大跨鋼箱系桿拱橋吊裝控制技術(shù)研究

趙東黎

摘? 要：結(jié)合大跨鋼箱系桿拱橋吊裝實(shí)際工程，探討了大跨度拱橋主要施工方法基本原理及其特點(diǎn)，對(duì)比分析了不同施工方案設(shè)計(jì)對(duì)于施工質(zhì)量保障、工程施工風(fēng)險(xiǎn)控制和施工進(jìn)度控制方面的重要意義。

關(guān)鍵詞：大跨度;拱橋;吊裝工程;變形控制

中圖分類號(hào)：U448? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0153-02

Abstract： Combined with the actual project of hoisting large-span steel box tied arch bridge， the basic principle and characteristics of the main construction method of long-span arch bridge are discussed. The significance of different hoisting scheme design for construction quality assurance， construction risk control and construction schedule control is compared and analyzed.

Keywords： long-span; arch bridge; hoisting work; deformation control

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)快速發(fā)展，公共交通事業(yè)得以快速發(fā)展，施工難度高、工程量大的橋梁工程大量修建。拱橋造型優(yōu)美、建造歷史悠久，是橋梁體系中應(yīng)用最為廣泛也最重要的體系之一[1]。在新工藝和新技術(shù)的支持下，拱橋憑借其優(yōu)良的受力性能和高效的材料利用率，在更大跨徑和更大規(guī)模的橋梁工程建設(shè)中大量應(yīng)用。然而，拱橋工程施工技術(shù)多種多樣，合理的選擇施工方法不僅能夠確保工程建設(shè)的安全性，還是工程建設(shè)進(jìn)度的重要保障[2-4]。對(duì)此本文針對(duì)大跨鋼箱系桿拱橋施工技術(shù)進(jìn)行研究，在總結(jié)和分析常用施工技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以實(shí)際工程為案例進(jìn)行分析。

1 大跨拱橋主要施工方法

大跨拱橋建設(shè)工程中最重要的環(huán)節(jié)之一就是橋梁安裝技術(shù)。正如我國(guó)學(xué)者所指出的，100m和1000m的拱橋在設(shè)計(jì)方面難度相差不大，而施工方面難度的差別就非常懸殊[5]。根據(jù)橋梁工程具體情況選擇合理、恰當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)是決定橋梁工程能否安全有序?qū)嵤┑年P(guān)鍵。全面、系統(tǒng)掌握大跨拱橋的主要施工技術(shù)特點(diǎn)及其控制要點(diǎn)[6]，是施工技術(shù)篩選和應(yīng)用的重要前提和保障。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于大跨拱橋的主要施工方法有支架施工法、轉(zhuǎn)體施工法、懸臂拼裝法和纜索吊裝法。

1.1 支架施工法

支架施工法是指在支架上澆筑或拼裝橋梁結(jié)構(gòu)的方法，具體過(guò)程包括按照拱肋設(shè)計(jì)線形施加預(yù)拱度，并據(jù)此完成支架的拼裝，待支架拼裝就位再進(jìn)行成拱拼裝和焊接的方法。支架施工法主要適用于拱肋到地面距離較小，或者橋下無(wú)水及水量較小的良好施工條件中，即對(duì)施工場(chǎng)地地形、地基條件等有著較高的要求，這也導(dǎo)致該方法適用性受到一定限制。由于該方法在實(shí)施過(guò)程中對(duì)拱肋進(jìn)行分段施工，各施工段拱肋長(zhǎng)度相對(duì)較小，可以省去大型吊裝設(shè)備的應(yīng)用;同時(shí)，由于支架是依據(jù)拱肋設(shè)計(jì)線形進(jìn)行安裝的，因此，拱橋的拱軸線可以得到較好控制。然而，較多的拱肋接頭通常造成較大的焊接工作量以及較長(zhǎng)的施工工期。

1.2 轉(zhuǎn)體施工法

轉(zhuǎn)體施工法是指與橋梁軸線形成一定角度搭設(shè)支架，在該位置完成澆筑或拼裝后，借助滑道和轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)將結(jié)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)合龍就位的施工方法。該方法主要用于跨越深谷急流、通航通車不中斷的大跨徑的單孔或多孔橋梁施工。此外，該方法還具有材料使用率高、設(shè)備使用量少以及施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備與轉(zhuǎn)動(dòng)能力的確定是該方法的關(guān)鍵技術(shù)所在。在橋梁轉(zhuǎn)體時(shí)，必須確保結(jié)構(gòu)平衡不發(fā)生傾覆，同時(shí)還要保證錨固體系的穩(wěn)定可靠。

近年來(lái)，該施工方法在我國(guó)多座重要橋梁工程中得以應(yīng)用，例如，張呼客運(yùn)專線興和特大橋跨張集鐵路連續(xù)梁、河北保定樂(lè)凱大街南延工程轉(zhuǎn)體斜拉橋母橋、周南高速公路上跨京廣鐵路橋體以及新成昆鐵路沙壩安寧河特大橋均采用轉(zhuǎn)體施工法成功合龍。

