長(zhǎng)節(jié)段鋼管拱肋與系梁勁性骨架整體安裝技術(shù)

周 魯 平

(常州市航道管理處，江蘇 常州 213000)

長(zhǎng)節(jié)段鋼管拱肋與系梁勁性骨架整體安裝技術(shù)

周 魯 平

(常州市航道管理處，江蘇 常州 213000)

對(duì)常州戚墅堰大橋的長(zhǎng)節(jié)段鋼管拱肋與系梁勁性骨架整體安裝技術(shù)進(jìn)行了介紹，指出施工過(guò)程中的大構(gòu)件空間定位技術(shù)、大階段拱肋安裝變形控制技術(shù)、拱肋簡(jiǎn)支狀態(tài)下水平力控制技術(shù)等具有創(chuàng)新性，在類似橋梁施工中可以推廣應(yīng)用。

鋼管拱肋，系梁勁性骨架，吊裝

1 工程概況

戚墅堰大橋位于常州市戚墅堰區(qū)比較繁忙的地段，橋梁橫跨京杭運(yùn)河,是蘇南運(yùn)河航道“四改三”升級(jí)改造項(xiàng)目中的重點(diǎn)工程。橋梁擬建場(chǎng)地屬太湖水網(wǎng)平原地貌單元，現(xiàn)河寬61 m左右，勘察期間河水水位2.5 m左右，水位受降雨影響變幅較大。現(xiàn)有戚墅堰大橋引道均為環(huán)形彎道，南側(cè)與圩墩街相接，北側(cè)與戚大街平交；場(chǎng)址沿線分布較多建筑物。

戚墅堰大橋全長(zhǎng)414.7 m，主跨采用114.6 m，橋位處運(yùn)河水面寬61 m；主橋采用一孔下承式鋼管混凝土系桿拱，主橋?qū)?0 m；計(jì)算跨徑111 m，矢跨比1∶5，矢高為22.20 m，拱軸線為二次拋物線。系桿采用箱形截面，梁高2.2 m，寬1.4 m,拱腳處加高、加寬至3.9 m，1.7 m；拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，每個(gè)鋼管外徑1.3 m，

鋼管及腹板壁厚16 mm，管內(nèi)充C40微膨脹混凝土，拱肋高度為3.0 m；每片拱設(shè)間距為5.0 m的吊桿19根，吊桿為剛性吊桿，采用OVM.GJ15-19鋼絞線成品索，吊索外設(shè)壁厚16 mm、直徑245 mm的鋼保護(hù)套管；風(fēng)撐采用8道K撐，由外徑130 cm和90 cm鋼管焊接而成，壁厚分別為16 mm，12 mm；端橫梁高度為2.45 m～2.75 m，寬2.6 m；中橫梁高度為0.76 m～1.66 m，寬0.6 m,兩側(cè)設(shè)牛腿以支撐行車道板；行車道板采用25 cm高實(shí)心板。

2 項(xiàng)目特點(diǎn)

大橋橫跨的蘇南段京杭運(yùn)河是我國(guó)黃金航道之一，航運(yùn)十分繁忙，過(guò)往船只川流不息，且過(guò)千噸級(jí)的船舶及拖掛船隊(duì)很多，為降低社會(huì)影響，海事部門要求施工期間必須得保持不少于50 m寬、7 m高的通航凈空，意味著將無(wú)法在河道中搭設(shè)支架。如采用斜拉扣索法施工，則工程成本太高。經(jīng)反復(fù)研究、論證，確定了“主橋岸地段采用支架法橋位安裝，跨河段采用長(zhǎng)節(jié)段鋼管拱肋與系梁勁性骨架整體安裝”的施工工藝，該工藝的技術(shù)特點(diǎn)與難點(diǎn)主要有：

1)拱肋與系梁勁性骨架工廠制作段運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，跨河段先在岸上組裝，然后采用浮吊整體起吊總裝，不僅減少了河道中的支架，也將原本需要水上作業(yè)的工作轉(zhuǎn)換為岸上施工，化解了水上作業(yè)的種種風(fēng)險(xiǎn)。

2)拱肋與系梁勁性骨架在岸上進(jìn)行制作段散件組拼時(shí)，采用汽車吊吊裝即可，相對(duì)橋位支架法直接安裝，減少了封航次數(shù)和浮吊的使用頻次，降低了機(jī)械使用成本和海事部門的配合費(fèi)用。

3)長(zhǎng)節(jié)段拱肋吊裝如吊點(diǎn)設(shè)置不合理，變形過(guò)大，將造成拱肋合龍困難，精度超限。

4)拱肋和系梁勁性骨架合龍焊接工作量大，且需要精調(diào)定位，難以在一個(gè)封航點(diǎn)內(nèi)完成系梁勁性骨架的全部合龍焊接，則無(wú)法依靠系梁勁性骨架平衡拱肋合龍后的水平推力。

3 施工方案

3.1 長(zhǎng)節(jié)段拱肋與系梁勁性骨架組裝

長(zhǎng)節(jié)段拱肋采用現(xiàn)場(chǎng)臥倒拼裝。拱肋分段運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)汽車吊將拱肋吊放到拼胎架上，拱軸線精調(diào)就位后，利用胎架將拱肋對(duì)接口固定牢固，然后進(jìn)行對(duì)接焊縫施焊，并及時(shí)進(jìn)行焊縫質(zhì)量檢測(cè)。拼裝長(zhǎng)節(jié)段拱肋時(shí)，勁性骨架也同時(shí)在已設(shè)計(jì)好的勁性骨架胎架上開(kāi)始拼裝，同步進(jìn)行，等待拱肋通過(guò)吊桿與其連成整體。

