带副拱中承式菱形变截面钢管混凝土系杆拱桥主拱肋安装技术.pdf

第 5 8卷第 6期 2 0 1 4年 6月 铁道 标准 设 计 RAI LW AY S TANDARD DES I GN V0 1 5 8 NO 6 J u n2 01 4 文章编号 ： 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 7 6 0 7 带副拱中承式菱形变截面钢管混凝土 系杆拱桥主拱肋安装技术 潘寿 东 ( 中铁十六局集 团第三工程有限公司 ，浙江湖州 3 1 3 0 0 0 ) 摘要 ： 结合芜湖袁泽桥 主桥 施工 ， 介绍 国内首座带副拱 中承式菱形 变截 面钢管混凝 土 系杆拱桥 主拱 肋安装技 术 ， 主要 包括 主拱肋 的安装 工艺、 缆索 吊机 及扣挂 系统的设计、 拱肋 A段 支撑架 的设 计及作 业平 台搭 设、 测量控制 、 焊 接 标准的采 用及安装尺 寸标准等 内容 ， 为类似工程施 工提供参 考。 关键词 ： 钢管混凝土 系杆拱桥 ；带副拱 ；中承 式；菱形 变截 面；主拱肋 ；安装 中图分 类号 ： U 4 4 8 2 2 5 文献标识码 ： A D OI ： 1 0 1 3 2 3 8 j i s s n 1 0 0 4 2 9 5 4 2 0 1 4 0 6 0 l 8 I ns t a l l a t i o n Te c hn o l o g y f o r M a i n Ar c h Ri b o f a Co nc r e t e - fil l e d St e e l Tu b ul a r Ha l f - t h r o u g h Ti e d- a r c h Br i d g e wi t h Vi c e Ar c h a nd Rho mb i c Va r i a bl e Cr o s s s e c t i o n PAN S h o u d o n g ( T h e T h i r d E n g i n e e r i n g C o ，L t d ，Ch i n a Ra i l wa y 1 6 t h Bu r e a u Gr o u p，Hu z h o u 3 1 3 0 0 0，Z h e j i a n g P r o v i n c e ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s pa p e r wa s b a s e d o n t he c o n s t r u c t i o n o f ma i n b r i d g e o f t he W u hu Yu a n z e Br i d g e，t h e f i r s t o n e i n Ch i n a i n t h e f o r m o f c o n c r e t e fil l e d s t e e l t u b u l a r h a l f t h r o u g h t i e d- a r c h b r i d g e wi t h v i c e a r c h a n d r h o mb i c v a r i a b l e c r o s s s e c t i o nTh i s p a p e r e x p o u n d e d t h e i n s t a l l a t i o n t e c h n o l o g y o f t h e ma i n a r c h r i b o f t h i s b r i d g e， ma i n l y i n c l u d i n g h o w t o i n s t a l l t h e ma i n a r c h r i b， ho w t o d e s i g n t he c a b l e c r a n e a n d b uc k l i n g a n c ho r i n g s y s t e m ，h o w t o d e s i g n t h e s u p p o r t f r a me u s e d i n s e c t i o n A o f t he a r c h r i b， h o w t o e r e c t t he wo r k p l a t f o r ms，h o w t o a c h