钢管混凝土提篮拱桥钢管拱肋施工技术.pdf

22 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i ng 文章编 号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 0 ) 0 6 - 0 0 2 2 - 0 3 钢管混凝土提篮拱桥钢管拱肋施工技术 刘 志波 ( 中铁十四局集团 第 四工程有限公 司， 济南2 5 0 0 0 2 ) 摘要 ： 广深港客 运专线 广深段 沙湾水道特 大桥 上跨 市 良路 ， 为 1 1 2 I n长提 篮拱桥 。提篮拱按 尼 尔逊 体 系 布置吊杆 ， 经方案比选采用门式钢管支架安装拱肋钢管， 并通过有限元计算分析 了门式钢管支架吊装方 案的安全可靠性 ， 详细介绍了钢管拱肋施工工艺， 可为同类工程施工提供参考和借鉴。 关 键词 ： 提 篮拱桥拱 肋安 装 门式钢管 支架 中图分类号 ： U 4 4 8 2 2 2 ；U 4 4 5 文献标 识码 ： B 1 工程概 况 8 个门式钢管支架， 对称布置。 广深港 客运专 线广深段 沙湾水 道特大桥 上跨市 良 路 ， 与市 良路 斜交 3 1 4 。 角 ， 桥长 1 1 2 m， 桥 下净空 高度 3 2 9 m， 前后 墩 位 处 分 别 为滴 水 岩 山体 和沙 湾 河 道 。 本工程具有跨度大、 净空高、 跨路施工、 工作面狭小等 特点 ， 因此 拟采用 门式支架 施工 方法 。 拱肋 采 用 悬 链 线 线 型 ， 拱 肋 平 面 内矢 高 为 2 2 4 m， 矢 跨 比为 1 ： 5 。拱肋横截 面采用 哑铃形混 凝土钢 管 截 面 ， 钢管直径 为1 2 0 0 mm， 厚 1 8 m m。拱 肋在横桥 向 内倾 9 。 ， 形成 提篮式 ， 提篮 拱按 尼 尔逊体 系布置 吊杆。 拱顶处两拱肋中心间距 9 1 9 n l ， 拱脚处两拱肋中心间 距 1 6 2 0 m。采 用单箱 三室预应 力混凝 土系梁 。 2 钢管拱肋施工方案比选 根 据设计要 求 ， 提 篮拱 桥 采用 先 梁后 拱 的施 工 方 式 ， 但对 于钢 管 拱肋 施 工 ， 共 考 虑 了三 种 方 案 进 行 比 选 ： 满堂 支架方案 、 竖转方 案和 门式钢管支 架方案 。 满堂 支架法施 工 由于 需要 大 量支 架 材料 ， 而 桥 面 空间有 限 ， 无 法展 开工作 面 ， 机 械设 备 无 法上 桥施 工 ， 因此该方案不 满足要求 。 竖转法施 工对起 吊及平衡 系统和拱 脚旋转装 置 的 质量要求较高 ， 必需对系梁进行重新评估 、 加 固， 并加 工起 吊设 备 ， 致使 工期延长 和造价增 加 。 门式钢管 支 架 方案 则 在 系 梁 上 搭 设 门式 钢 管 支 架 ， 采用 两 台5 0 t 轮胎式起 重机 吊装 拱肋节段 ， 精调 到 位后焊接成型。该方案易操作 、 工期快、 造价省、 占用 空间小， 最终确定该方案 ， 其立面如 图 1所示， 共设置 收稿 日期： 2 0 1 0 - 0 1 1 8； 修 回日期 ： 2 0 1 0 -03 - 3 1 作者简介： 刘志波 ( 1 9 6 9 一 ) ， 男 ， 山东临胸人 ， 高级工程师。 3 门式钢管支架设计与验算 3 1 门式钢管 支架设计 图 1 门式钢管支架立面布置 根据工厂 加工 、 运 输 情况 和 门式 钢 管支 架 吊装 方 案要求 ， 钢管拱肋将分为9个节段进行加工制作 、 预拼 和空 中焊接 。