大跨度大吨位哑铃型钢拱肋跨河安装施工技术

2015-10-31陈晓锋

建材与装饰 2015年23期

关键词：系梁哑铃跨度

陈晓锋

（上海城通轨道交通投资开发建设有限公司　上海　201600）

大跨度大吨位哑铃型钢拱肋跨河安装施工技术

陈晓锋

（上海城通轨道交通投资开发建设有限公司上海201600）

本文以东靖路大跨度、大吨位哑铃型钢拱肋跨河大桥工程为例，在分析了工程的难点后，通过设置临时钢支架和辅助柱下系梁加固等工艺；并对陆上、水上支架和承载力的周密计算，确保了工程的质量和安全。

大跨度；跨河大桥；吊装；钢支架；拱肋；钢构件

1　工程概述

东靖路桥主桥上部结构为下承式钢管系杆拱桥，主桥跨度115m，矢高f=23m，矢跨比为1/5，理论拱轴线为二次抛物线，拱轴线方程为y=（4×f/L2）×（L-x）×x。拱肋共2片，为哑铃形钢管断面，每片拱肋主要尺寸为两个φ1200×16mm（18mm）钢管加两片同厚度连接缀板组成，拱肋内设加劲纵横肋和拉筋加强，拱肋总高300cm。拱高23m，两拱间距17.5m。钢管拱肋349t，钢管风撑133.2t。桥梁钢结构主要材料采用Q345q（C）钢材。东靖路桥跨越的现有赵家沟走向为由西偏北向东，目前河宽28m左右，桥梁与航道斜交30°，桥的南侧为西泾河。赵家沟的南侧，桥梁东侧的约800m2场地可为构件堆放、拼装的场地，桥梁两侧均可作为吊装机械作业的区域，吊机停放区域均为原状土。公路桥钢管拱肋最高吊点相对高度30m左右。东靖路桥上部钢结构形式及外形尺寸见图1。

图1　东靖路桥上部钢结构平立面图

2　施工技术难点分析

东靖路桥主桥为跨径115m下承式钢管混凝土简支系杆拱桥，拱肋矢高23m，拱肋采用哑铃形断面的钢管混凝土结构，高度3.0m，上下钢管直径1.2m，钢管壁厚18mm。单根拱肋总重达到175t。原设计方案中拱肋分7段进行吊装，拱肋单节最重达34t，安装高度最高达20m左右，安装场地中还需考虑28m宽赵家沟航道横穿，同时拱肋最终形成时对空间曲线要求又极高。因此对大吨位安装机械的选择、拱肋的临时固定等提出较高要求。主要有以下难点：

（1）设计分段的优化，最大限度的有利于施工质量的控制。

（2）支撑辅助柱的选择、稳定性要求高。

（3）大吨位安装机械的选择，拱肋安装顺序的合理选择。

（4）拱肋的临时固定，定位和最终拱肋竖曲线的形成。

（5）辅助柱下已完成系梁的加固要求。

（6）拱肋节段的现场焊接安装。

3　施工工艺

3.1拱肋分段规格、重量

原设计方案中将单片拱肋分为7段进行吊装，临时支撑柱要求在灌注完拱肋混凝土后，混凝土达到强度后拆除，以减少在混凝土灌注过程中拱肋的位移，最大限度的保证拱肋的线性，我们在实地勘察施工环境后，根据赵家沟河道位置，经与设计协商，实际每片拱肋分6段吊装，一方面减少了空中焊缝，保证了施工质量，另一方面也减少了临时支撑柱的数量，降低了施工成本。

3.2吊装选用

根据施工现场工况条件，以及需安装构件的重量、安装半径及高度，本桥梁主要钢拱肋系统构件采用如下吊机直接进行吊装：拱肋采用LTM1300/1型300t汽车吊进行吊装；风撑采用LTM1600/2型160t汽车吊进行吊装。

