大跨度大体积钢箱拱吊装施工技术

2018-07-20付娜

价值工程 2018年18期

付娜

摘要：本文以新汴河虞姬大桥大跨度装饰钢箱拱施工为例，介绍了钢箱拱的吊装施工流程，在保证工程安全、质量及工期前提下，能够达到优化施工成本，积累施工经验，也为同类桥梁的施工提供了参考和借鉴。

Abstract： This paper takes the construction of the large-span decorative steel box arch of the Yuji Bridge of Xinbianhe River as an example， introduces the hoisting process of the steel box arch. Under the premise of ensuring the safety， quality and construction period of the project， the construction cost can be optimized and the construction experience can be accumulated. It also provides reference for the construction of similar bridges.

關键词：大跨度；钢箱拱；施工技术

Key words： large span；steel box arch；construction technology

中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）18-0136-04

1 工程概述

新汴河虞姬大桥位于安徽省灵璧县南，跨新汴河。起终点分别位于新汴河两侧大堤，与堤顶道路平交。桥梁起讫桩号为K1+000～K1+565.0，包括主桥、引桥，桥梁全长为565.0m。主桥装饰拱跨径布置为（80+200+80）m，全长为360m，拱圈采用双片钢箱，吊杆采用挤压式钢绞线拉索。全桥从立面上看为彩虹造型，从横断面上看配合风撑效果，呈门式造型。主桥概貌如图1-图2。

装饰拱由钢箱拱、钢纵梁、风撑、拉锁、纵梁横向连系杆件等组成。其中拱圈采用钢箱截面，拱圈宽度为2.0m，跨中拱圈高度为3.0m，拱圈上、下缘线为二次抛物线型，矢跨比为1：4.5，拱脚为抛物线与圆弧线的组合线性。中墩处拱底不设拱脚，采用球形支座支撑。横桥向全桥由双片拱圈组成，拱圈间距为24.8m，净矢高33.7m。双片拱圈间通过两片组合起来的门式风撑进行连接，保证拱圈的横向稳定性。钢纵梁梁高2.2m，宽1.7m。纵梁顶底板为14mm厚钢板，腹板为14mm厚钢板。钢纵梁顶底板均采用I型加劲肋，加劲肋高度为170mm。

2 工程难点

①吊装难度大。吊装难点在于大块结构现场起重高度高、吊装幅度大，吊装精度难以控制、合拢顺序的制定。

②安装必须精确。钢结构分块设计技术关键点在于结构分段数量多，合拢缝多，线形复杂，焊接变形量大，线形尺寸难以控制，现场安装时应严格控制定位精度。

3 吊装总体方案

吊装设备主要采用80t履带吊进行吊装、就位。吊装顺序为南北岸对称施工。预先按照设计标高和制定的支墩位置搭设钢管支架。钢管支架作为拼装拱肋的支撑体系，每四根钢管作为一个单独支撑体系，并通过横向和纵向连接系将支架连成整体，以增强稳定性。支架顶用钢板及工钢搭设操作平台，用枕木作垫梁，其上设置支撑和调节装置（千斤顶）。

安装按照如下步骤进行：安装边拱钢管支架→安装钢拱脚→安装边拱圈及其合龙段→安装边拱圈风撑→安装钢纵梁支架→安装钢纵梁及其合龙段→在钢纵梁上搭设中拱支架→安装中拱圈及其合龙段→安装中拱圈风撑→拆除钢管支架→安装吊杆及张拉→横向连系杆→全桥涂装。

4 拼装膺架设计

搭设支架为钢管立柱支架，边拱圈的钢管支架采用Φ246×14mm，材质为Q235的钢管，一个拱圈接头下有两根钢管立柱组成的一个组合柱，为确保钢管支架的稳定性，两根钢管桩之间采用Φ114×4mm的圆管进行连接。中拱圈及钢纵梁的钢管支架采用Φ246×14mm，材质为Q235的钢管。一个拱圈接头下有四根钢管立柱并组成一个组合柱，为确保钢管支架的稳定，钢管之间采用Φ114×4mm钢管做成斜拉撑进行连接。膺架设计经安全结构计算满足要求。

膺架搭设完毕后，需进行预压试验。考虑若用沙袋做为预压荷载单元体，工程量过于浩大，且工期偏长，经仔细计算，决定采用拱的预制件作为预压荷载单元体，以沙袋为辅施行预压。预压观测主要包括支架失稳、支架沉降、梁体挠度三部分。实际观测中，支架失稳现象不明显，支架沉降符合要求。

5 吊装施工

5.1 吊装方法

为了保证钢拱圈组装时成型线条流畅光滑、工地架设尺寸到位，拱肋在加工厂制作时，采用专用胎架进行厂内卧拼，以防止拱肋的扭曲，经“三检”满足设计要求的线型后方可出厂运送到施工安装现场。卧拼时在节段口设置定位法兰限位，以便于桥位安装。

