钢管拱桥拼、吊装施工技术研究

(整期优先)网络出版时间:2016-07-17
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钢管拱桥拼、吊装施工技术研究

史红莲

中国水电建设集团十五工程局有限公司710065

摘要:刚拱桥吊装施工技术中,应先根据设计和现场运输能力对桥梁吊装进行了节段划分,再将每个吊装节段分为2~3个发运节段,然后进行拱肋的预拼、节段现场焊接及拱肋吊装,吊装合拢后,进行钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工,最后采用无支架缆索吊装方案进行吊装施工,具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点,值得类似工程借鉴。

关键词:钢管拱桥;吊装;拱肋;拼装;施工

1、工程简介

某水电站下游桥主桥采用105m钢管混凝土拱桥,全桥长182.86m,其中主桥长105m,左岸为2跨35m简支T梁,右岸无引桥。主桥宽度为10m,双向两车道,两侧人行道宽度分别为1.25m。

根据设计,将105米拱肋分5个吊装节段,每个节段长约20~27米,宽1米,高3.5米,重约20~26吨。根据运输能力,将每个吊装节段分为2~3个发运节段,其中3#吊装节段分为2个发运节段,其余吊装节段分为3个发运节段。每个发运节段长约8~10米,宽约2.7米,高约1.8米,重约7~9吨。

2.拱肋拼装方案

2.1拱肋预拼

钢管拱肋节段的预拼是非常关键的一道程序,能很好地控制桥梁的成桥线形、端口几何形状和拱肋的尺寸精度、接口间隙、相邻接口的精确匹配,是确保下道施工工序必不可少的一个环节。预拼完成后方可进行测量钢管拱肋的拱度、水平度,完成各节段现场吊装测量点的标示、各节段合拢口余量的修割、钢衬垫、法兰盘的安装及调试等工作。

拱肋预拼方案采用主拱肋平躺半拱预拼装的方式。将拼装完成的拱肋放在整体拼装胎架上,将待预拼节段平躺胎架上,保证拱肋中心面为水平,依次从拱脚段向拱顶段吊至钢墩或胎架上,再利用千斤顶进行精确定位,微调时首选以吊杆位置作为定位基准,辅以其它各测量点,调整水平。预拼完成后下胎前做好各种定位、测量标记,以便工地合拢时复位检查。节段总体预拼方式同工地现场吊装顺序。

2.2节段工地焊接

因场地及运输能力限制,每个吊装节段分为2~3个发运节段发往桥位,需在桥位拼装成一个吊装节段。节段运到工地后先存放在桥位以外场地,吊装前倒运至桥位二、三号桥台之间。,二、三号桥台之间场地拼装。

将发运节段放在钢墩或平台上,钢墩或平台应具有足够的刚度及承载能力。钢墩及平台上表面必须保证水平,确保拱肋轴线在同一平面内。根据预拼装数据及制造发运节段上的标记,对发运节段进行复位,重点控制吊杆间距、拱肋轴线、拱肋高度等数据及具体校核尺寸。

(1)G1节段拼装

1)在吊装段内部环口,上,下拱的三面均有样冲眼,定位时保证样冲眼的距离为402mm,其中2mm为焊接收缩量。2)上述样冲眼中,上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点(2点)。)在吊杆所在位置,上下拱中心处有吊杆中线样冲眼,作为拼装时拱度的测量点(为4点)。4)组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5)现场主拱及腹板焊接形式见图2-1。

6)腹板嵌补段为成对制作,安装时分清左右。7)矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

(2)G2节段拼装

1)在吊装段内部环口,上,下拱的三面均有样冲眼,定位时保证样冲眼的距离为402mm,其中2mm为焊接收缩量。2)上述样冲眼中,上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点(为4点)。3)在吊杆所在位置,上下拱中心处有吊杆中线样冲眼,作为拼装时拱度的测量点(为4点)。4)组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5)现场主拱及腹板焊接形式见图2-2。

