位安裝機(jī)械的選擇、拱肋的臨時(shí)固定等提出較高要求。主要有以下難點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)分段的優(yōu)化，最大限度的有利于施工質(zhì)量的控制。

（2）支撐輔助柱的選擇、穩(wěn)定性要求高。

（3）大噸位安裝機(jī)械的選擇，拱肋安裝順序的合理選擇。

（4）拱肋的臨時(shí)固定，定位和最終拱肋豎曲線的形成。

（5）輔助柱下已完成系梁的加固要求。

（6）拱肋節(jié)段的現(xiàn)場焊接安裝。

3　施工工藝

3.1拱肋分段規(guī)格、重量

原設(shè)計(jì)方案中將單片拱肋分為7段進(jìn)行吊裝，臨時(shí)支撐柱要求在灌注完拱肋混凝土后，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除，以減少在混凝土灌注過程中拱肋的位移，最大限度的保證拱肋的線性，我們?cè)趯?shí)地勘察施工環(huán)境后，根據(jù)趙家溝河道位置，經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商，實(shí)際每片拱肋分6段吊裝，一方面減少了空中焊縫，保證了施工質(zhì)量，另一方面也減少了臨時(shí)支撐柱的數(shù)量，降低了施工成本。

3.2吊裝選用

根據(jù)施工現(xiàn)場工況條件，以及需安裝構(gòu)件的重量、安裝半徑及高度，本橋梁主要鋼拱肋系統(tǒng)構(gòu)件采用如下吊機(jī)直接進(jìn)行吊裝：拱肋采用LTM1300/1型300t汽車吊進(jìn)行吊裝；風(fēng)撐采用LTM1600/2型160t汽車吊進(jìn)行吊裝。

3.3拱肋吊裝順序（如圖2）

圖2　拱肋吊裝順序示意圖

4　臨時(shí)鋼支架設(shè)置及受力荷載情況分析

4.1臨時(shí)鋼支架規(guī)格形式（如圖3所示）

圖3　臨時(shí)鋼支架規(guī)格形式

4.2鋼支架設(shè)置

4.2.1纜風(fēng)繩設(shè)置

纜風(fēng)繩在地面或橋面的拉結(jié)固定時(shí)鋼絲繩可以圍圈，且必須牢固；上下兩拉結(jié)點(diǎn)之直線與地面或橋面的角度不小于60°；避免現(xiàn)場施工機(jī)械的碰撞，且有醒目標(biāo)志。兩側(cè)纜風(fēng)繩采用10t手拉葫蘆同步緩慢拉緊，長度視現(xiàn)場情況而定。

4.2.2拱肋臨時(shí)固定

為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩(wěn)定性，在每吊裝一節(jié)段拱肋時(shí)，采用通過對(duì)稱設(shè)置兩道纜風(fēng)繩來調(diào)整和控制拱段就位中線位置，減少拱肋自由長度，增大橫向穩(wěn)定。纜風(fēng)繩采用對(duì)稱布置，長度基本相同。拱肋標(biāo)高定位完成后，通過兩側(cè)纜風(fēng)繩進(jìn)行垂直度校正，全部校正作業(yè)完畢，收緊兩側(cè)纜風(fēng)繩后，松鉤，如圖4。

圖4　拱肋臨時(shí)固定示意圖

4.3臨時(shí)鋼支架承載力計(jì)算

井架每一肢桿承載力：

N1=φAf=0.89×90.24×102×215

=1726.74kN=169.32t

式中：f——查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》表3.4.1-1：Q235，f=215N/mm2。整個(gè)井架承載力：N=N1×4=677.28t

4.4輔助柱下系梁加固措施

4.4.1陸上支架

在系梁輔助柱位置，兩邊腹板下加設(shè)兩根580鋼管支撐，系梁空腹處排架不拆除。拱肋安裝階段的輔助柱柱腳反力值最大值為760kN，單根鋼管荷載為380kN。通過驗(yàn)算，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿足要求，故拱肋安裝階段，580鋼管柱滿足要求，如圖5。

