[大跨度单支撑面系杆拱桥钢箱拱吊装方案]世界著名大跨度建筑

摘 要:庄河市干沟大桥位于庄河市环城路东段跨越庄河段,大桥为下承式、单支撑面系杆拱桥,桥长272m,拱肋净跨247.0807m,矢高为55.5m,是目前国内同类桥梁跨径最大者。钢箱拱总重3500吨,加工采用节段场内加工,现场拼装为三段的施工技术,每段重量为1150吨,安装利用塔架吊装系统,采用竖转提升施工技术。关键词:单拱肋;钢箱拱;竖转提升中图分类号: TD214+.2 文献标识码:A桥型总体布置见图1。1吊装施工1.1施工工艺过程1.1.1技术准备1.1.1.1会审整体提升施工方案,进场前报相关方予以审批。1.1.1.2制定整体提升等各项技术、质量指标要求,并配以相应保证措施。1.1.1.3机械设备、材料准备。(1)进场前所有设备进行检验,并做空载联机调试。检验、调试内容参照我国千斤顶、油泵出厂试验标准并结合实际工况进行检验。(2)对于提升中需要用到的特殊机具,预先加工准备妥当,设备易损件做好备用件。(3)锚夹具是液压提升系统的关键,必须严格检查,确保其夹持性能良好。(4)起吊用钢绞线做母材抗拉强度试验,下料左右旋各一半,并做标识;钢绞线不得有弯折、散股现象,不得受到机械或过电损伤等。钢绞线采用砂轮机下等长料,端头去毛刺;场地要求平整干净,确保下好的钢绞线表面保持清洁。(5)泵站液压油必须符合设计要求且经过滤油机过滤。1.1.2起重塔架施工1.1.2.1基础:每个塔架基础用2*16根φ425*10钢管桩构成,钢管桩采用120T的震动打桩锤打入持力层,确保每根桩的承载力不小于100t。钢管桩上部穿过现浇混凝土箱梁,高出桥面30cm。浇注箱梁时,钢管桩与箱梁预应力冲突时,将钢管割洞让预应力穿过,然后将钢管进行抱瓦补强,并将穿梁段钢管内浇注混凝土加固。对于无法穿梁的钢管桩采取在梁底用2cm钢板顶紧。箱室内同心位置加钢管,箱室内所加钢管上下口均用2cm钢板封闭焊接,并用100t螺旋千斤顶使钢管上下面与混凝土面顶紧。梁面亦在同心位置用钢管(与箱室内钢管处理方法相同)使之与混凝土面及H型钢顶紧。梁底钢管桩间距较大处,采用在扩大基础上搭设步距为30cm*30cm的碗扣架、25#工字钢及100吨螺旋千斤顶进行补强。1.1.2.2基础平台:是为了克服钢管桩位置偏差,使塔柱荷载均分到钢管桩上。要求钢管桩位置偏差小于20cm,平台结构上、下两层,均为380*350*16的H型钢,下层横桥向,简支结构,支在钢管桩上,型钢板厚12mm,上层顺桥向,为连续梁结构,型钢板厚20mm。1.1.2.3塔身结构塔架为万能杆件组拼的结构,由两个横桥向相距8m的塔柱构成,每个塔柱的拼装横截面尺寸为8m(纵桥向)×2m(横桥向)×56m(高),塔柱底端固定在塔基平台的H型钢上。中部设横向联系梁,将两塔连成一体,中部联系梁设成可转换结构。塔顶两层4m范围内,增加斜撑,行成X型撑。塔架顶部立柱处增加斜撑承受水平力,斜撑与上部横梁采用栓结。1.1.2.4塔顶平台塔顶平台功用:一是将荷载均分给塔架立柱,二是为提升设备安装和操作人员提供作业平台。分为5层结构,自下向上第一层,顺桥向连续梁结构,材料为380*350*16的H型钢;第二层横桥向简支梁结构,材料为350*240*12的H型钢;第三层顺桥向连续梁结构,材料为665*300*20的H型钢;第四层横桥向简支梁结构,材料为900*300的H型钢;第五层顺桥向为连续梁结构,材料为665*300*20的H型钢。各型刚需要在支点位置焊接横隔板,横隔板焊缝采取连续焊缝。各型刚翼缘板需纵向焊接,构成钢箱,防止型钢倾覆发生局部失稳。1.1.3提升系统的安装1.1.3.1提升系统概述提升系统由液压提升设备、牵引索具组成。提升设备由液压千斤顶和液压泵站控制台组成,2台千斤顶一台液压泵站集中控制;牵引索具:距主拱端1m处设2个牵引点,即2束同时牵引,每束用31-φ15.24钢绞线构成,束的两端均设成铰接形式,确保提升过程中转角变化。边拱牵引索最大牵引力之和为584t,2台千斤顶,每台牵引力292t,中段拱牵引索力之和为940t,4台千斤顶,每边2台,每台牵引力235t。千斤顶选用4台LSD3500,泵站选用2台LSDB105泵站,阀体柜选用2个TSF50阀体柜。千斤顶提完左、右段后,卸载到安全锚——注意调整好标高,转到中段提升。1.1.3.2提升千斤顶安装把千斤顶按编号吊装到位,并按规定的工法安装导向、安全夹持器及传感装置。安装时注意事项:千斤顶与底座间应用螺栓固定(以方便拆装),并保证千斤顶中心孔与预留孔中心对中;采取措施(如激光定位等)确保底座安装点与下部节段梁吊点投影误差应不大于5mm。导向夹持器与千斤顶上的夹持器的孔位相对应,不得有扭转、错位的现象,以免提升时钢绞线不平行,受扭弯折。