中铁九桥工程有限公司江西九江332004
摘要:随着交通的发展,跨河钢桁梁桥的修建越来越多,如何快速、安全、经济的完成该类桥梁的架设施工是桥梁建设中的关键技术。盐城市S328线通榆河大桥,为单跨简支梁钢桁梁,总长度75m,总重量约为640t,该桥选用多点支承浮托法进行钢桁梁架设安装。本文具体介绍了浮托顶推架设过程中关键结构如滑道、顶推装置、临时支墩、水中浮墩的设计,浮托架设的施工步骤,对类似工程有借鉴意义。
关键词:钢桁梁;多点浮托;架设;施工技术
1工程概况
盐城市S328线通榆河大桥横跨通榆运河,水面宽度约85m,最大水深约8m,目前该段运河为三级航道,且为S328省道与G204国道交界处。通榆河大桥全桥的桥跨布置为(3×16)+75+(3×16)m,全桥为171m。主桥为长度75m的单跨简支梁钢桁梁,总重量640t。主桥主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系,节间长度7.4m,主桁高度10m,两片主桁中心距13.7m。
图1通榆河大桥主桥桥型布置(单位:cm)
2总体施工方案
由于本桥横跨通榆河,航道运输繁忙,为不影响通航,考虑到方案的可行性和可操作性,根据安全、经济、可靠的原则,本桥钢梁安装采用支架托梁上拼装、多点浮拖架设的方案。
在通榆河东侧桥位处搭设钢管支墩,支墩上沿主桁中心线设两道通长托梁(钢梁拖拉行走时,托梁作为下滑道);钢梁在托梁上全部拼装完毕,钢梁下弦底面安装拖板船(钢梁拖拉行走时,拖板船作为上滑道),并将拖板船固定在下弦上;上下滑道间为铸钢滚杠,卷扬机拖拉钢梁在下滑道上行走;钢梁前端走出下滑道3个节间后,浮船排水就位,钢梁落在浮船支墩上并与之固定,然后钢梁在水中浮拖行进;到达西侧主墩后,钢梁E0′落在支墩上,浮船压水退出。
3主要施工设施
3.1滑道
钢梁行走的轨迹即为滑道,带动钢梁行走的为上滑道拖板,与钢梁下弦杆固接,为钢梁和上滑道行走提供的轨道为下滑道,上下滑道间设滚动装置。本桥钢梁浮拖架设施工采用短上滑道拖板、通长下滑道,上滑道采用专门加工的钢制短拖板,下滑道采用通长的型钢梁,上下滑道间采用圆钢滚杠;上滑道与钢梁固定后,通过滚杠即可在下滑道上行走。
(1)上滑道
上滑道拖板装置高12cm,主要由盖板和滑板组成。盖板上布置螺栓孔,通过锚固拉杆可将拖船与钢梁固定。滑板两头各设一圆弧过度段,以便于滚杠进出。
图2上滑道结构示意(单位:mm)
(2)下滑道
下滑道主要三部分组成:通长型钢托梁、支墩和基础。托梁采用3根并行H400×300mm型钢;支墩为钢支墩,支墩顶主要采用2至4根并行30b工字钢分配梁,分配梁下主要为φ325×10mm钢管柱(桩);基础采用无筋混凝土扩展基础。
图3下滑道布置(单位:cm)
3.2浮船支墩
(1)浮船
本桥浮拖施工浮船采用运输铁驳,总长44.50m,满载水线长43.20m,最大船宽9.00m,型深2.95m,最大船高5.00m,空载吃水0.54m,满载吃水2.35m,满载排水量752t,空载排水量152.70t。
铁驳船舱容积800m3,最大排水体积900m3。为了防止舱内压满水时水的大体积流动,并利于浮拖施工时调节舱内压水量,船舱内用钢板隔成4个区,各区之间舱内水不串流。
(2)托架
浮船支墩采用型钢托架形式,按主桁中心线宽度,在船舱内对称布置两个支墩,中心距离13.7m。
图4浮船支墩布置(单位:m)
每个支墩顶为纵横向布置的工字钢分配梁,横向采用2组2I40b工字钢,纵向在单排支墩顶采用2I40b工字钢;纵向每组分配梁下设4根钢管柱,这样每个支墩下8根钢管柱,另为保证浮船支墩的横向稳定性及整体性,在两支墩之间再设一排钢管(4根),该钢管与支墩钢管之间用槽钢联结;钢管柱座于舱底沿船龙骨布置的工字钢分配梁上。
3.3拖拉设备