i e v e me a s u r e me n t a n d c o n t r o l l i n g，ho w t o a d o pt we l d i n g s t a n d a r d a nd mo u n t i n g d i me n s i o n s t a n d a r d，e t c ，S O a s t o p r o v i d e r e f e r e n c e for s i mi l a r p r o j e c t s Ke y wo r ds：t i e d a r c h b r i d g e c o ns i s t i n g o f c o n c r e t e fil l e d s t e e l t u b e s；be i n g a c c o mp a n i e d wi t h v i c e a r c h； h a l f - t h r o u g h br i d g e；r h o mb i c v a r i a b l e c r o s s s e c t i o n；ma i n a r c h r i b；i n s t a l l a t i o n 钢管 混凝 土拱桥 具有 自重 轻 、 强 度高 、 抗 变 形能力 强 、 外型美观等诸多优点 ， 而成为大跨度拱桥 的一种比 较理想的结构形式 。芜湖市袁泽桥主桥综合 哑铃 形钢管混凝土拱桥和集束拱桥之优点 ， 设计为带副拱 中承式菱 形变截 面 钢管 混 凝 土 系杆 拱 桥 ， 平 行 钢 丝 吊 杆 、 体外预应力系杆 、 钢混叠合梁行车道系， 受力性能 好 ， 整体造型美观， 是 比较理想的钢管混凝土拱桥桥型 之一 ， 目前在国内尚属首例。现将结构与受力复杂、 安 收稿 日期 ： 2 0 1 3一O 91 7； 修 回日期 ： 2 0 1 31 01 1 基金项目： 中国铁道建筑总公司科技研究开发计划项 目( 0 9 2 6 C) 。 作者简介： 潘寿东 ( 1 9 6 4 一) ， 男 ， 教 授级高 级工程 师 ， 1 9 8 8年 毕业 于西 南交通 大学铁道工程专业 ， 工学学士； 2 0 0 6年毕业于上海交通 大学建筑 与土木工程专业 ， 工程硕士 ； E ma i l ： 9 3 1 2 4 6 6 2 8 q q c o m。 装精 度要求 高 的菱形 变截 面主拱 肋 安装技 术 给予详 细 介绍 ， 以供 类似 工程施 工参 考 。 1 工 程概况 袁泽桥主桥是国内首座带副拱中承式菱形变截面 钢管混凝土系杆拱桥( 图 1 ) ， 跨越青弋江航道， 属芜湖 市的标志性桥梁。跨径布置为 ( 4 0 + 1 3 5 + 4 0 )m， 全桥 由左 、 右两幅桥组成 ， 单幅桥面宽 3 0 4 5 m， 分 幅实施。 拱肋分为主拱和副拱 ， 主拱拱肋采用菱形变截面钢管 混凝土结构； 副拱在 主拱上方 ， 为 内加预应力筋 的单 管。边跨设置门式飞燕 以提供系杆 的张拉构造 ， 飞燕 轴线 为抛物 线线 型 。 7 8 铁道标准设计 第 5 8卷 ( 2 ) 缆索 吊装法。利用既有拱座作为塔架基础 ， 该桥南北均为开阔地带， 便于设置锚碇 ， 缆索 吊装法相 比支架 法 既安全 又经 济 。 经以上方案综合 比较 ， 本桥钢管拱肋安装决定采 用缆 索 吊装 法 ， 主索塔 和扣 索塔合 二 为一 ， 具 有安 全可 靠 、 保 证工 期 、 节 约成本 的优 点 。 3 缆 索 吊机及 扣挂 系统 的设计 为降低索塔和缆索 吊机 的承重荷载， 便于拱肋 吊 装 ( 特 别是 本桥均 从船 上直 接 吊装 ) 、 减少 拱 肋 节段 拼 装的难度和有利于拱肋线形 的控制调整， 决定采用单 肋合龙 技术 。 根据拱段最大吊重 3 6 0 k N( 含跑车、 起重索等 ， 其 中拱节本身最大 吊重为 3 3 0 k N) ， 选用每组承载力为 4 7 0 k N( 按最 大 吊重 的 1 3倍考 虑 ) 的缆索 吊机 。 缆索吊机主跨径 1 5 0 m， 主索垂度为 L 1 5 =1 0 m。 单幅采 用 2组 索 道 ( 索道 间距 3 0 m) ， 设 4个 桩 基重 力 式主地 锚 ， 2组 跑 车 ( 每组 2台跑车 ， 间距 1 2 m) ， 4根 牵引索和 4根起重索 ， 用 8台卷扬机和 1 6台导向滑车 分别进 行牵 引 吊运 。