6)嵌补段为成对制作,安装时分清左右。

7)矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

(3)G3节段拼装

1)在吊装段内部环口,上,下拱的三面均有样冲眼,定位时保证样冲眼的距离为402mm,其中2mm为焊接收缩量。2)上述样冲眼中,上拱中心线处样冲眼同时也是拼装时拱度的测量点(为4点)。3)在吊杆所在位置,上下拱中心处有吊杆中线样冲眼,作为拼装时拱度的测量点(为3点)。4)组装时环缝两侧的吊杆间距也需要进行控制。5)立柱,肋间预埋件,小纵梁连接器等在拱肋上都有样冲眼,上述结构在拱肋吊装完成后安装。6)现场主拱及腹板焊接形式见图2-3。

7)嵌补段为成对制作,安装时分清左右。8)矢高测量基准线为吊杆段上拱拱肋两端头中心线之间连线。

(4)数据报验无误后,进行马固焊接。为避免仰焊,拱肋需进行一次翻身。

2.3现场焊接

现场安装各分段至钢拱肋合拢,分段接头焊接由拱脚向拱顶进行,焊缝需经超声波检测合格。

2.4现场环缝涂装

拱肋吊装合拢后,进行钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工。拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂要求应与其相邻表面一致,每道涂层均需进行质量自检和监理检查,直至合格。

3现场吊装

3.1吊装方案

根据刚拱桥结构特点及所处的地理环境,采用无支架缆索吊装方案进行施工。

缆索吊装系统由主索、跑车、起重索、起重滑车组、牵引索、起重及牵引卷扬机、锚碇、塔架、风缆等组成。

根据设计图纸及现场实际情况,拟定采用大型贝雷片拼装塔架,主塔和扣塔合一,且缆索吊装系统可整体横移。该方案具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点,已成功实践于十几个类似工程,因此本桥的缆索吊装系统按此方法予以实施。

主桥的吊装顺序为:吊装拱肋阶段→拱肋中接头焊接,拱肋合拢→吊装拱肋风撑钢管及肋间横梁,拱脚临时焊接封铰→灌注拱肋砼阶段→主拱拱脚外包砼及外包段拱上立柱浇筑→吊杆及横梁的吊装→安装横梁间小纵梁→主拱立柱横梁施工→桥面系安装。

3.2吊装施工

3.2.1拱肋安装前的准备

(1)检查构件的几何尺寸和预拼装情况,其误差满足规范要求和图纸设计允许范围。(2)检查起吊和扣挂点结构是否满足要求。(3)检查拱肋的断面尺寸、预埋件位置及其它质量评定情况,并复测,其允许偏差不超过有关规定。(4)核对安装程序,严格按通过审核的施工方案进行,确保施工有条不紊、安全稳妥进行。(5)清除杂物,并安装好有关测量和监控标志仪器。(6)对安装系统进行负荷运行试验,保证施工系统顺利安全运转。

3.2.2拱肋轴线的调

拱肋轴线、标高在整个吊装过程中由测量技术人员进行跟踪观测,使用扣挂系统和拱肋侧风缆对拱肋标高和轴线进行调节。

拱肋标高调节依靠调整扣索长度来实现,但是在安装过程中应尽量减少调索的次数,节约工期,控制结构的内力。

拱肋轴线横向偏位调节依靠调整拱肋两侧侧风缆长度来实现,当拱肋轴线偏向某一侧时,逐步放松该侧的拱肋侧缆风索,同时逐步收紧另一侧的拱肋侧缆风索。在调整轴线过程中,不断监测拱肋的轴线和标高,根据反馈回来的数据,再进行下一步调整,直至拱肋的轴线和标高均达到设计要求。

为了确保吊装施工的质量与安全,在吊装前应对拱肋、墩台、拱座进行检查,吊装前拱肋中线标定及其上下弦长的丈量。

3.2.4主拱吊装顺序

主拱吊装顺序先从上游拱右岸G3段→上游左岸G3段→上游右岸G2段→上游左岸G2段→上游G1段合拢。

主拱的连接节段吊装完成后,要进行法兰盘的对接及固定。下游拱吊装完成后,效验,检测各控制数据无误后,缆索吊塔架上移到上游拱轴线处吊装上游拱,节段的吊装顺序同下游拱肋吊装顺序。