根 据拱 肋 分段 情 况 ， 在拱 肋 接 头处 设 8 个 门式 钢管支架 ， 主受力 立杆采 用 3 2 5 m m 8 1 0 m m 钢管 ， 连接杆件采用 1 5 9 m m 8 6 mm钢管 ， 横向联系 桁 架采用 d 2 7 3 m l i l 6 8 m m 钢管 。在 拱 肋下 缘 约 5 0 c m的横 向联系桁架 上 ， 搭设拱 肋钢管 安装施工 平台 。 门式钢 管支架 高度 自拱脚 向跨 中由 1 3 8 5 m逐渐 变 至 2 3 2 1 m， 横 桥 向宽度 由 1 4 8 3 m 变至 1 1 4 4 m， 跨 中处门式钢管支架布置见图 2 。每个门式钢管支架整 体制作 ， 整体吊装， 保证其焊接质量和整体稳定性。 3 2 门式钢管支架设计方案验算 根据门式钢管支架 的结构影响， 选择拱脚处和跨 中处支架 进行稳定 性分 析 。计 算 采用 MI D A S C i v i l 通 用空问有限元分析软件， 建立支架模 型如 图 3所示。 分别进行偏载和中载作用下两种工况的计算， 考虑施 工过程影响， 荷载采用 4 0 0 k N集中荷载。拱脚支架和 跨 中支架 在偏 载和 中载作用 下变形 和稳定性 系数 的计 算 结果 汇总于表 1 。 2 0 1 0年 第 6期 钢 管 混 凝 土提 篮 拱 桥 钢 管 拱 肋 施 工技 术 2 3 图 2门式钢管支架正立 面 图 3 跨 中处支架模型 表 1支架模型计算 结果 从计算结果 中可以看出： 支架强度安全可靠 ， 其 弹 性变形 均 1 e m， 但需 考 虑 支 架 变形 对 拱 肋 钢管 安 装精度的影响； 支架稳定系数较大 ， 满足施工要求 ， 但 稳定 系数 随支架 高度 的增 大 而 变小 ， 故 需 对 高 度较 大 的支架 采取 加强 稳定性 的措 施 。通 过有 限元计 算分 析 ， 确认该支架设计满足施工要求。 4 钢 管拱肋施工工艺 4 1 门式钢 管支架 制作 门式钢 管支架 选 材应 符 合 规 范要 求 ， 门式 钢 管 支 架 的尺寸、 角度、 垂直度等必须严格按 照设计 图施工 ， 偏差必须在钢结构规范允许范围以内。 门式钢 管支架 在 系 梁 顶 面上 制 作 ， 首 先焊 接 成 整 体 门式 支架 ， 再用 起 重 机 整体 吊装 立起 。为抵 抗 风 力 水 平 推力 ， 设 置足 够 的缆风绳 ， 增 加整体 稳定 性 。在 门 式 钢 管支架 的桁 架上 安 装 可调 底 座 ， 通 过 可 调底 座 来 调 节 控制拱 肋钢 管 的安装 高程 。 4 2工艺流 程及 施工 顺序 提篮拱 钢管 拱肋 施 工 工艺 总 体 流 程 为 ： 运 输 一 起 吊一就位一连接一精确调整一点焊固接一调整拱肋线 型一 安装横 撑一 焊接 一探 伤检 测 。 吊装顺 序 总体如 下 ： 首先安 装拱 脚处 门式支 架 ， 并 吊装 第一 段拱 肋钢管 ， 其 次对称 安装 另一 侧拱脚 支架 ， 并 吊装第 九段拱 肋钢 管 ， 以后 逐 步 对称 安 装 各 门式 支 架 和分段拱 肋 ， 直至最 后 吊装合 龙段拱 肋 及横撑 。 4 3 钢管 拱肋 安装 1 ) 拱肋 运输 ： 检 测拱 肋 各 节段 的 焊缝 质 量 及各 部 位几 何尺 寸 ， 合 格后 出 厂 ， 运输 至安 装位 置下方 。然后 用 2台 5 0 t 轮胎 式起 重机 以抬 移法 起 吊 ， 纵移 时 平行 抬移 ， 即两 吊车 抬 吊拱 肋 向同 一 方 向摆 臂 ( 或 伸 臂 ) ； 横 移 时转 动抬 移 ， 即两 台 吊车 中一 台停臂 不动 ， 另一 台 通 过摆 臂 ( 或 伸臂 ) 来实 现横移 。 