承 重 索 采 用 6 + 4 7 5 mm 钢 丝 绳 ( 安全 系 数 为 3 0 1 3 ) ， 两 跑 车 四 吊点 ， 额 定 吊 重 4 7 0 k N。起重索采用 1 + 2 1 5 m m钢丝绳( 安全系数为 8 6 ) ， 选用 J M 5型卷扬 机牵引 ( 安全系数为 1 4 1 3 ) ； 牵引索采 用 1 + 2 8 m m钢丝绳 ( 安全系数 为 8 4 3 4 ) ， 选用 J M 8型卷扬机牵引 ( 安全系数为 1 7 1 3 ) 。 为适应主拱肋 吊装的需要 ， 索塔采用 M型万能杆 件 拼装 而成 的双柱 门式塔 架 ( 图 4 ) ， 立柱 截 面 为 2 m 4 m， 塔 架 底 部 设 三 角 形 铰 脚 。塔 顶 索 鞍 包 括 承 重 主 索 、 缆风索 、 工作索 、 牵引索、 起重索 、 扣索等索鞍， 所有 索鞍均采用多轮滚动结构形式 ( 图 5 ) ； 索塔塔顶分别 采 用 I 4 0 b 、 I 3 6 b型 钢 铺 设 纵 横 向分 配 梁 ， 在 分 配梁 上 再设 立 一型钢 平 台 ， 用 来 安 放 主索 索 鞍 。扣 索 索 鞍 直 接 安放在 塔顶 I 3 6 b型钢 分 配 梁 上 。索 塔 铰 脚 布置 在 索塔 基 础混凝 土 内的 预埋 钢 板 上 ， 在位 置确 定 后 铰脚 与预埋钢板焊接成为刚性脚。索塔高度由吊装拱肋合 龙段 高度 控制 ， 根据 现场 而定 ， 经 计算 确定 索塔 总高度 为 5 6 2 1 m。索塔后风缆和前风缆 ( 压塔 索 ) 均选用 7 + 2 8 m m钢丝绳 ， 索塔侧缆风选用 3 + 2 8 m m钢丝绳 。 主地锚主要用于承担主索、 扣索、 工作索、 风缆、 压 塔索、 起吊索及牵引索产生的活载。根据两岸的地质情 况， 主地锚采用 C 2 5钢筋混凝土桩基重力式锚。为适应 拱肋安装的需要， 全桥每岸设置 3个主地锚 ， 分别对应 于每条拱肋 ， 其中中间主地锚两幅桥共用。主地锚结构 如图 6所示 ， 后端设 仰坡及后 中部位 置设 2条 1 0 e m 的 ( a ) 正 面 图 4索塔结构布置 ( 单位 ： c m) 索鞍 怛 f b ) 侧面 r厂 图 5索鞍 立面示意 缝 ， 目的是捆 绕钢丝绳 用 ( 捆 绕在 两侧 混 凝土 块 上 ) ， 分 别作为承重主索和索塔后风缆的缆桩固定索( 地龙) ； 扣 索锚固在中间混凝土块上 ， 本桥同一扣段左右束扣索采 用同一孔道调整 2束索力张拉技术 ， 即 2束扣索索力调 整在 同一孔 道上进 行 ， 利 用 同一 副锚 具 、 同一 台千斤 顶 进行拉索 、 放索等工作 ， 以达到调整 2束不同索力的 目 的， 从而可减少张拉器具及配套设施 ； 其余缆索均锚 固 在预埋在 主地锚 上 的钢丝绳 吊环上 。 扣索系统包括扣索钢绞线 、 固定端 、 张拉端。扣索 固定端采用 P型锚具挤压锚固( 图7 ) ， 张拉端( 主地锚 端 ) 采 用 “ 可 调 索 低 应 力夹 片锚 固 系统 ”( 图 8 ) ， 群 锚 锚固体系。单肋钢管拱分 1 1段 吊装 ， 每端 4个扣段 ， 首段 ( A段 ) 采用 支 架 固定 ， 中间设 置 一合 龙 段 ( F 段 ) 。为方便 及精 确 定 位 ， 每 一 扣 段 在 内外 侧 管 设 置 左右对称 2个扣点， 扣点分别设置在 内外侧 管( 0 1 0 2 ) L ( L为 吊段长度) 范 围处 ， P锚锁定 ， 两岸每幅各 设扣索 8组 ， 对称 同型设置。扣索通过索塔上 的索鞍 转 向， 锚 固在主地锚上 。扣索采用 1 8 6 0级低松弛预应 力钢 绞 线 ，c 拱 段 每 侧 (内 外 侧 )扣 点 均 设 置 2 1 5 2 4 mm钢绞线 ； B 、 D拱段每侧 ( 内外侧 ) 扣点均 设 置 3 1 5 2 4 m m钢 绞线 ；E拱 段 每侧 ( 内外 侧 ) 扣 点 均 设置 4 1 5 2 4 m m 钢绞 线 。 第 6期 潘寿东一 带副拱 中承式菱形 变截面钢管混凝土 系杆 拱桥主拱肋安装技术 7 9 m 。 天 加 l 1 5 5 l I I 1 0 3 2 0 I1 l 5 0 I 拉 2 2 J 5 0 2 ! Q 2 2 ( a ) 侧面 ( b ) 正面 ( c ) 平面 图 6主地锚结构布置 ( 单位 ： c m) 罱 P 锚 钢 绞 身 I 图 7 固定端锚固系统构造 埋钢管 1 厂 Z r L F 图 8张拉 端锚 固系统构造 拱肋风缆选用 I 西 2 1 5 mm的钢丝绳连接到拱肋 上下游的地龙上 ， 每一扣段设置左右 2道风缆 ， 缆风与 拱肋平面夹角为 4 5 。