東平水道特大橋鋼桁架拱橋跨中合攏施工技術(shù)
2017-09-04
1 概述
跨東平水道采用85.75+286+85.75m鋼桁架拱橋，其中主桁架中寬15m，總寬約16m，橋面采用正交異性板整體橋面。主橋全長457.5m，共計42個節(jié)間，其中邊跨16個節(jié)間，中跨26個節(jié)間，橋式布置圖如下：
鋼桁梁架設(shè)過程中，邊跨8節(jié)間采用55t門吊拼裝，中間輔助臨時支墩支撐穩(wěn)固；中跨采用架梁吊機懸臂拼裝，在中墩支點布設(shè)一臺吊索塔架，利用兩道扣索固定鋼桁梁，在邊跨設(shè)置后錨或邊墩壓重混凝土進行防傾覆，具體結(jié)構(gòu)形式如下所示：
2 鋼桁梁架設(shè)總體施工方案
鋼桁架拱兩邊跨采用臨時支墩半伸臂拼裝，中跨采用拱上架梁吊機為主，吊索塔架輔助懸臂安裝、跨中合攏的施工方法。
邊跨8個節(jié)間橋面以下的鋼桁梁由55t提升站在臨時支墩上安裝。利用大噸位汽車吊和提升站在鋼桁梁第3節(jié)間下弦位置拼裝55t全回轉(zhuǎn)拱上架梁吊機，剩余所有節(jié)間由55t拱上架梁吊機安裝。鋼桁梁懸臂安裝至主墩位置，主墩支座安裝就位并完成墩頂布置，向跨中懸拼兩個節(jié)間后，起頂主墩及邊墩鋼桁梁，依次完成鋼桁梁的位移調(diào)整。懸拼鋼桁梁至中跨第三個節(jié)間后，利用塔吊在A9上安裝吊索塔架。繼續(xù)懸拼鋼桁梁至中跨第六個節(jié)間，完成廣州側(cè)全部壓重工作。架梁吊機前移一個節(jié)間，進行掛索作業(yè)并張拉，調(diào)整索力后繼續(xù)懸拼，完成兩層扣索張拉后，采用兩岸邊墩的落梁和33#墩縱移的方式調(diào)整合攏口，精調(diào)并完成鋼桁梁合攏。
3 鋼桁梁跨中合攏施工方案
3.1、合攏前準備工作
3.1.1、鋼桁梁架設(shè)
?、艔V州側(cè)鋼桁梁架設(shè)完第20節(jié)間，預(yù)留本節(jié)間鋼桁梁桿件上下縱向平聯(lián)、橫聯(lián)不安裝，作為合攏桿件起吊空間用。預(yù)留廣州側(cè)第21節(jié)間作為合攏節(jié)間。
?、瀑F陽側(cè)鋼桁梁架設(shè)完第21節(jié)間，吊機后退至第18節(jié)間。
?、琴F陽側(cè)架梁吊機后退至第18節(jié)間，廣州側(cè)架梁吊機前移至安裝合攏桿件的第19節(jié)間。撤除貴陽側(cè)與廣州側(cè)兩懸臂端多余的施工荷載。
?、仍趶V州側(cè)和貴陽側(cè)G21’、G22、A21’、A22、E21’、E22鋼桁梁桿件頂端設(shè)置測量控制點，測量人員和監(jiān)控人員全天24小時對鋼桁梁的縱向位移、軸線、標高進行測量監(jiān)控。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，確定溫度對鋼桁梁合攏口數(shù)據(jù)的影響，為下一步鋼桁梁合攏提供數(shù)據(jù)支持。
3.1.2、鋼桁梁合攏調(diào)整與監(jiān)控
⑴為了消除鋼桁梁懸臂拼裝撓度及轉(zhuǎn)角影響，使跨中合攏時懸臂端“頂平”，按鋼桁梁安裝設(shè)計計算要求，當(dāng)廣州側(cè)鋼桁梁拼裝至A11節(jié)點后，應(yīng)將鋼桁梁整體向跨中縱移355mm*90%=320mm；31#、34#墩支點鋼桁梁預(yù)落，貴陽側(cè)31#墩落梁660mm，廣州側(cè)34#墩落梁513mm。
?、茤|平水道鋼桁梁施工監(jiān)控合攏縱移值、預(yù)落值計算值與施工實際預(yù)設(shè)值見下表：
以上設(shè)計計算值與實際預(yù)設(shè)值之差要求在本階段正式合攏前補足，是否一定要按比較值補足，要看鋼桁梁合攏口實際監(jiān)測資料和荷載實際布置，重新計算支點高差、鋼桁梁轉(zhuǎn)角及縱移值。當(dāng)轉(zhuǎn)角誤差較大廣州側(cè)鋼桁梁支點又無下降空間時，應(yīng)起頂廣州側(cè)主墩鋼桁梁或調(diào)整吊索廣州側(cè)索力，將廣州側(cè)鋼桁梁前端調(diào)高滿足角度要求。由于貴陽側(cè)采用后錨固形式，因此在調(diào)整貴陽側(cè)合攏口頂端數(shù)據(jù)時，盡量避免再次落梁。