拖拉设备采用25t单筒慢速卷扬机一台,每分钟0.6m;卷扬机布置在拼梁对岸新桥引桥5#墩墩顶箱梁上,并位于钢梁中心线的延长线上;新桥东侧引桥浇筑时,在箱梁中腹板两侧预留孔洞,卷扬机锚固钢丝绳由预留孔洞穿出,呈八字形锚于混凝土地龙上;混凝土地龙截面尺寸2m×2m,长3m,地龙内埋设钢管,锚拉索即捆扎于钢管上,并从地龙角隅处露出。
图5地锚布置示意(单位:cm)
钢丝绳选用直径46mm的纤维芯钢丝绳;上、下滑道间滚杠选用直径为100mm的ZG45Ⅱ圆铸钢,根据计算拖拉时每个拖船下布置6根滚杠,滚杠中心间距为30cm,可以满足滚动要求。为有效控制拖拉过程中钢梁的惯性运动,在拖拉主牵引卷扬机对面设置防溜设施,防溜设施采用额定静拉力与主牵引相同的卷扬机,卷扬机后设相同锚碇。同时为了调整浮拖过程中钢梁中线偏差,在浮船四个角上各设一台5t卷扬机,并在岸上适当位置处设置桩龙。
3.4落梁支墩
前十节钢梁浮拖施工到位,后四节钢梁支架拼桩完毕,整孔钢梁形成后,才能进行落梁。
落梁采用钢支墩配合大吨位千斤顶进行。每个盖梁上设置四个支墩,每个支座上各设置一个,横梁底面靠近支座顶梁处各设置一个。支座上钢支墩称为主支墩,横梁下的钢支墩称为副支墩,千斤顶放置在副支墩上。
图6落梁支墩布置
钢支墩采用由φ400×10mm钢管加工成的钢管节段组成,一般钢管节段高30cm,调节段高15cm,钢管节段顶、底面均焊接700×700×16mm的方形A3钢板,上下钢板严格平行,钢板上开有螺栓孔,以便钢管节段的连接。千斤顶采用4台200t大行程预应力施工用千斤顶。
落梁前,先将钢支墩搭设好,本桥钢梁浮拖架设施工落梁高度为100cm,主、副钢支墩只需4个钢管节段,高度需要调节的可使用高度15cm的调节段调节。钢管节段间由螺栓连接,支墩接触面用土工布隔开,以防支墩滑移。为保证钢支墩的稳定性,主、副支墩用[10槽钢连接起来,同时在盖梁上预埋有锚固筋,钢支墩通过φ16圆钢拉杆与锚固筋连接,确保钢支墩的稳定性。
4钢梁浮拖施工步骤
(1)向浮墩船舱内压水下沉,使浮墩顶部低于梁底30cm左右,浮墩移至钢梁下部,对准第3个节点,按预先计算的排水量逐步抽出舱内压水,托起钢梁前端,为3号支点提供所需的顶升力,后端滑道上各支点仍继续负载。
(2)钢梁及导梁整体向前顶推一个节间,拆除一个节点的圆钢滚杠,使该节点脱空,此时浮船支点荷载增加,需根据计算排出一定的压舱水。
(3)重复上述步骤,每脱空一个滑道节点同时需排出一定压舱水,直至钢梁浮运到位。
(4)钢梁浮运到位后,浮墩船舱内压水下沉,解除浮墩与钢梁的约束,移开浮墩,完成浮运作业。
5落梁
整孔钢梁形成后,才能进行落梁,本桥钢梁下落高度为300cm。落梁采用钢支墩配合大吨位千斤顶(采用4台200t预应力施工用千斤顶)进行。每个盖梁上设置四个支墩,两个支座上各设置一个,横梁底面靠近节点处各设置一个。支座上钢支墩称为主支墩,横梁下的钢支墩称为副支墩,千斤顶放置在副支墩上。落梁时两端交替进行,即一端落下一段,然后落另一端,不能两端同时落梁,每次落梁两端高差不得超过20cm。
6结语
该桥采用浮托法架设主桥钢桁梁,采用多支点拖拉,可选用排水量较小的浮船,适合通航能力受限的航道。所用设备简单,操作方便,不污染河水,不损坏河堤,施工封航时间短,对航运干扰小。上、下滑道间采用圆钢滚杠接触面,顶推水平力较小,采用慢速卷扬机拖拉,设备轻型简便。采用结构分析计算软件建立工况分析模型,在顶推过程中实时监测钢桁梁线型、支架位移,比照计算软件分析结果,及时调整顶推状态及浮船水量,保证钢桁梁线型符合要求。主要工序如钢桁梁组拼、驳船托架可以平行作业,有利于缩短工期。该方法成本投入低,施工效率高,易于推广。
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