7 5 。 ， 仰角为 3 0 。 左 右。在拱肋 起吊前将拱肋侧风缆锚固好 ( 锚 固在扣点外侧边 ) ， 在 需要调 整拱 轴 线 时， 拉 紧风 缆索 ， 风缆 索 调 整选 用 5 0 k N手拉 葫芦 。 为牵引缆索 吊机承重主索和满足拱肋安装时小型 物件的吊运需要 ， 在主索侧面横向距离 1 2 m处设置 工作索。单 幅桥工作索设 2组 ， 主索采用 1 4 7 5 mm 钢丝绳 ， 主跨径 同缆 索 吊， 设计 吊重 4 0 k N； 工作索 的 起吊索和牵引索均采用 1 2 1 5 m m钢丝绳和 J M 5卷 扬 机 。 4主 拱肋 安 装 。 4 1 施工 工艺 单肋 1 1个节段 ， 7道风撑 ， 其 中 A段拱肋采用缆 索吊机吊装 、 钢管支撑架 法安装 ， B、 C、 D、 E为扣挂节 段 ， 跨中设一合龙段 F 。主拱肋 B 、 C 、 D、 E节段采用缆 钢管拱肋节段工厂制造 ；缆索吊机及扣挂系统的设计；A 段支架设计 缆索吊机安装并试吊检查 扣索系统准备及检验 A 段 支架搭 设 布置测试应力应变传感器 布 置测试应 力应变传感 器；千斤顶 及油泵标定 合龙操作交底 确定舍龙时间 扣索 系统 位移 观测 主拱肋安装 准备工作 拱脚承压钢板安装就位 组织分工，技术交底 标示 拱肋节段测量观测点 运输待吊装拱肋节段至索吊位置 完成A 段支架上的安装，浇注封脚混凝土 依次安装BD 拱段 ，4 0 C r 棒粗定位，通过扣 索调整高程后采用M2 4 高强螺栓精定位，并焊 接接头，但B C 接口不焊接 安装对应D 节段上的1 号风撑 安装E 拱段，4 0 C r 棒粗定位，通过扣索调整高 程后采用M 2 4 高强螺栓精定位并焊接D E 接 口 吊点捆 绑防护 ， 脚手架安装；扣 索、缆风穿挂； 扣索固定端P 锚 挤压；张拉及测 量交底 拱肋F 段合龙，同步、对称焊接B c、E F 接口 检查已拼好两半拱线形，实 测并计算合龙段实需长度 对称安装2 号、 3 号、 4 号风撑H拆除A S t 支架及八字缆风绳 灌注钢管拱肋混凝土 图 9主拱肋 安装 施工工艺流程 】I j r _【 n _【 寸 寸 8 0 铁道标准设计 第 5 8卷 索 吊装 、 斜 拉 扣 挂 法 施 工 ； 合 龙 段 F采 用 缆 索 吊机 安 装 。主拱 肋安 装工 艺流程 如 图 9所示 。 4 2 缆索 吊机 的试 吊 为检验缆索吊机性能， 确保施工安全 ， 正式 吊装前 须 进行试 吊 ， 试 吊吊重按 4 7 0 k N考虑 。试 吊时应 架设 仪器观测承重索垂度 ， 推算吊装净高， 检查导向及牵引 设备工作状况 ， 核实主索强度。并派专人进行索塔的 位 移检查 ， 巡视 主地 锚 、 抗 风 地锚 周 围土 有 无 松 动 ， 受 力 后有无 异 常情况 等 。 4 3 施工要 点 4 3 1 拱肋 A段安 装 由于拱 圈结构及 受 力 复 杂 ， 设 计对 安 装 精 度 要求 高 ， 特别是 A拱 段安装精度要求更高 ， 因为关 系到整 个拱肋的安装精度。为尽力避免或减少温度 、 风力等 环境 因素及人为因素对 A拱段安装精度 的影响， 经研 究决定 ， 对拱肋 A段采用支架法安装 ( 支架 落在承 台 上) 、 缆索 吊机 吊装就位 的施工方案。为确 保拱肋 A 段精确定位 ， 采用在支架上安装调节桁架 ， 桁架两侧及 底板 安装 调 节 螺 栓 ， 利 用 调 节 螺 栓 对 A段 拱 圈 进 行 定位 。 首先 ， 进行拱 脚连 接段 的安装 ( 图 l 0 ) 。拱 脚 连接 钢板 为预埋 承压 钢板 和 拱脚 承 压 钢 板各 1块 ， 板 厚 均 为 4 0 mm。两钢 板接触 面处 理采 用喷砂 后涂 无 机 富锌 漆 ， 连 接 螺 栓 采 用 M 2 41 5 0 0 mm和 M2 41 0 0 0 mm ( 1 0 9 s ) 各 7 0根 。拱 脚 承 压 钢 板 采 用 手 动 倒 链 和 千 斤顶配合缆索吊机安装就位。紧固螺栓先用电动扳手 大致 拧 紧， 然 后用 手 动 扭矩 扳 手 拧 到所 需 的力 量 ( 1 8 0 k N) 。