钢拱圈采用分段安装成拱的方法施工，拱肋吊装采用80t的履带吊在梁上及地面起吊每一节拱肋的方法逐节段拼装。

履带吊通过吊耳（吊耳在出厂前已焊好）缓慢吊起拱圈节段至支架上端，然后下放拱圈节段直到与托板快要接触，先用导链调整好拱肋角度，再通过全站仪进行测量定位，校核拱肋位置，用千斤顶进行微调。拱肋节段调整到设计安装精度后，用托板顶紧拱肋，拱肋与限位架之间的空隙用钢楔塞紧，然后拱肋底端与上一节段顶端临时点焊。

合龙段在加工时预留了150mm富余量，吊装要选择好合龙时间及合龙温度（10-20℃之间）。

风撑及纵梁顶部对称焊有二个吊耳，吊装使用二根同长度钢丝绳。横撑用80t履带吊起吊，吊装到位后，将横撑短接头与拱肋连接起来，随即进行点焊固定。

5.2 吊装顺序

目前钢拱圈已分为106个节段加工，拱脚加工完成后运输至现场安装，其余钢拱圈节段（除合龙段）按照设计图中的施工拱轴线在工厂进行了试拼。钢拱圈、钢纵梁节段接口均已避开吊杆位置，制作拱圈时，每段拱圈、钢纵梁及风撑已焊了吊耳，安装后割掉并打磨平整，进行防腐涂装。钢拱圈及风撑安装按以下顺序进行：

拱圈、钢纵梁及风撑安装顺序：BS1、BS11节段→BS2节段→BS10～BS7、BS3～BS5节段→BS6节段（合龙段）→边拱圈风撑节段→BS0节段→Z1～Z2节段→Z3～Z4节段→Z5～Z6节段→Z7节段（合龙段）→S0～S1节段→S2～S3节段→S4～S5节段→S6～S7节段→S8～S9节段→S10～S11节段→S12～S13节段→S14节段（合龙段）→中拱圈风撑节段。

5.3 吊装流程

5.3.1 边拱圈安装流程

边拱圈共48节段，风撑10节段，技术交底—→定位放线—→钢支架搭设—→安装钢拱脚—→多节段组装—→吊装大节段—→吊装合龙段—→风撑待边拱圈合龙后安装—→监理验收。（图5）

5.3.2 钢纵梁安装流程

钢纵梁划分30节段，安装步骤如下：技术交底—→定位放线—→支架搭设—→将钢纵梁吊至钢管支架上拼装—→线形调整、监理验收—→环缝对接—→同样方法安装第二片钢纵梁—→吊装合龙段。

5.3.3 主拱安装流程

主拱分58个节段，先吊装两边56个节段，56节段分为28个吊装单元，最后吊合龙段。风撑和钢拱同步施工。临时钢管支架跟着钢拱安装的进度同步搭设。具体安装步骤如下：技术交底—→定位放线—→进行支架搭设—→將2节段钢拱拼装焊接整体后吊至钢管支架上拼装—→测量定位精调、监理验收—→环缝对接—→同样方法安装第二大节段钢拱—→风撑同步施工—→吊装合龙段。

6 钢拱圈测控流程

钢拱圈测控流程图见图8。

架设安装测量点标记在工厂制造时就应设置好，测量点放置在距拱肋上、下弦节段端头拱胸5cm处，用样冲和油漆作标记。合龙段施工是拱肋拼装的最后一个环节，是拱肋线形控制的重点，在安装前应准确测量合龙口的长度是否在允许误差内，且应注意温度对拱肋的影响，便于顺利合龙。

7 支架拆除

待全桥安装焊接完成后，进行钢管支架的拆除。首先拆除支架顶的千斤顶、垫梁等，使支架与钢拱圈分离，最后拆除支架组合柱。拆除顺序应遵循先装后拆，后装的先拆原则。由中间向两侧依次拆除。

拆除顺序为：拱段上端与支撑结构的切割拆除—→焊瘤部位的补焊和打磨施工—→拆除该支撑揽风绳的下端固定点，切割支撑钢管下部的定位螺栓。

吊车卸落过程中，施工人员应配合拉住钢管支撑的揽风绳，直至钢管支撑平稳放置到地面，随后进行钢管支撑管的分解工作。

8 吊杆安装与张拉

吊杆安装在钢拱圈、钢纵梁、风撑施工完成并达到设计要求后再进行施工。吊杆拉索为工厂内施工的成品，使用汽车吊安装就位。安装时，吊杆的上端冷铸锚头需穿过上锚箱球型支座卡紧，随后使用螺母锁紧；下端需穿过下锚箱索道管，同样用螺母锁紧。最后进行两端对称张拉，直至到达设计值。

9 结束语

目前我国处于交通建设的蓬勃发展时期，钢拱桥凭借其造型美观、跨越能力强等优点，近年来在交通工程中的应用越来越多，跨径也越来越大。该项目通过对200m钢箱拱吊装施工技术的研究，解决该景观桥施工过程存在的各种难题，确保项目顺利完成。

参考文献：