下承式尼爾森體系鋼管混凝土拱橋施工安裝技術(shù)

徐錦良

(北京市公聯(lián)公路聯(lián)絡(luò)線有限責(zé)任公司，北京 100161)

1 工程概況

本工程原有的兩座框架橋分別為6.5～9～6.5 m三孔、6.8～8～6.8 m三孔鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。建于1981年，現(xiàn)已使用37年。兩座橋改造后的下部結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)完全一致。采用1～56 m雙線簡支拱橋，全橋長68.31 m。雙線T型橋臺(tái)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。主梁為梁拱組合體系結(jié)構(gòu)，線路兩側(cè)各對(duì)稱設(shè)置一道邊縱梁，縱梁橫截面為矩形截面，縱梁間由橋面板進(jìn)行連接。拱管為鋼管結(jié)構(gòu)，雙拱管體系。本工程中尼爾森簡支鋼拱下錨板、鋼拱肋、剛性斜吊桿安裝精準(zhǔn)安裝是工程的難點(diǎn)，本文針對(duì)尼爾森體系剛性斜吊桿安裝過程中精度控制難度大的問題，從加工制作開始探索出一套成熟的剛拱肋剛性斜吊桿安裝技術(shù)，保證了施工質(zhì)量，縮短了工期，降低了成本。

2 精準(zhǔn)安裝控制技術(shù)

2.1 鋼拱肋制作技術(shù)

剛拱肋剛性斜吊桿簡支拱橋施工的關(guān)鍵在于確保每片受力拱體系的拱肋、上錨固板、下錨固板及剛性斜吊桿的軸線處于同一平面上，這就需要從拱肋、錨固板制作，下錨板安裝，拱肋預(yù)埋段安裝，其余拱肋安裝，吊桿安裝這些眾多環(huán)節(jié)共同控制。

鋼結(jié)構(gòu)制作前需深化設(shè)計(jì)圖紙，畫出制作軸線，工廠制作過程中嚴(yán)格把控每一段拱肋，每一個(gè)下錨固板，每個(gè)吊桿按照設(shè)計(jì)軸線制作。

構(gòu)件進(jìn)廠后組織技術(shù)人員對(duì)所有構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)測，發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)不符的點(diǎn)位及時(shí)與廠家溝通改正。

剛拱肋及下錨固板安裝前，先建立精確的平面坐標(biāo)系，將擬安裝的構(gòu)件軸線點(diǎn)準(zhǔn)確畫在平面圖中，每次剛拱肋及下錨固板安裝均采用全站儀精確放線并采用有效支架固定。

2.2 拱肋安裝技術(shù)

(1)預(yù)埋段拱肋安裝

首先采用支架法進(jìn)行初步穩(wěn)固，然后利用四個(gè)控制點(diǎn)三維坐標(biāo)定位拱肋空間位置，定位完畢后在拱肋下部與支架橫梁相接處焊接限位鋼筋防止傾斜的GL1向下滑動(dòng)，同時(shí)在支架橫梁上緊貼剛拱肋兩側(cè)焊接限位工字鋼，防止GL1橫向移動(dòng)。通過這種方法達(dá)到精準(zhǔn)控制的目的。

預(yù)埋段拱肋(下文簡稱GL1)設(shè)置工字鋼支架對(duì)其進(jìn)行固定，支架搭設(shè)在主梁底模上，采用I28a工字鋼作為受力支柱和橫桿，采用I12工字鋼作為拱肋限位立桿。立柱上下兩端分別焊接一片400 mm×400 mm×16 mm鋼板。支架所有構(gòu)件的尺寸均預(yù)先計(jì)算準(zhǔn)確并按照方案中的位置安放。

(2)其余拱肋安裝

其余拱肋安裝控制采用相似的方法，通過設(shè)置一種附帶標(biāo)高和平面限位裝置的支架控制拱肋的空間位置。

精度控制的關(guān)鍵點(diǎn)為線形(標(biāo)高)控制和“軸面(位置)控制”，線形控制是通過設(shè)置支架及限位墊塊對(duì)拱肋標(biāo)高進(jìn)行控制來實(shí)現(xiàn)；“軸面控制”首先是確保下錨固板精準(zhǔn)對(duì)位設(shè)計(jì)軸面，然后以本片拱肋體系的下錨固板軸面作為基準(zhǔn)軸面，利用經(jīng)緯儀或全站儀定位對(duì)應(yīng)拱肋及上錨固板軸面，達(dá)到精確控制的目的。