高强度 螺栓 连 接 副采 用扭 矩 法 拧 紧 ， 拧 紧 分初拧 、 复拧和终拧 3步进行 ， 初拧和复拧扭矩值为终 拧扭矩值 的5 0 ， 拧紧顺序应从节点中央沿构件 向四 周 进行 。 其次 ， 进行支撑架及作业平台搭设( 图 1 1 ) 。在承 台上预埋 厚 为 2 0 mm、 平 面尺 寸为 1 0 0 0 mm 1 0 0 0 m m ( a ) 侧面 图 1 0 安装后 的拱脚连接段 的钢板 ， 每个临时支撑架预埋 2块钢板 ， 每块钢板上安 放 4 , 5 0 0 m m 1 2 m m的钢管 ， 钢管底部与预埋钢板满焊 在一起 ， 并 在钢 管底脚 周 边 垂 直用 4块 三 角 形 加劲 钢 板与钢 管 和预 埋 钢 板 满 焊 。钢 管 上 端 用 1 0 m m 厚 钢 板封 口， 并采用 2 2 0 a型钢制作调节桁架 ， 主要用于通 过微调侧管来调整拱段左 右水平方 向， 在侧管的侧 面 和下面用 M 2 4螺栓支撑微调 ， M2 4螺栓 固定在 2 1 0 a 型钢之 间 ， 槽 钢 与桁 架 焊 接 。在 钢 管 中 间用 2 1 2 8 a型 钢焊接到钢管上并用 M 2 4螺栓微调装置( 同侧管 ) 顶 到拱段下钢管上。在支撑钢管旁边搭设作业平 台， 顶 面铺 设 木板 ， 周 边设 1 0 m 高护 栏并挂 密 目安 全 网 ， 在 脚 手架 内部搭 设两 层楼 梯用 于作业 人员 上下 。 第三， 进行 A拱段安装定位。安装前根据实际测 量数 据 先初安 装下 钢管嵌 补 段 用 于轴 向支撑 A节 段 。 A节段利用缆索 吊前后两主 吊点将两 A段 吊运到位 ， 上端 安放 在支 撑架 上 ， 下 端安 放 在 与 下 管嵌 补 段 相 连 的托 板 上 ， 进 行 初 定 位 。 然 后 把 前 后 吊 点 力 松 掉 8 0 ， 通过调节螺栓微调 y ( 高程 ) 、 z( 横 向) 方向， 在 下端 左 右 侧 管 各 安 置 1台 1 8 0 k N 千斤 顶 用 于 X( 纵 向) 方 向调 整 ， 在 调 节 方 向时 对 】 ， 值 影 响较 大 。微 调顺序为 ： 先调整 z方向， 然后调整 l ， 方 向， 算出 方 向偏差值 ， 最后调节 方 向。调节 方向值 ， 要结合 预埋钢板 r l 2 o 0 作业平台钢管王 ( b ) 正面 ( c ) 平面 ( d ) 调节螺栓大样 图 1 1 拱肋 A段支撑架布置示意 ( 单位 ： mm) 第 6期 潘 寿东一 带副拱 中承式菱形变 截面钢管混凝土 系杆拱 桥主拱肋安装技术 8 1 A拱段斜坡比 6 2： 7关系来保证 l ， 值 为 0， 来修正 调整值。当 、 l ， 、 z值调到允许范围后 ， 完全松掉前后 吊点， 避免降温引起承重索收缩 而导致缆索 吊机上提 对其定位的影响。然后安装其余嵌补段 ， 并进行下一 道 工序 焊接 作业 。 第 四， 进行拱脚焊接。安装定位后进行焊接 ， 焊接 顺序为 ： 安装下钢管嵌补段一安装侧钢管嵌补段一焊 接 2个侧钢管一焊接下钢管一安装上钢管嵌补段一焊 接 上钢 管 一 安 装 内腹 板 一 焊 接 内腹 板一 安 装 U肋 一 焊接 u肋一安装外腹板一焊接外腹板一 打磨焊缝一 涂装。焊接原则 ： 左右 、 上下对称焊接。每次焊接前 ， 先用马板将管与管之间错位校正在 0 1 d之内 ， 上下管 板厚为 2 5 mm， 错位控制在 2 5 m m之 内； 侧管板厚为 2 0 m m， 错 位控 制在 2 mm之 内。错 位校 正 主 要通 过 烘 烤和千斤顶配合共 同作用。现场 焊接采用 C O ：气体 保护半 自动焊施工方法。焊接作业完成、 焊缝收缩结 束后 ， 在支撑架调节螺栓槽 钢上加垫块与拱段焊接形 成 固结 状态 。 第五 ， 浇筑拱座封脚混凝土。A拱段精确定位并 焊 接 固结后 ， 浇 筑 拱 座 封脚 混 凝 土 ， 完 成 拱 脚 封 拱 连 接。拱座封脚混凝土达到要求强度后 ， 进行下一段 B 节 段 的安装 。 4 3 2 拱肋 B 、 C、 D、 E段及 合龙 段 F安 装 拱 肋节 段根 据 吊装 顺 序 利 用 船 舶 运 至 桥位 后 ， 采 用缆索 吊机将其起吊至待安装位置就位。 ( 1 ) 拱肋起 吊与定位。船舶就位 后 ， 利用 缆索 吊 将待安装的拱段 吊装至河滩上 ， 并安装节段扣索、 缆风 绳 、 临时爬梯和布置应力应变传感器等。