3.2.5风撑和肋间横梁的吊装及焊接

因运输条件限制,风撑到现场需要进行拼装及焊接。

风撑的吊装顺序:拱顶D风撑→两侧B类风撑→两侧C类风撑→两侧A类风撑,全桥桥面以上两拱肋间共设五道风撑,风撑采用空钢管形式,其主管采用钢管。

由于风撑为空钢管,重量较轻,采用单跑车吊装。在支撑上设置临时吊耳,通过千斤绳与吊点连接;在斜撑上设置临时吊耳,通过倒链葫芦与吊点连接。风撑可从陆上起吊区起吊,也可以从驳船起吊。拱肋间的肋间横梁在风撑吊装及焊接完成后进行吊装及焊接。

主拱、风撑、及肋间横梁吊装完成后进行二期砼的施工。

3.2.6吊杆及横梁安装

(1)安装程序:吊杆的安装→横梁的安装→吊杆的张拉

(2)横梁及吊杆的安装顺序:吊杆及横梁1、1’→吊杆及横梁2、2’→吊杆及横梁3、3’→吊杆及横梁4、4’→吊杆及横梁5、5’→吊杆及横梁6、6’→吊杆及横梁7、7→吊杆及横梁8、8’。

(3)吊杆和横梁的安装

1)吊杆的安装

利用手锤、钻子、纱头对吊杆及横梁孔道的清理,清理孔道、垫板的垃圾、油污、混凝土。

①拆开吊杆两端锚头包装,检查整根吊杆螺纹部分与螺母配合时候旋入自由。吊杆下端的螺母旋出,待用,上端与连接头在桥面连接好。②吊装钢丝绳依次穿过螺母、矫正装置、拱肋预埋管下到桥面与连接头连接,钢丝绳的另外一端连接吊车的吊钩(或者卷扬机)。用吊车把吊杆吊起,从钢管拱预埋管自下而上穿入,尽可能置于预埋管的中心,及时摆正吊杆索的位置以防吊杆索刮碰损伤。吊杆露出上端锚头后,旋上端锚头螺母并拧紧。③吊带捆绑下端吊杆索体合适的位置,吊车吊起后把下锚头对准梁端预埋管自上而下穿入,吊杆索尽可能置于预埋管的中心,摆正吊杆索的位置以防吊杆索外层PE与预埋管口刮碰损伤。

2)横梁的安装

①吊杆横梁安装

吊装横梁前,将跑车距离调整为2m左右,将双点合并为单吊点。在横梁上预埋吊环或者采用捆绑方式吊装,若采用捆绑吊装,则需在横梁两端增设保护绳,防止吊装时捆绑绳滑移。横梁由驳船运至相应编号的吊杆下方,将驳船临时锚固之后,起吊至吊杆下方,将吊杆穿入横梁预设的吊杆孔中,最后将横梁起吊至预定标高,锁紧吊杆螺母,最后再松掉吊点。

②吊杆的张拉:吊杆安装后吊杆露出下端锚头后,安装矫正装置,旋下端锚头螺母并拧紧。

③小纵梁及立柱横梁的施工

A、小纵梁的安装方法及顺序

吊杆横梁间小纵梁的安装采用吊车配合,缆索吊起吊,手拉葫芦调节,调节到位置后定位点焊。然后在整体焊接。

小纵梁的吊装顺序依旧采用横梁吊装均匀加载的方法,从主桥两端上下游拱间均匀向桥中安装,安装过程中不能单侧拱边的小纵梁连续安装。

B、主拱立柱横梁的安装

立柱横梁采用吊车配合缆索吊吊装就位,然后调节尺寸及位置在进行焊接。安装顺序可依现场情况而定。

4结束语

梁吊装的节段划分、发运节段是安全运输的关键,而拱肋预拼可以很好地控制桥梁的成桥线形、端口几何形状和拱肋的尺寸精度、接口间隙及相邻接口的精确匹配,是必不可少的一个关键程序。节段现场焊接及拱肋吊装合拢后,对钢拱肋内外表面环焊缝、支墩部位及破损部位的补涂施工,是无支架缆索吊装施工质量得到保证的重要环节,是施工连续和安全可靠实施的保证。同时,支架缆索吊装施工方案具有拼装和拆卸速度快、成本低、安全可靠等优点,值得类似工程借鉴。