2 ) 一般 节段 的 吊装 ： 拱 肋 节 段 运 至 安 装 点 后 ， 由 有 经验 的起重 工指 挥 起 吊 。用两 台 5 0 t 吊车起 吊 ， 采 用 吊点 加钢丝 绳捆 绑 方 法 ， 通过 倒 链 慢 慢调 整 拱 肋 的 空 中姿 态 ， 慢 慢 地 移 至 接 头处 ， 使 其 与 先 前 安 装 节段 ( 或预埋 段 ) 接 头处 对 接 板 吻 合 。然 后 测 量 拱 肋 端 头 处的高程及轴线位置 ， 通过可调底座和倒链逐步调整 高程 和轴线位 置 ， 达标 后 将 拱 肋钢 管 与 支 架 临时 焊 接 定 位 ， 慢慢放 松 吊点 ， 使 拱肋 完全 由支架 支撑 。 3 ) 合 龙 段 的 吊装 ： 合 龙 段 的 安 装 要 选 择 在 温 度 1 4 2 0 的环 境 下 进 行 。在拱 肋 合 龙 前 ， 对 已安 装 拱 肋进行 精确 测量 ， 并根 据需 要进行 温度 修正 ， 选择 温度稳定时实施合龙。合龙时， 先将两段拱肋适 当抬 高， 再慢慢将拱肋下放， 合龙段慢慢靠近接头 ， 直至合 龙段 正确对 位 。对位 后 应 立 即进 行 测 量 ， 并 根据 测 量 结果 调整拱 轴线 ， 直 至 符 合 要求 为 止 。最 后 进行 焊 接 连接 ， 松开 吊车 吊索 ， 撤走起 重机 。 4 ) 风撑 安装 ： 两拱 肋 间 横 向支 撑 与拱 肋 安装 同时 进行 。横 撑根 据设计 预 先 加 工 成 型 ， 运输 到 施 工现 场 后 ， 通过 吊车吊高至横撑与拱肋相贯位置 ， 然后对 中、 调 整 、 检查 、 焊 接 ， 斜 撑按 同样 的施 工方法 进行 。 5 ) 轴 线调 整 ： 在 拱 肋 焊 接 前 、 安 装 风 撑 前 及 风 撑 安 装完 成后 ， 应 对拱 轴线 进行 测量 ， 并 根据测 量结果 对 拱进行 调整 ， 直 至符合 要 求 为止 。定 位 时 ， 利 用红 外线 全站仪射出定位点坐标的红外线光束， 然后调整拱肋钢 管使其中心测点与光束对中， 即完成拱肋的准确定位。 铁道建筑 Ra i l wa y E n g i n e e r i n g J u n e ， 2 0 1 0 文章 编号 ： 1 0 0 3 - 1 9 9 5 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 2 4 0 4 高掺量粉煤灰对高性 能混凝土 体积稳定性及耐久性 的影响 刘 辉 ( 中铁 丰桥 桥 梁 有 限公 司 ， 北 京 1 0 0 0 7 0) 摘要： 研究了粉煤灰在较高掺量时对混凝土收缩性能、 抗碳化性 能、 抗氯 离子渗透性能与抗冻性能的影 响。试验发 现 ： 粉煤 灰掺量在 0 2 5 范 围内，混凝 土收缩 随着粉煤灰掺 量 的增加 而减 少 ， 但粉 煤灰掺 量超过 2 0 后 ， 收缩减 少的幅度 变小 ； 当粉 煤灰掺 量 高于 3 0 时 ， 混凝 土的碳 化速 度迅 速增 加 ， 抗碳 化 能力 降低 ； 掺 加粉煤 灰能 大幅度降低 混凝土 的氯 离子 渗透性 ， 且 随 着粉煤 灰掺 量 的增 大 ， 混 凝 土的抗 氯 离子 渗透性越 高 ； 从 重量损失 率的指标 来看 ， 粉煤灰 掺量越 大 ， 其 重量损 失率越 小 ， 抗 冻性 能越 好。 