待节段起 吊 到位后 ， 利用 2 0 k N卷扬机配合人工牵引 ， 将扣索牵引 至扣 索锚 孔 ( 管 ) 内 ， 安装 好锚 环 、 夹 片 、 支 撑筒 和千 斤 顶并 进 行 张 拉 。 每 一 主 地 锚 内各 布 置 1台 YC W 一 2 5 0型千斤顶和 Z B 45 0 0型油泵。将 拱肋 吊装就位 后 ， 安装接 口连接 匹配件。利用千斤顶张拉调整拱轴 线形 ( 同一扣段左右束扣索采用同一孔道调整 2束索 力张拉技术 ， 操作原理 ： 左右束扣索采用不同颜色的油 漆作标志， 以示 区别。张拉采用“ 可调索低应力 夹片 锚固系统” 和带撑脚 的千斤顶。首 先拧紧“ 可调索低 应力夹片锚 固系统” 的多用螺栓 ， 将压板压 紧工作锚 夹片， 左右束扣索一起 张拉 至规定要求后 ， 千斤 顶 回 缩 ， 松开工具锚夹片。当需调整其中一束扣索力时 ， 上 紧相应的工具锚夹片并进行张拉 ； 若减少扣索力 ， 则需 调整多用螺栓 ， 先松开压板 ， 待千斤顶先张拉后卸载至 要求索力时再压紧压板 ， 然后千斤顶回缩 ， 工作锚夹片 受力 ) ， 张拉应进行分级 ， 以 2 0 k N为一级 。扣索张拉 力偏差不得大 于 2 0 k N。检查测 点高程和偏位情 况 ， 若与设计不符 ， 需 反复调整扣索和缆风 ( 本桥 由于跑 车与拱肋轴线不在同一个铅垂面上， 故拱肋横 向对 中 主要靠缆风) ， 使之 满足设计要 求为止。拱肋 节段起 吊时， 吊点千斤绳应拴挂牢靠 ， 位置正确 ， 并注意保护 钢管 外 表涂装 ， 吊钩提 升 时 ， 应 缓慢 、 均匀 、 平 稳 。 ( 2 ) 空中对接 。在拱肋制作时 ， 按设计要求在拱 肋接 头处 的弦管 上焊 上拱 圈大段 连 接 匹配件 ( 图 l 2 ) ， 以便准 确 对 位及 临 时支 承。单个 接 口各 设 置 2组 M 4 2 4 0 C r 螺 杆 ( 用 于粗定 位 ) 和 4组 M 2 4高强 螺栓 ( 用 于精定位) 。对接时 以拱肋上 、 下管为基 准， 先对准两 段拱 肋 的下 钢管 ， 再调 整 上钢 管 。拱肋节 段对 接 时 ， 为 了防止吊运段 冲撞定位段 ， 在 吊运段距定 位段 5 m左 右时 ， 缆索吊机移位要缓慢、 均匀 、 平稳 ， 并采用 5 0 k N 倒 链 配合 缆索 吊机 ， 将 吊运 段拉 至定 位段 接 口 ， 用扣 索 和缆风调整线形 ， 使接头满足设计要求。临时联结对 接接头后 ， 调整扣索 ， 检查拱肋高程 和拱轴线 ， 并逐步 放松主吊， 直至扣索完全受力。主吊点卸除后 ， 再次检 查各拱肋高程和拱轴线 ， 直至符合要求 后进行下一道 工 序施工 。 ( a ) 立面布置 ( c ) 断面布置 图 1 2拱肋大段连接 匹配件示意 ( 3 ) 拱肋合龙。本桥采用单肋合龙方案 ， 即左右 拱肋选择在不 同的时间段 内合龙。合龙之前 ， 按设计 要求检查并调整 已架设 的拱肋节段线形 ， 使之符合设 计要求 ， 然后实测合龙 口段距离 ， 调整合龙段长度 ， 合 龙 段 长度 计算 时要 考虑 实测 温度 与合 龙温 度之 间 的温 差修正值 ， 最好选择合龙温度时间进行实测。本桥拱 肋合龙温度实际控制在 2 0左右， 误差不超过 2 c I = 。 合龙段 F在合龙温度内吊装就位后 ， B C、 E F接 口采用 马板临时固定 ， 然后松弛扣索 ， 保 留 1 0 左右的扣索 力 。在设 计合 龙 温 度 下 ， 焊 接 B C、 E F接 口 ， 实 施 正 式 合龙 。 ( 4 ) 风撑安装。风撑安装采取上下游 2组缆索 吊 机 同时 吊装 。为 减少 扣索 调整 次数 ， 加快 施 工进度 ， 同 时兼 顾左 右 拱肋 的 整 体 稳 定 性 ， 在 安 装 主 拱 圈 A E 拱段期间， 仅安装 对应 D节段上 的 1号 风撑 ， 2号 4号风撑暂不安装 ( 单拱肋安装过程 中的稳定系数是 8 2 铁道标准 设计 第 5 8卷 1 9 ) 。待主拱圈合龙 段 ( F段 ) 合龙并 焊接 ( 即焊接 B C 、 E F接 口) 完成后 ， 再进行剩余 2号、 3号、 4号风撑 的对称安装 ， 将两单肋完全联结成整体。 ( 5 ) 接口焊接。焊接原则 ： 接 口焊接按 照同时、 对 称焊接原则。焊接整体顺序 ： A段拱肋拱脚混凝土浇 筑 完毕 后 ， 安 装 B段拱 肋 ， 焊 接 A B接 口一 安装 C段 拱 肋 ， B C接 口采用 临时 匹配件连接固定 ( 不焊接 ) 一 安 装 D段拱肋 ， 焊接 C D接 口一安装 E段拱肋 ， 焊接 D E 接口一安装 F段( 合龙段 ) 拱肋一 同时 、 对称焊接 B C 、 E F接 口。