調(diào)整工作包括三部分：即中線（橫向Y）、間距（縱向X）、高程（豎向Z）。先調(diào)整橫向，再調(diào)整縱向，最后調(diào)整豎向。中線偏差可通過33#墩墩頂橫移千斤頂頂移和被迫需要的吊索索力調(diào)整和來實現(xiàn)。間距調(diào)整方法：通過廣州側(cè)33#墩，墩頂布置的縱移千斤頂施頂將鋼桁梁縱移，使合攏口間距調(diào)整至（0，+100）mm。高程調(diào)整方法：高程偏差調(diào)整主要是通過廣州側(cè)34#邊墩支點起落來實現(xiàn)，高程偏差不大時可采用在廣州側(cè)鋼桁梁前端減少施工設(shè)備或在橋面上移動壓重調(diào)整，使兩懸臂端高程與理論一致。
3.1.3、天氣選擇及合攏溫度選擇
合攏前要準確掌握合攏前后的氣象資料。合攏時鋼桁梁梁體溫度差最小或無溫差。一般選擇在晚上10：00至凌晨6：00，合攏一旦開始，應(yīng)不間斷地盡快完成。當(dāng)軸線偏差在2cm以內(nèi)，或者里程偏差在2cm以內(nèi)時，可以考慮通過次日天氣情況以及溫度的影響來調(diào)整。具體如何調(diào)整要視合攏前24小時監(jiān)控數(shù)據(jù)而定。
3.2、合攏步驟
鋼桁梁合攏總的歩驟是，先拱肋后系桿。
順序是：拱肋下弦桿—桁拱斜桿--拱肋上弦桿—橋面系桿—橋面板—上平聯(lián)—下平聯(lián)。
第一步：啟動33#墩頂布置，通過廣州側(cè)鋼桁梁整體縱、橫移和豎向千斤頂起落，以及被迫需要的吊索塔架索力調(diào)整，將跨中鋼桁梁梁端合攏點的X、Y、Z三向偏差調(diào)整到安裝精度要求之內(nèi)，先行合攏鋼桁拱肋下弦。
第二步：將鋼桁拱斜桿下端插入節(jié)點后，拼裝上節(jié)點沖釘螺栓，暫不調(diào)整合攏。
第三步：利用頂拉設(shè)備千斤頂在上弦節(jié)點間施力，使得上弦節(jié)點栓孔對應(yīng)，進行鋼桁梁拱肋上弦合攏。
第四步：解除33#主墩支座縱向臨時約束。
第五步：通過31#、34#兩邊墩起頂鋼桁梁及必要的合攏口千斤頂頂拉，使系桿合攏口達到系桿合攏桿長度要求，進行系桿合攏，從而完成全橋合攏。
4 合攏因素分析及控制
4.1、合攏因素分析。
經(jīng)分析，影響合攏的主要因素有如下方面：
1、合攏前兩岸鋼梁的拼裝精度影響因素。合攏前需要測量兩岸鋼梁的線性指標要求，包括：合攏口兩桁的絕對標高、相對標高、軸線偏差、縱向里程偏差。影響線性指標的方面主要有：懸臂施工安裝精度影響，鋼梁安裝現(xiàn)場監(jiān)控。
2、合攏過程影響因素。合攏過程主要受日照、溫度、現(xiàn)場臨時荷載、吊機設(shè)備等因素影響。綜合考慮合攏口距離差值，有時候需要用溫度的變化來進行調(diào)整。綜合考慮現(xiàn)場臨時荷載的影響，吊機站位及起吊的影響后確定最佳的合攏方法和調(diào)整方案。
4.2、合攏控制
按照合攏工藝的要求，預(yù)先對鋼桁梁進行了24小時全天候監(jiān)控檢測，根據(jù)監(jiān)控檢測數(shù)據(jù)，確定預(yù)先合攏哪一桁桿件，然后按照合攏口距離的變化和差值，確定合攏措施和方法。主要方法和措施有：
1、橫向偏差調(diào)整：一般情況下，橫向偏差值不超過3cm，大懸臂狀態(tài)下，鋼桁梁軸線偏差敏感性特別大，因此，稍微施加很小的拉力均可以調(diào)整至允許偏差內(nèi)。可以采用葫蘆倒鏈、對拉設(shè)施進行調(diào)整。如果橫向偏差超過5cm，需要對主墩位置進行細小的橫向調(diào)整，來滿足合攏口橫向偏差在允許范圍內(nèi)。
2、豎向偏差調(diào)整：影響豎向偏差的原因很多，易造成每桁豎向偏差不一致。因此，一般情況下，通過邊主墩起落梁來調(diào)整兩桁豎向偏差，待哪一桁滿足要求后，對豎向偏差大的那一桁采用頂壓調(diào)平裝備進行調(diào)平。
3、縱向偏差調(diào)整：一般在1cm～2cm范圍內(nèi)的調(diào)整措施主要方法有：通過尖沖釘夯擊高栓孔眼，夯擊時需要對角夯擊，來逐步調(diào)整，通過夯擊力可以使偏差逐步達到要求，合攏段位置，也可以采用穿入高栓的方法替換沖釘，這樣的話也可以減小一部分偏差。
5 結(jié)束語
鋼桁拱架跨中合攏方法有很多種，本文介紹的這種方法精確度高，基本可以達到“無應(yīng)力”狀態(tài)合攏要求，保證了鋼梁線性及受力狀態(tài)。目前，該橋已順利實現(xiàn)合攏，得到了業(yè)界的一直好評。
參考文獻：
[1]張春新、劉代興，鋼桁拱橋精確合攏施工技術(shù)，鐵道建筑，1003-1995（2010）01-0082-02
[2]貴廣南廣鐵路廣州樞紐東平水道鋼桁拱橋跨中合攏施工方案