1.3 懸臂施工法

根據(jù)拱肋節(jié)段澆筑工序的不同，懸臂施工法可以分為懸臂拼裝施工法和懸臂繞筑施工法，其中，懸臂拼裝施工法是指將預(yù)制拱肋節(jié)段運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后由兩端向跨中逐節(jié)段對(duì)稱拼裝的施工方法，懸臂繞筑施工法是指利用向前移動(dòng)的掛籃從橋梁兩端向跨中逐段澆筑混凝土直至合龍的施工方法，故通常又被稱作無(wú)支架平衡伸臂法或掛籃法。懸臂施工法是一種結(jié)構(gòu)自架設(shè)施工方法，避免了吊塔和纜吊系統(tǒng)，影響范圍相對(duì)較小，且安全可靠，但該方法工期大都相對(duì)較長(zhǎng)。

1.4 纜索吊裝施工法

纜索吊裝施工法是指通過(guò)由主索、扣索、吊機(jī)、扣塔、風(fēng)纜索等組成的纜索吊裝系統(tǒng)將拱肋逐段吊裝到預(yù)定位置的施工方法。由于該方法是一種無(wú)支架施工方法，可以用于跨越深大峽谷或深水區(qū)時(shí)大型施工機(jī)械無(wú)法進(jìn)場(chǎng)的拱橋施工。為了保證拱肋空中對(duì)接的準(zhǔn)確性，通常要求對(duì)拱軸線進(jìn)行高精度的線性控制，但由于該方法在具體應(yīng)用過(guò)程中需要將拱肋分段處理，這就造成施工質(zhì)量和進(jìn)度控制難度有所增大。

2 工程案例

2.1 工程概況

金雞達(dá)旦河大橋位于G4216華坪至麗江高速公路大理連接線（麗江段）K74+025處，為跨越達(dá)旦河及二級(jí)道路所設(shè)，是整條路線的控制性工程之一。橋位處河流為魯?shù)乩娬拘钏蜎](méi)區(qū)，河面寬200m左右，河水深30余米，兩岸地勢(shì)較陡。主橋及永勝岸引橋平面位于直線上，大理岸引橋平面位于曲線上，主橋采用下承式鋼箱拱肋系桿拱，拱肋理論計(jì)算跨徑265m，拱軸線為懸鏈線，矢高53m，矢跨比115，拱軸系數(shù)為1.3。

2.2 吊裝方案

鋼箱拱肋的架設(shè)采用纜索吊機(jī)懸臂拼裝，千斤頂、鋼絞線斜拉扣掛法固定，合龍后松扣索的施工方法。拱肋節(jié)段為單肋單節(jié)段安裝?？傮w施工方案：在總拼場(chǎng)按設(shè)計(jì)要求確定的拱肋節(jié)段分段制作，并在胎架上進(jìn)行預(yù)拼，預(yù)拼線型合格后將各個(gè)節(jié)段采用運(yùn)梁臺(tái)車運(yùn)至橋位處，采用可移動(dòng)索鞍式纜索吊機(jī)從永勝岸向跨中依次對(duì)稱交錯(cuò)架設(shè)。第一段拱肋與拱座固結(jié)，拱座與支墩之間鉸接。以后每扣掛一段立即與前段固接。除跨中合龍段外，每個(gè)節(jié)段均作為一個(gè)扣段，以高強(qiáng)度鋼絞線作扣索，并利用千斤頂和錨具進(jìn)行鎖定。當(dāng)上下游同一節(jié)段安裝就位后，布設(shè)側(cè)向纜風(fēng)繩，收緊后調(diào)整線型，吊裝過(guò)程中，每個(gè)節(jié)段架設(shè)完畢后，下一節(jié)段安裝前均需通過(guò)扣索及纜風(fēng)索來(lái)調(diào)整拱肋前端端點(diǎn)的空間坐標(biāo)，以確保鋼管拱肋的幾何線形。施工至合龍段時(shí)，全面測(cè)量并調(diào)整拱肋軸線線形，選擇適宜的合龍溫度進(jìn)行合龍施工。

纜索起重系統(tǒng)纜索起重系統(tǒng)由承重主索、起吊系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)及吊塔等組成。施工采用塔扣一體可移動(dòng)索鞍式纜索吊機(jī)。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)支架纜索吊機(jī)懸臂拼裝斜拉扣掛法作為拱橋施工的一項(xiàng)成熟技術(shù)，目前已被國(guó)內(nèi)外多座大跨度拱橋拱肋安裝施工所采用。與傳統(tǒng)的拱橋拱肋架設(shè)方法相比，采用斜拉扣掛法施工時(shí)，容易利用扣索對(duì)拱肋進(jìn)行標(biāo)高和內(nèi)力的調(diào)整，施工控制方便。由于斜拉扣掛法施工時(shí)，可采用先合龍后松扣索的施工方法，使得拱肋合龍難度與分段吊裝的段數(shù)無(wú)關(guān)。

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