单 个接 口焊 接顺 序 ： 下管 焊接一 侧 管 焊接一 上管大段连接件下半圆焊接一上管大段连接件上半 圆 焊接一 内腹 板焊接 一外 腹板 焊接 。 ( 6 ) 松扣 和卸扣。主拱肋合龙固定后 ， B C、 E F接 口未施焊前， 采用逐级松扣的方式将扣索索力 卸除。 松 扣顺 序 和原则 为 ： 从 跨 中至 拱脚 两 岸 对 称分 索 分 级 ( 单级为扣索总力的 3 0 ) 松扣 ， 各扣索放松一级， 暂 停 2 0 3 0 m i n ， 测试拱肋各控制点高程 、 扣索索力、 拱 肋 内力等各项 内容 ， 待各方确认后 ， 再进行第二、 三级 放 松循 环 。最 后 一 级 保 留 1 0 左 右 的扣 力 ， 暂 不 放 松 。待 拱肋 钢管混 凝土 灌注 完成且 强度 达到设 计要 求 后 ， 逐 步拆 除扣索 。 4 3 3测量 控制 主拱 肋 分 1 1段 安 装 ， 拱 肋 节 段 由 下 向 上对 称 安 装 ， 第一节段定位时需控制节段两端。从第二节段开 始 ， 节段下端与前一节拱段上端连接 ， 故只需确定节段 上端位置。除 A段采用在支架上安装外 ， 其余均采用 扣索固定 。在进行每段安装施工时 ， 由于受理论计算 的限制 ， 仍需 对 已安装完 成 的各段进 行坐 标复 核 ， 并 作 必 要 的调 整 。 在 节段 拼 装过 程 中 ， 因上 、 下 主管 为变 径 管 ， 且 主 拱为变截面构造 ， 不容易直接将拱 的测量控制点设在 断 面外 围 的钢 管 中心 ， 根 据本桥 实 际 ， 将测 量控 制点设 在钢管上缘或 内底部。为更精确控制线形 ， 除在每段 接 口端部设置测量控制点外 ， 在每 1 8处上管顶部增 设控制点 。拱肋 每一节段按拼装 阶段线形位置就位 后 ， 测量拱肋 1 8控制点和上管 5号点 ， 用以观测拱肋 线形 的变 化 。 4 4 拱 肋焊 接质量 及安 装尺 寸标 准 拱肋焊接及验收按 袁泽桥钢结构制造及验收技 术规定 相应条款进行。 带副拱 中承式菱形变截面钢管混凝土拱桥主拱肋 安装尺 寸 标准 ， 除执 行 公 路 桥涵 施 工 技 术规 范 ( J T J 0 4 1 -2 0 0 0 ) 、 钢结构工程施工质量验收规范 ( G B 5 0 2 0 5 -2 0 0 1 ) 外 ， 还应满足下列标准： ( 1 ) 主拱 肋安装拱度允许偏差 ： l 0 mm； ( 2 ) 拱肋安装线形允许 侧偏 移 ： 1 0 m m； ( 3 ) 主 拱 肋 安 装 跨 度 允 许 偏 差 ： 5 mm； ( 4 ) 拱圈接头允许错位 ： 2 m m； ( 5 ) 风撑安装 钢管 与 拱管对 中允 许偏 差 ： 2 m m； ( 6 ) 腹板 安 装 位置 允 许偏 差 ： 2 mm； ( 7 ) 吊杆孑 L 位置允许偏差 ： - 3 m m。 5 结 语 本 安装技 术对 缆 索 吊机 与 扣 挂 系 统 的设 计 、 拱 肋 定位 、 接 口焊 接及扣 索 放 张 等进 行 了有 益 的探 索 和实 践 ， 对类似的工程施工中具有借鉴价值。 ( 1 ) 主拱 肋 安 装 采用 缆 索 吊装 法 ， 主 索 塔 和 扣 索 塔合二为一 ， 对于本桥该法具有安全可靠 、 保证工期 、 节 约成本 的优 点 。索塔 基 础 直 接 利 用 主墩 承 台 ， 节 约 了成本 ； 综合考虑左右幅地锚设置 ， 进行合理布置 ， 使 左右幅内侧共用一个主地锚 ， 不但节约了成本 ， 也减少 了场地 占用面积。扣索张拉系统采取双扣微调技术和 利用创新锚 固设备 的同一孔道调整 2束索力 张拉技 术 ， 既加快了拱肋定位进度 ， 又减少 了张拉设备 ( 含配 套工具和预埋件等) 数量 。 ( 2 ) 通过增加辅助手段 ， 提高了拱段安装质量 ， 缩 短 了对接 口施 工周 期 。一 是 安 装拱 段前 ， 在下 管 底 部 成 4 O 。 5 0 。 焊 接 2块 长 托 板 ( 规 格 为 4 0 0 m m1 2 0 m mx 2 0 m m) ， 内侧 侧 管底 部 向 内成 6 0 。 