3.2 單片組合體吊離組裝支架

為了保證單片吊裝應(yīng)力及變形最小，采用MIDAS CIVIL有限軟件進(jìn)行空間模擬，經(jīng)過(guò)數(shù)次模擬計(jì)算最后選擇吊點(diǎn)進(jìn)行起吊，應(yīng)力及變形較小。

3.3 長(zhǎng)節(jié)段拱肋與系梁勁性骨架組合體總裝

單片整體平移至橋位處后根據(jù)測(cè)量反饋數(shù)據(jù)精確就位。

長(zhǎng)節(jié)段拱肋與勁性骨架就位后，迅速用碼板將拱肋牢固聯(lián)結(jié)，由于跨河段單片整體使用浮吊吊裝就位受封航時(shí)間限制，不可能有足夠的時(shí)間來(lái)對(duì)焊勁性骨架。為不影響通航，采取臨時(shí)用4根φ32精軋螺紋鋼虛擬勁性骨架4角鋼承擔(dān)由拱肋產(chǎn)生的水平拉力。

3.4 落架

拱肋合龍對(duì)接焊縫施焊和系梁勁性骨架合龍段安裝就位、施焊完畢并經(jīng)檢測(cè)合格后，即可進(jìn)行拱肋支架落架。落架時(shí)，采用氣割割除總裝支架頂部的定位胎架來(lái)實(shí)現(xiàn)落架，落架順序嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。

3.5 注意事項(xiàng)

1)拱肋吊裝就位后兩接頭必須焊接牢固，連接拉桿(即φ32精軋螺紋鋼)待拱肋準(zhǔn)確就位后浮吊未松勾前將拉桿帶緊，這里所說(shuō)的帶緊是指螺紋鋼螺帽用扳手施擰不動(dòng)為標(biāo)準(zhǔn)。2)浮吊松勾的原則及條件是在各項(xiàng)焊接及加固到位的情況下竟可能的晚點(diǎn)松勾，以促使拱肋在浮吊的拎住下焊接更多的時(shí)間拱肋焊縫。3)浮吊退去后，立即、加緊焊接拱肋(勁性骨架)使其形成整體，以確保穩(wěn)定。

4 實(shí)施效果和應(yīng)用前景

目前京杭運(yùn)河水運(yùn)繁忙，過(guò)往船只川流不息，且過(guò)千噸級(jí)的船舶及拖掛船隊(duì)很多，施工期間不得斷航，按照海事部門要求，航道內(nèi)若設(shè)置支架，其凈跨度不得小于40 m，通航限高不得小于7 m，若采用少支架法施工，在航道內(nèi)設(shè)置的支架難免受到過(guò)往船只碰撞，危及船舶航運(yùn)安全，同時(shí)支架自身的安全隱患很大。

戚墅堰大橋主橋于2012年5月10日開(kāi)始在岸上組裝跨河段拱肋與勁性骨架，2012年6月15號(hào)完成橋位總裝合龍，總工期歷時(shí)36 d。拱肋合龍精度分別為上游拱肋水平偏差8 mm、豎向偏差8 mm，下游拱肋水平偏差9 mm、豎向偏差6 mm。施工過(guò)程封航僅5次，封航時(shí)長(zhǎng)均為省級(jí)海事部門可批準(zhǔn)時(shí)長(zhǎng)2 h。有效的縮短安裝周期，減少了封航時(shí)間，解決了拱肋水平力克服難的問(wèn)題，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，在減少了浮雕使用次數(shù)和機(jī)械設(shè)備費(fèi)用，水中跨河支架搭設(shè)、水上安全防護(hù)等費(fèi)用等方面都取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

航道網(wǎng)絡(luò)的密度遠(yuǎn)低于公路交通網(wǎng)，如需封鎖航道，過(guò)往船只一般難以繞行，封航時(shí)間越長(zhǎng)積壓的船只越多，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展飛快的長(zhǎng)江三角區(qū)，長(zhǎng)時(shí)間的封航只會(huì)給社會(huì)帶來(lái)很大的影響，而且極易發(fā)生交通事故，應(yīng)用本工法施工可減少施工的封航次數(shù)，社會(huì)效益明顯。

長(zhǎng)節(jié)段鋼管拱肋與系梁勁性骨架整體安裝在地面進(jìn)行，施工操作相對(duì)簡(jiǎn)單，精度控制也更容易，同時(shí)可縮短施工周期。施工過(guò)程中的大構(gòu)件空間定位技術(shù)、大階段拱肋安裝變形控制技術(shù)、拱肋簡(jiǎn)支狀態(tài)下水平力控制技術(shù)等具有創(chuàng)新性，在內(nèi)河類似橋梁施工中可以廣泛推廣，特別是對(duì)于航道單邊拓寬的跨河橋梁施工更具深遠(yuǎn)意義。隨著《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快長(zhǎng)江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見(jiàn)》出臺(tái)，國(guó)家今后一個(gè)時(shí)期將大力推進(jìn)高等級(jí)航道網(wǎng)建設(shè)，本技術(shù)的推廣應(yīng)用前景廣闊。

On integral installation of long-segmented steel tube arch rib and collar beam stiff skeleton

ZHOU Lu-ping

(ChangzhouChannelManagementOffice,Changzhou213000,China)

The paper introduces the integral installation of long-segmented steel tube arch rib and collar beam stiff skeleton at Qishuyan Bridge in Changzhou, points out some innovation in the large member spatial orientation in the construction, the large segment arch rib installation deformation controlling technique, and the horizontal force controlling technique under the arch rib simply support status, so as to ensure its extensive application in similar bridge constructions.

steel tube arch rib, collar beam stiff skeleton, hoisting

1009-6825(2014)07-0165-02

2013-12-19

周魯平(1970- )，男，碩士，高級(jí)工程師

U445

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