①標(biāo)高控制：吊車起吊待安裝拱肋置于臨時(shí)支架上，用水準(zhǔn)儀測量，分別控制本節(jié)段拱肋下管口與上一節(jié)拱肋的上管口對(duì)準(zhǔn)，本節(jié)段拱肋上管口標(biāo)高與安裝標(biāo)高一致，完成標(biāo)高控制后，在拱肋上、下管口的下方安放支撐小工字鋼臨時(shí)支墊。

②“軸面控制”：經(jīng)緯儀架設(shè)在下錨固板軸線上，控制待安裝拱肋上的下錨固板軸線點(diǎn)與下錨固板軸線一致。完成軸向控制后在待安裝拱肋兩側(cè)焊接定位工字鋼永久固定剛拱肋。

3 控制安裝過程

(1)剛拱肋拼裝架設(shè)前，應(yīng)對(duì)橋墩軸線、高程、中線及跨距等進(jìn)行復(fù)測，偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)方可架設(shè)，首先在橋面上放出橋梁中心線、拱肋軸線投影和拱腳臨時(shí)支架立柱中心點(diǎn)的位置，確認(rèn)臨時(shí)支架的預(yù)埋板位置無誤后，利用80 t汽車吊安裝1#～3#拱肋臨時(shí)支架。最遠(yuǎn)回轉(zhuǎn)半徑20 m桿長選用24 m額定起重量為4.5 t重量為2.6 t滿足吊裝要求。

(2)采用80 t汽車吊吊裝拱肋GL2。吊裝前首先將拱腳GL1接口位置上的1個(gè)點(diǎn)作為測量控制點(diǎn)，然后利用全站儀、吊錘等工具對(duì)GL1的接口位置、高度、軸線等進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)無誤后，利用80 t汽車吊將拱肋GL2吊裝至1#、2#臨時(shí)支架上，根據(jù)兩肋間距、跨間距離、拱軸線坐標(biāo)將拱肋GL2就位，并精確測量吊桿位置，確認(rèn)無誤后，臨時(shí)連接GL1與GL2拱肋節(jié)段，并用臨時(shí)支撐將兩跨GL2拱肋連接起來。吊裝回轉(zhuǎn)半徑6 m，桿長選用18 m，額定起重量為34.3 t，構(gòu)件重量為11.6 t，滿足吊裝要求。

(3)采用同樣方法吊裝拱肋GL3。吊裝回轉(zhuǎn)半徑13 m，桿長選用24 m，額定起重量為12.5 t，構(gòu)件重量為9.3 t，滿足吊裝要求。

(4)在溫度相對(duì)穩(wěn)定的條件下，測量合攏段GL4間距，并配切拱段，之后吊裝合攏段GL4。在兩肋間距、跨間距離、拱軸線坐標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求的條件下，焊接全橋拱段。

(5)焊接完成后，報(bào)驗(yàn)，探傷，監(jiān)測合格后，澆灌混凝土，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，拆除臨時(shí)支架，安裝吊桿，吊桿均分為兩節(jié)進(jìn)行安裝，采用汽車吊散裝即可。

3 結(jié) 語

薄橋面板槽型梁與尼爾森體系鋼管混凝土拱肋剛性斜吊桿相結(jié)合的簡支拱結(jié)構(gòu)在工程中得到成功應(yīng)用，本文主要成果如下：

(1)基于尼爾森拱的特殊結(jié)構(gòu)形式，針對(duì)性提出尼爾森體系上下錨固板、剛拱肋、剛性斜吊桿結(jié)構(gòu)安裝的“軸面控制”理論與方法，并成功進(jìn)行了實(shí)踐應(yīng)用與驗(yàn)證。

(2)提出并驗(yàn)證尼爾森體系上、下錨固板，剛拱肋，剛性斜吊桿安裝控制最大允許誤差為1 mm。