焊接 1块 挡 板 ( 规 格为 4 0 0 m mx 1 2 0 m mx 2 0 m m) ) ； 二是 安 装对 接 口 精定位螺栓 ； 三是进行接 口下管 、 侧 管错 台量调整 ， 应 用 L板与螺旋千斤顶初步调整控制在 03 mm， 并进 行错 台量 均匀 分配 。 ( 3 ) 由于 主拱 肋 结 构 及 受 力 复 杂 ， 设 计 对 安 装 精 度要 求高 ， 特 别是 A拱 段 安 装 精 度 要 求 更 高 ， 因 为 关 系 到整个 拱肋 的 安装 精 度 。对 拱 肋 A 段 采 用 在 支 架 上进 行安 装 、 缆 索 吊机 吊装 就 位 并 利 用 调节 桁 架 进 行 调整 、 精确定位 ， 是一种比较简单 、 方便、 有效的施工工 艺 。 同时对拱 脚管 与 管 之 间 错 位 采用 马板 、 L板 和 千 斤顶 、 烘烤等综合措施进行校 正是行之有效 的方法。 对主拱肋采用缆索吊装系统进行安装 ， 定位难度较大 ， 通过 采用 合理设 计 扣索 、 八 字 抗 风 以 及 多次 复 测 和 调 整已安装段 的线形 、 合理设计接 口焊接顺序和扣索放 张方案 ， 较好地达到了设计 目的。主拱肋安装完毕后 ， 经监控及质检等单位进行检查 ， 拱肋线形、 坐标 、 焊缝 及吊索受力等均符合设计及规范要求 。 参考 文献 ： 1 潘寿东 无塔架缆索 吊装及单肋合龙联合技术 在钢管 混凝土拱桥 拱肋 安装上 的应用 J 铁道标准设计 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 5 7 6 1 2 交通部第一公 路工程 总公 司 公路施 工手册 一 桥 涵 ( 下册 ) M 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 1 9 9 9： 4 0 9 9 2 2 3 陈宝春 钢管混凝 土拱桥发 展综述 J 桥梁 建设 ， 1 9 9 7 ( 2) ： 8 1 第 5 8卷第 6期 2 0 1 4年 6月 铁 道 标 准 设 计 RAI LW AY STANDARD DES I GN V0 1 5 8 No 6 J u n 2 0 1 4 文章 编号 ： 1 0 0 4 2 9 5 4 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 8 3 0 6 H E C R A S三维河道水力分析计算系统 在桥梁优化设计的应用研究 杨 磊 磊 ( 中铁第 一勘察设计 院集 团有 限公 司 ， 西安7 1 0 0 4 3 ) 摘 要 ： 基于计算流体动 力学的方法 ， 运 用三 维河道水 力学模型 H E C R A S ( R i v e r A n a l y s e S y s t e m) 分析 阿 尔及 利 贝 贾亚高速公路在 建项 目2号互通桥梁在 百年 一遇 的最大洪峰流量下 ， 不 同桥梁孔跨 方案在相 同地质条件 下对桥 粱 最 大冲刷深度 的影响 ， 对 不同桥 梁孔跨 方案下三维河道 水力 学模型计 算 结果进行 分析研 究 ， 确定 经济合理 的桥 梁 设计方案 ， 为今后 国内外 同类桥 梁设计的方案研究提供 了新 的研 究方法。 关键词 ： 桥 梁 ；H E C R A S ；冲刷计算 ；孔跨方案 中图分类号 ： U 4 4 2 5 8 文献标识码 ： A D OI ： 1 0 1 3 2 3 8 j i s s n 1 0 0 4 2 9 5 4 2 0 1 4 0 6 O 1 9 Ap pl i c a t i o n St ud y o n HEC RAS Thr e e - di m e n s i o na l Ri v e r Hy d r a ul i c Ca l c ul a t i o n a nd An a l y s i s S y s t e m f o r Br i dg e De s i g n Op t i mi z a t i o n YANG Le i l e i ( C h i n a Ra i l w a y F i r s t S u r v e y a n d D e s i g n I n s t i t u t e G r o u p C o ，L t d ，Xi a n 7 1 0 0 4 3，C h i n a ) Ab s t r ac t：Ba s e d o n c o mpu t a t i o na l fl ui d d y na mi c s，a n d us i n g t h