圖5　系梁排架加固圖

4.4.2水上支架

貝雷架上輔助柱反力值最大為46t，經(jīng)于設(shè)計(jì)協(xié)商，跨河段20m跨度張拉過的系梁可以承擔(dān)拱肋施工階段輔助柱的反力。

5　鋼構(gòu)件吊裝

5.1施工腳手的搭設(shè)形式和要求

（1）拱肋的啞鈴型截面兩側(cè)為兩根長豎桿，下端露出30cm連接橫桿，上部伸出1.2m，除進(jìn)行橫向連接外，還須加設(shè)走道梯桿和兩側(cè)護(hù)欄。上述豎橫連接架為1.5m一檔，縱向加管連接，最上部為護(hù)欄管。

（2）走道兩側(cè)護(hù)欄須張拉密網(wǎng)，走道梯桿上鋪設(shè)竹排。拱肋架兩側(cè)坡度部位的竹排上另設(shè)防滑木條，間隔0.25m一檔。

（3）拱肋安裝接縫兩側(cè)（中心向外各0.9m）搭設(shè)操作架，其底部由鋼支架上搭出。

5.2拱肋構(gòu)件的吊拼裝

（1）施工順序：拱腳預(yù)埋段安裝→分段拱肋構(gòu)件地面腳手架搭設(shè)→分段拱肋構(gòu)件起吊就位及對(duì)位拼接→拱肋整體校正→風(fēng)撐安裝→焊接。

（2）分段拱肋吊裝就位：

①拱腳段的預(yù)埋，將拱腳段上端接口位置投影到橋面，并豎立支撐，定出擱置標(biāo)高。②臨時(shí)鋼支架的安裝，根據(jù)拱肋在橋面的投影線及拱肋分段位置進(jìn)行安裝鋼支架。支架頂部按計(jì)算標(biāo)高數(shù)據(jù)焊好擱置桿，頂面中部設(shè)置千斤頂，作標(biāo)高調(diào)整。鋼支架上部四周以鋼纜索固定，保持其垂直。③吊裝拱肋節(jié)段，將分段拱肋的上節(jié)段接口擱置于下節(jié)段接口的靠碼上，上端擱置于鋼支架上，然后兩側(cè)掛以手拉葫蘆收緊。下節(jié)口內(nèi)的襯墊圈板如同上節(jié)口局部錯(cuò)位，使用鋼鑿錘擊校正，最終將上口套進(jìn)下節(jié)口的襯墊圈板，并用夾板同上下口的耳板連接緊固。當(dāng)整體校正完畢后上端擱置點(diǎn)進(jìn)行焊接固定。

5.3跨中合攏段的安裝

（1）在拱肋側(cè)向段安裝過程中，每天早中晚要安排對(duì)兩側(cè)拱肋開口的測量和氣溫記錄，分析掌握其溫差變化數(shù)據(jù)。

（2）根據(jù)前一天的測量數(shù)據(jù)，對(duì)合攏段在地面進(jìn)行修正。拱肋合攏段的安裝安排在早晨八點(diǎn)前進(jìn)行。

6　實(shí)施效果

施工中嚴(yán)格按照施工方案實(shí)施，整個(gè)施工過程順利，安全地完成了拱肋吊裝，并且拱肋安裝精度滿足規(guī)范要求。

7　結(jié)束語

東靖路橋主橋鋼拱肋跨河安裝施工技術(shù)，采用合理分段安裝、鋼結(jié)構(gòu)支撐輔助柱臨時(shí)支撐、纜風(fēng)繩設(shè)置、輔助柱下系梁加固等關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，解決了大跨度、大噸位啞鈴型鋼拱肋跨河安裝就位的一系列技術(shù)難題，施工中嚴(yán)格按照施工方案實(shí)施，整個(gè)施工過程順利，安全地完成了拱肋吊裝，并且拱肋安裝精度滿足規(guī)范要求。

[1]徐新華，王克軍，張青.大跨度鋼拱肋整體吊裝施工[J].城市道橋與防洪，2009（10）：90～92.

U445

A

1673-0038（2015）23-0271-02

2015-5-23

陳曉鋒（1982-），男，上海人，中級(jí)工程師，本科，從事建筑工程與信息技術(shù)工作。