陕西某钢管拱桥无支架吊装单基合拢施工.doc

汉中潘家河特大桥无支架吊装单基合拢施工
中铁一局一公司 祝西文 王吉明 马光明 曹和平

[摘 要] 本文介绍汉中潘家河特大桥无支架吊装单基合拢的安装方法和施工控制
[关键词] 钢管拱 吊装 单基合拢 横撑 焊接

1 工程概况
汉中潘家河特大桥位于316国道石门库区改线工程，跨越褒河水库一级支流潘家河，为一孔150米中承式钢管砼拱桥。全桥由两片拱肋组成，拱肋间距8.8米。每片拱肋由四根φ600mm×10mm的卷制钢管组成，拱肋截面高2.7米，宽1.4米，拱肋的上弦（或下弦）两根钢管用两块钢板联接，钢板间填筑C40砼。上、下弦钢管用φ300mm无缝钢管联接，组成格构式钢管砼结构。两片拱肋间设置六道一字型空钢管桁架横撑。拱肋顺桥向设23组吊杆与桥面系相连。1#、23#端吊杆以下至拱脚段的拱肋为实体，此段两拱肋间设置一肋间横梁和一立柱横梁，确保桥的纵、横向稳定性。桥面系采用标准跨径5~9.532米不等的五种钢筋砼T型梁。下部结构采用重力式U型桥台。
桥设计荷载：汽—20，挂—100；人群荷载3.5km/m2,桥面总宽度为12.9米，桥面纵坡-0.85%，地震基本烈度6度。
2 吊装概况
钢管拱肋五段吊运安装采用无支架吊装单基合拢的施工方法，主要包括缆索吊系统、扣索塔架、风缆及风缆地锚。共有两肋10段拱段、6道一字横撑、23片吊杆横梁、2片肋间横梁和348片纵梁的架设任务。
2.1 吊装设备
缆索吊设计跨度250米，设计吊重57t，结构净吊重37t，主塔架高度66.83米，扣索塔架高40.31米，主索设计为8φ46(6×19)钢丝绳一组，主索挠度 fmax=15米，主索塔架及扣索塔架采用八三军用墩杆件拼装，均为门式框架结构，缆索吊系统如图1。

2.2 拱肋吊点确定
主拱受力结构为双肋，单肋纵向分五段吊装合拢，其中拱肋脚段轴线长35.3581米，间段轴线长34.519米，拱顶段轴线长32.9699米，最大净吊重37吨，安装时采用无支架吊装单基合拢，拱段起吊采用单点捆绑式，吊点位置沿拱轴线量取，Xi=0.23L，如图2所示；