3.3拱肋吊装顺序（如图2）

图2　拱肋吊装顺序示意图

4　临时钢支架设置及受力荷载情况分析

4.1临时钢支架规格形式（如图3所示）

图3　临时钢支架规格形式

4.2钢支架设置

4.2.1缆风绳设置

缆风绳在地面或桥面的拉结固定时钢丝绳可以围圈，且必须牢固；上下两拉结点之直线与地面或桥面的角度不小于60°；避免现场施工机械的碰撞，且有醒目标志。两侧缆风绳采用10t手拉葫芦同步缓慢拉紧，长度视现场情况而定。

4.2.2拱肋临时固定

为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性，在每吊装一节段拱肋时，采用通过对称设置两道缆风绳来调整和控制拱段就位中线位置，减少拱肋自由长度，增大横向稳定。缆风绳采用对称布置，长度基本相同。拱肋标高定位完成后，通过两侧缆风绳进行垂直度校正，全部校正作业完毕，收紧两侧缆风绳后，松钩，如图4。

图4　拱肋临时固定示意图

4.3临时钢支架承载力计算

井架每一肢杆承载力：

N1=φAf=0.89×90.24×102×215

=1726.74kN=169.32t

式中：f——查《钢结构设计规范》表3.4.1-1：Q235，f=215N/mm2。整个井架承载力：N=N1×4=677.28t

4.4辅助柱下系梁加固措施

4.4.1陆上支架

在系梁辅助柱位置，两边腹板下加设两根580钢管支撑，系梁空腹处排架不拆除。拱肋安装阶段的辅助柱柱脚反力值最大值为760kN，单根钢管荷载为380kN。通过验算，强度、刚度、稳定性满足要求，故拱肋安装阶段，580钢管柱满足要求，如图5。

图5　系梁排架加固图

4.4.2水上支架

贝雷架上辅助柱反力值最大为46t，经于设计协商，跨河段20m跨度张拉过的系梁可以承担拱肋施工阶段辅助柱的反力。

5　钢构件吊装

5.1施工脚手的搭设形式和要求

（1）拱肋的哑铃型截面两侧为两根长竖杆，下端露出30cm连接横杆，上部伸出1.2m，除进行横向连接外，还须加设走道梯杆和两侧护栏。上述竖横连接架为1.5m一档，纵向加管连接，最上部为护栏管。

（2）走道两侧护栏须张拉密网，走道梯杆上铺设竹排。拱肋架两侧坡度部位的竹排上另设防滑木条，间隔0.25m一档。

（3）拱肋安装接缝两侧（中心向外各0.9m）搭设操作架，其底部由钢支架上搭出。

5.2拱肋构件的吊拼装

（1）施工顺序：拱脚预埋段安装→分段拱肋构件地面脚手架搭设→分段拱肋构件起吊就位及对位拼接→拱肋整体校正→风撑安装→焊接。

（2）分段拱肋吊装就位：

①拱脚段的预埋，将拱脚段上端接口位置投影到桥面，并竖立支撑，定出搁置标高。②临时钢支架的安装，根据拱肋在桥面的投影线及拱肋分段位置进行安装钢支架。支架顶部按计算标高数据焊好搁置杆，顶面中部设置千斤顶，作标高调整。钢支架上部四周以钢缆索固定，保持其垂直。③吊装拱肋节段，将分段拱肋的上节段接口搁置于下节段接口的靠码上，上端搁置于钢支架上，然后两侧挂以手拉葫芦收紧。下节口内的衬垫圈板如同上节口局部错位，使用钢凿锤击校正，最终将上口套进下节口的衬垫圈板，并用夹板同上下口的耳板连接紧固。当整体校正完毕后上端搁置点进行焊接固定。

5.3跨中合拢段的安装

（1）在拱肋侧向段安装过程中，每天早中晚要安排对两侧拱肋开口的测量和气温记录，分析掌握其温差变化数据。

（2）根据前一天的测量数据，对合拢段在地面进行修正。拱肋合拢段的安装安排在早晨八点前进行。