关键 词 ： 高性 能混凝 土 粉煤灰 体积稳 定性 耐久性 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 4 文献标识码 ： A 粉煤灰因其 良好的形态效应 、 活性效应 以及微集 料 效应 已广泛应 用 于 高性 能 混凝 土 的配 制 。粉 煤 灰 的加 入 ， 可在 降低混凝 土单方用水 量 的同时 ， 改善 混 凝土的工作性能 ； 降低材料 的总水化热和内部绝热温 升 ， 减轻 混凝土 的开裂倾 向 ； 并通过 掺合材料 的微集料 效应 和 二 次 水 化 反 应 ， 改 善 混 凝 土 中最 薄 弱 的水 泥 石一骨料的界面过渡区以及基体的毛细孔结构， 减少 混凝土 中的细小裂纹 ， 提高混凝 土材料 的密实性 ， 从而 收 稿 日期 ： 2 0 0 9 1 2 - 1 4 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 0 3 - 2 0 作者简介： 刘辉( 1 9 7 l 一) ， 女， 北京人 ， 工程师。 提高混 凝土 的抗渗性 和抗 冻 性 ， 改善 混凝 土 的体 积稳 定性及 耐久性 能 。长 期 以来 ， 工程 界 就粉 煤 灰对 高性 能混凝 土性能 的影响进 行 了大量 的研 究 ， 得 出 了许多 有关 粉煤 灰改善 混凝 土性 能 的经 验 ， 对 高性 能 混凝 土 的优化配制及应用起到了较大的作用。但是 ， 这些研 究主要以服务施工为 目的， 其 中部分根据前人的相关 经验 ， 且研究内容大多以粉煤灰在较低的掺量情况下 ( 一般低于胶凝材料总量的 2 0 ) ， 而对高掺量粉煤灰 高性 能混凝 土性能 的研 究 较少 。 因此 ， 本 文 主要 研究 了粉煤 灰在较 高掺量 时( 超 过胶凝材 料 总量 的 2 0 ) ， 对 混凝 土收缩性 能 、 抗碳化 性能 、 抗 氯离子渗 透性能及 6 ) 焊 接 ： 拱 肋 钢 管 在 对 接处 固定 后 进 行施 焊 ， 焊 接在作业平 台上进 行 。钢 管焊 接 采用 手工 电弧焊 ， 风 撑与拱肋 、 风撑 间相贯 线 、 节段 对接均 采用对称 焊 。拱 肋合 龙段定位 后 ， 须符合 设计合 龙温度 时 ， 方可进 行合 龙焊 接 。焊缝 外观质量 要求成形 美观 、 整齐 ， 尺 寸符 合 设计和工艺要求， 做到无裂纹、 无气孔、 无夹渣、 无焊 瘤、 无弧坑等焊接缺陷。焊缝在焊接完成 2 4 h后 ， 均 按设计要 求全部做 超声 波探 伤检 查 ， 1 0 做 x射 线探 伤检查 。 5 结 语 提篮拱钢管拱肋结构整体 自重很大 ， 需分段安装 完成 。为保证分段安装顺利完成， 本工程采用门式钢 管支架吊装方案 ， 门式钢管支架的结构设计安全， 是完 成拱肋 施工质量 目标 的前提 。通 过有 限 元分 析 ， 所设 计 门式钢管 支架 的结 构变形 均在可控 范围 内。 该客运专线提篮拱桥仅用了 1 5 d成功完成钢管 拱肋 的安装 ， 各项指 标均满足施 工设计要 求 ， 本工程 的 成功 实践 ， 证 明这是一项 高效低成本 的施工 方法 ， 可为 今后的同类工程施工提供参考和借鉴。 参 考 文 献 1 陈志成 钢 管 混 凝 土拱 桥 施 工 技术 J 铁道 建 筑 ， 2 0 0 7 ( 3) ： 3 6 3 8 2 卢家友郑西客运专线跨 3 1 0国道提篮拱桥拱肋安装施工 技 术 J 铁道标准设计 ， 2 0 0 9 ， 2 9 ( 7 ) ： 4 7 - 4 9 3 史玉客运专线 尼尔森体 系提篮拱桥施 工技术 J 铁道 勘察 ， 2 0 0 8 ， 3 4 ( 5 ) ： 7 3 7 5 ( 责任审编赵其文)