导线架应高出导向夹持器以上约1.5m-2.0m,并保证钢绞线能顺利导出导向夹持器。检查导向夹持器和千斤顶上、下夹持器的夹片外锥面与锚板孔间是否有润滑剂,以保证提升时锚夹具的松紧动作自如。按设计编号在千斤顶、液压泵之间一一对应连接管线。连接完成后应由主管工程师进行检查核对,如有错误应及时纠正。控制室安放在墩顶上,用电缆把控制信号送到提升平台处。电气线路电缆应铺放并固定好,避免人员踩踏或硬物损伤。1.1.3.3提升用钢绞线穿束(1)用液压泵站将千斤顶上夹持器的夹片打开,并支起安全、导向夹持器的夹片。 (2)将钢绞线按编号由下往上依次穿过梳线板、安全夹持器、提升千斤顶、导向夹持器,并伸出导向夹持器1m左右,然后压紧夹持器的夹片。(3)钢绞线按左、右旋向间隔排布,为便于穿索,可用引线装置导向。(4)将已穿好的钢绞线用梳线板梳整后反锚在下部吊点上的构件夹持器上,确保钢绞线间不缠绕、不交叉。钢绞线露出锚具压板长度控制为50mm以上,压板螺钉紧固由专人操作并检验。(提升承重后,再次对构件夹持器压板的螺钉对称紧固)。(5)调整构件夹持器的扭角,使钢绞线从上到下无整体扭转。(预先做好标记)1.1.3.4钢绞线预紧钢绞线在正式受力前必须用倒链单根预紧,每根预紧力约1.5t,以保证每根钢绞线受力基本一致。单根预紧完成后将千斤顶调整到手动提升状态,利用主顶对整束钢绞线预紧(此时注意限制泵站油压)。1.1.4系统空载调试系统安装完成后应进行试机,以保证手动、自动过程中操作与设备运行动作一一对应、正确。1.1.4.1提升前准备工作检查提升前要再次对提升装置的液压系统、电路系统、锚夹具系统、控制与显示系统及钢绞线进行全面细致检查,并记录于表。清除主体结构与胎架等结构间的连接,确保结构上的无关荷载已去除、无拖挂、无阻碍。1.1.4.2试提调整控制所有千斤顶主顶回到起始位,进入手动提升准备。手动操作控制系统,适时调整泵站限压,给千斤顶逐次增加20%、40%、60%、80%载荷;加载时随时观测各处情况并作好记录,必要时召集有关各方分析决策。手动加载将箱拱提升离开支架5㎝左右,静置24小时,期间组织测量人员定时对结构观测。通过试吊之前及试吊过程中掌握的数据进行分析验算,从而掌握塔架在吊装过程中产生的位移、偏心距、沉降等数据,通过以上数据进而对吊装过程中塔架可能产生的不利受力进行分析解决。检查结构焊缝、结构变形是否正常。检查所有设备(千斤顶、上下锚、各行程开关、控制开关、压力表、钢绞线、编码仪等)是否正常。1.1.5提升1.1.5.1启动自动提升,系统自动运行。在自动提升过程中,如果各顶吊点同步误差超过控制系统的设定误差,系统将自动调整;如果吊点同步误差超过控制系统设定的最大误差,系统将自动进入紧急停机,等待调整;调整完毕,进入准提升状态,再次启动自动提升。提升过程中,由专人观察提升过程中同步控制误差对构件的影响;注意记录提升过程中的油压最大、最小值,并时刻监测节段梁结构状态偏移是否在规定范围内,在误差出现时应及时进行修正。提升过程应随时监控负荷、结构状态、及提升通道是否畅通。当节段梁提升到设计位置后,停机悬置,期间将所有夹持器夹紧以确保悬挂安全可靠。结语作为单拱肋国内跨度最大的庄河干沟大桥施工现场狭小,无水运条件、无整节段陆运条件、无法采用传统工艺钢拱肋安装用风缆,施工安全风险极大。在此情况下,采用工厂内“5+1”匹配预拼装后单节段运至现场,在桥上重新进行立体组拼成三个大节段,利用塔架分别对三节段进行竖转提升并进行精确合拢。针对具有结构复杂、管径大、板材厚、部件种类多、施工现场狭小等诸多特点的拱肋施工,宜选择在工厂内加工制作、厂内预拼、工地吊装的施工方案,不仅施工进度快,而且加工后的拱肋线形光滑圆顺,各项技术指标均符合设计和规范要求,将为主拱肋的顺利吊装提供了保障,也能够为实现工程的总体目标工期打下了坚实的基础。通过干沟大桥的顺利完成并经专家鉴定认为该施工技术处于国际领先水平,具有广阔的推广应用前景。并为建设同类型桥梁施工积累了宝贵的施工经验。参考文献[1]GB500017-2003,钢结构设计规范[S].[2]周永兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社.2001.[3]交通部第一公路工程局,公路施工手册《桥涵》(下)[M].北京人民交通出版社.1993.[4] JTT041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].[5] JTG D62-2004,公路钢筋混泥土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

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