2.3 拱段扣点确定
钢管拱段扣索采用φ28（6×37）的钢丝绳，收紧滑车组，收紧装置等主要3个部分，经计算拱脚段扣索采用4φ28的钢丝绳，收紧动力采用5吨倒链2个；间段扣索采用6φ28的钢丝绳，收紧动力采用5吨倒链2个。扣点经计算bi=0.1L（沿轴线量取），如图3所示；
3 钢管拱段吊装合拢施工
3.1 准备工作
钢管拱段在吊装前，应对加工好的钢管拱段和鉴定过的缆索吊系统各部分再次认真检查，符合要求后，方可进行吊装。
3.1.1 钢管拱段
（1）拱段轴线长度检查，与设计轴线长度是否一致。
（2）拱段线形检查是否满足设计悬链线方程，控制整个拱肋安装后的整体线形。
（3）管段端口截面检查，截面尺寸、截面对角线尺寸进行控制，以便下一段拱段端口对接。
（4）拱腹中线检查，弹上墨线，以便吊安装时拱肋中线的测量控制。
（5）拱段上端口处吊装接头定位钢板端口两侧对应处的法兰板焊接是否牢固。
（6）管端口法兰连接螺栓，各种厚度的垫圈准备是否满足。
3.1.2 缆索吊系统
（1）塔架和地垅系统的轨索支撑点位置是否四点成一线，以确保钢管拱段准确落位和主索的均匀受力。
（2）检查塔头、塔身、索鞍、地锚、卷扬机、操作系统等部位是否处于正常工作状态。
（3）检查各扣索、八字风缆、滑车组是否穿好、卡环、倒链是否到位。
（4）检查各部位操作人员安排是否就序。
3.1.3 拱座
（1）检查拱座里程及标高；
（2）检查钢管拱段中线及对应拱座架设是否对应，并对拱座预埋钢筋的相对位置进行复核。
待以上各项检查全部合格并做好相应的记录方可进行正常操作，吊装采用正吊、正落、无需斜拉、转向，起吊后离开地面10~25cm时暂停止，检查各部位情况，确认符合要求后，进行正常吊装。
3.2 钢管拱段吊运安装
3.2.1 钢管拱段吊装顺序
先吊装潘河上游拱肋，待单基合拢后，再拨移天线到下游拱肋轴线位置，按设计要求调整好天线，吊装下游拱肋到合拢，再次将天线分成上、下游两组，两吊钩抬吊横撑，从桥两端向中间对称安装，如图4；
拱肋吊装顺序：①宝台边段 ②汉台边段 ③宝台次边段 ④汉台次边段 ⑤中段（合拢段）如图4；
3.2.2 边段安装
按设计吊点捆绑边段拱肋如图2，用缆索吊运钢管拱段到安装位置正上方，停止牵引，使之下降到拱座预留钢筋笼部位暂停，下端头四根钢管口先对准预留钢筋笼，慢慢下落到钢筋砼拱座上，用经纬仪控制中线，拱肋下端中线与拱座中线重合后，落实到拱座上。用水准仪控制拱上端标高，挂好拱段上部两边扣索如图3和两侧八字风缆，先用两边扣索同时调整拱段上端头标高，调整至比设计值高出15~20cm，收紧扣索并卡紧，然后徐徐松完起重索，不卸去吊钩，用两侧八字风缆调整上端头中线，符合设计后，固定风缆并扣紧，检查扣索系统、八字风缆的受力情况，确认无误后，取走吊钩，即完成了宝台潘河上游边段的安装，同理吊运安装汉台潘河上游边段拱肋。
3.2.3 次边段安装
按计算扣、吊点位置捆绑钢丝绳，吊运至待安装位置，下部管口对准边段的吊装接头定位钢板上，管段上部管口初步提高到比设计值高出30~40cm，在边段上部，焊接上段弦管定位压板，如图5所示；
穿好法兰螺栓、垫好垫圈，不拧紧，留5mm的间隙，挂好扣索和八字风缆。调整扣索和八字风缆，同时用经纬仪、水准仪观测中线和标高，控制上端口高程为边段上接头预加高度的2倍，即30~40cm，中线符合设计要求，即完成次边段拱肋的安装。
3.2.4 顶段安装与合拢
（1）吊运顶段（即合拢段）至合拢段位置，徐徐下降顶段钢管拱段，落到次边段上端部吊装定位板上，但定位板未完全受力，此时焊接次边段上弦管定位压板，如图5；用两台水平仪观测四个接头（边段与次边段、顶段与次边段的接头共四个）标高，用经纬仪观测钢管拱肋中线。
（2）按照先松拱脚段扣索，后松次边段扣索、再微放拱顶段吊钩的顺序，两侧对称均匀的放扣索，反复循环进行，每次调整升降幅度控制在5cm~10cm以内，逐步调整接头标高和钢管拱肋中线，直至拱顶接头合拢，穿好接头法兰螺栓并夹紧垫圈。
（3）合拢后不松吊钩，装好接头螺栓，夹紧垫圈，松一次各段扣索，调整拱肋中线及各接头标高，同时用钢板楔楔紧各接头的开口。调整接头标高、拱肋中线反复进行，直至边段与次边段接头比设计高2cm，次边段与顶段接头比设计高4cm，拱顶段标高比设计高5cm，中线符合设计要求，再楔紧各接头缝，拧紧接头螺栓，同时复核拱肋标高及中线，符合要求后，固定风缆并收紧缆风。
3.2.5 合拢温度
合拢温度宜在气温接近汉中年平均温度（5~15℃）时进行。拱肋吊装施工安排在6月~8月份，正直天气炎热，钢管有一定的伸长值，经计算合拢温度控制在早上9点左右或在阴天，测试温度在19℃左右，拱顶高程比设计值高5cm可满足施工要求，全桥合拢后经多次测检，符合拱肋线型设计。
3.2.6 合拢焊接
拱肋安装合拢，用直流电焊机从拱顶向拱脚对称施焊各接头，接头处四根管采用对称包瓦施焊，八块钢瓦提前按设计尺寸下料，打好坡口，瓦与瓦之间留5mm的间隙缝，以便能够焊透，焊条采用T506低氢型焊条。所有焊缝均作越声波探伤检测，5%以上的焊缝用X射线检查，抽检不合格的焊缝，要铲除或打磨重焊。
钢管拱脚外围钢筋折回弦管，用双面焊与弦管焊接牢固，焊接时采用左右、上下对称施焊。一条拱肋对称焊接完成，再次复核钢管拱肋控制点标高和中线，若有误差，可用扣索，八字风缆微调，符合设计后，封闭拱脚砼，完成两拱脚的体系转换，即双铰拱转换成无铰拱，单条拱肋吊装合拢。
3.2.7 下游拱肋吊装合拢
上游拱肋焊接完成一部分时，摘取吊钩，同时测量拱肋标高和中线。拨移天线到下游拱肋轴线方向，吊装前进行试吊检测，符合缆索吊设计参数后，吊装下游拱肋，同上游拱肋吊装合拢程序，主要控制合拢温度与上游合拢温度一致。
4 横撑安装
两拱肋吊装合拢完成，将天线分成上、下游两组，两组天线中心线分别离开拱肋内侧1米。横撑吊装采用两组天线抬吊如图6；从拱脚向拱中部对称吊装如图4；吊装到位，穿好接头螺栓不拧紧，靠横撑侧下方焊接定位挡块，以防横撑侧翻，待六道横撑均安装到位后，用2台经纬仪配合，控制两拱肋中线，拧紧法兰螺栓并楔紧U型垫圈。以拱顶部横撑向拱脚部横撑用直流电焊机对称施焊撑管对接口，用八块钢瓦包焊，焊缝采用磁粉探伤检查。
5 注意事项
（1）缆索吊系统要专人检查，特别是卷扬机部分。
（2）拱肋段现场组对严格按吊装顺序排列，以便吊装前用缆索吊翻身正直。
（3）拱肋段现场组对控制好水平和线形，制定严密检测程序，保证组对拱段满足吊装组对。
（4）吊装前检查端口尺寸正确，定位板、法兰焊接牢固，对应位置准确。
（5）对接口处，提前设计好挂篮，挂篮尺寸满足施工工作要求，杆件不占管口焊接位置。
（6）单基吊装合拢两肋，合拢温度控制一致。
（7）单基吊装合拢适应组对场地狭小。
（8）拱肋安装精度采用三维精度控制（纵向温度变化控制、竖向扣索控制、拱轴线横向八字缆风控制）满足施工要求。
6 结束语
汉中潘家河钢管拱特在桥通过缆索吊装无支架安装单基合拢，满足拱肋安装精度，得到现场监理、建设单位、设计代表的一致好评。单基合拢施工方法，降低了工程成本，节约了资金，值得在同类钢管拱桥施工中推广应用。
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