大型拱腳連接鉸斜面安裝施工定位控制技術

詹 富 帝

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

在現代橋梁設計中，一般以鋼結構拱橋為主，鋼結構的運用大大提升了拱橋的單跨跨徑以及結構的耐久性，并且使其在結構設計以及造型美觀上有了更多可能。拱腳作為拱橋的主要受力及傳力結構是相當重要的部位，傳統鋼結構拱橋拱腳的設計一般采用與混凝土直接結合。隨著科技水平的發展以及設計水平的不斷提升，拱腳設計也變得多種多樣[1]。

天保灣大橋的拱腳采用拱腳連接鉸將主拱下弦與拱座混凝土連接，因此，拱腳連接鉸在加工過程中的精度以及施工過程中的安裝定位成為施工控制中的關鍵。

2 結構形式

2.1 拱腳結構

天保灣大橋拱腳設計為鉸結形式，通過拱腳連接鉸將主拱下弦桿和拱座混凝土連接在一起。拱腳連接鉸通過預埋件與拱座混凝土結合在一起，拱腳連接鉸與拱座混凝土安裝接觸面為43°斜面，連接鉸的設計轉角為0.01°。單個拱座連接鉸的整體重量達47.4 t，屬于大型鑄鋼鉸支座。

2.2 拱腳連接鉸結構

拱腳連接鉸主要由連接套、上搖、下搖、制動板、預埋板、套筒及預埋錨桿等部件組成。連接套嵌入主拱下弦箱型桿內，通過螺栓固定連接。連接套端部直接插入上搖凹槽內，上搖與下搖之間設置滑動套并通過制動板連接固定。預埋板、套筒和預埋錨桿埋入拱座混凝土內，預埋板頂面與拱座混凝土頂面形成一個共同的平面，下搖與預埋板通過螺栓固定連接(圖1)。

圖1 拱腳連接鉸結構組成

3 拱腳連接的鉸加工與制造

拱腳連接鉸的主體部件為鑄造件，需要在加工廠內加工制造成型。各部件之間采用拼接和栓接，因此其加工精度對整個連接鉸組拼及安裝精度起到了關鍵作用。在連接鉸加工廠家的選擇上，其需具備相應的大型鑄鋼件生產加工制造經驗。加工設備需全部采用數控機床以保證加工精度，加工精度需控制在毫米級以下[2]。

3.1 連接套的加工

連接套的整體尺寸為1 910 mm×1 410 mm×1 800 mm，下部突出部分嵌入上搖上部凹槽，上部整體插入主拱下弦箱型桿內，頂部與拱肋反力座連接，側面通過螺栓與主拱連接。由于連接套整體尺寸較大、重量更達18.9 t，如果考慮連接套與主拱分別加工完成后再插入進去施工難度較大，而且連接套與主拱配孔可能會存在誤差而導致螺栓無法安裝。因此，對于這部分的加工制造方案為現將連接套加工成型并與上搖匹配，以保證二者能夠正常契合，然后根據成型的連接套加工相應的主拱，主拱配孔根據連接套成孔加工，直接將二者加工成為一個整體，在安裝中亦采用整體吊裝。

3.2 上、下搖的加工

上、下搖的接觸面為半圓形凹槽，中間設置滑動套，二者必須結合緊密才能保證整體結構的穩定性及耐久性。上、下搖毛坯件采用數控機床刨銑以保證加工精度，確保二者接觸面緊密。

3.3 預埋組件的加工

預埋組件由預埋板、套筒和預埋錨桿組成。下搖與預埋板通過20根螺栓連接，螺栓與對應套筒、錨桿連接。預埋板與套筒分別加工成型并通過下搖成孔進行預埋板配孔，將預埋板與套筒焊接成整體，以保證預埋板與下搖成型的安裝精度。

3.4 組 拼

連接鉸各部件加工完成后進行整體組拼，本次組拼主要為預埋板、下搖與上搖。上搖與連接套之前已經組拼檢查完成，本次即不再組拼連接套。本次組拼的目的是為了檢查連接鉸的成型結構尺寸，主要檢查數據為組合高度。連接鉸的組合高度直接影響到主拱的成型線形，是整個安裝定位的關鍵之一，只有在組合尺寸滿足設計要求后才能進行現場安裝。

4 拱腳連接鉸安裝方案

由于整個拱腳連接鉸體形及重量較大，且屬于斜面安裝，安裝難度較大，因此，考慮分部位進行安裝。整個拱腳連接鉸分三步安裝[3]：

第一步：預埋組件安裝。該部分與拱座混凝土結合，需提前安裝完成；

第二步：上、下搖組合安裝。該部分為整體吊裝；

第三步：連接套主拱段安裝。該部分為整體吊裝。

整個拱腳連接鉸采用螺栓連接，安裝精度高且在廠內已經提前組拼過，因此，整個拱腳連接鉸安裝定位的關鍵在于預埋組件的安裝。只要預埋板的安裝定位滿足要求，則其后續的上、下搖以及連接套的安裝定位也能滿足要求。

5 預埋組件的安裝

5.1 預埋組件的安裝方案

預埋板為一塊2 700 mm×2 200 mm×80 mm的鑄鋼板，板背面布置加勁肋板，板上設置20個螺栓孔，在廠內加工制造階段已經提前將套筒與其焊接成為整體，預埋錨桿與套筒采用套絲連接。整個預埋板位于拱座混凝土斜面上，安裝接觸面角度為43°。如果將預埋板與預埋錨桿提前安裝就位，再施工拱座混凝土則可能會出現以下問題：

(1)混凝土澆筑過程中出現預埋板偏位，影響定位精度；

(2)混凝土收縮徐變，影響預埋板的最終成型定位精度；

(3)預埋板下混凝土澆筑不密實；

(4)預埋組件在虛擬斜面上安裝定位施工難度大。

在綜合分析了上述情況后將預埋組件采用二期施工以保證預埋組件最終的成型定位精度。

5.2 預埋組件的施工流程

(1)預埋灌漿管的安裝。在拱座混凝土內預埋錨桿灌漿管，灌漿管選用鋼管，目的是為了避免在混凝土澆筑過程中造成灌漿管破損。所有灌漿管之間的連接固定成整體，與預埋錨桿的布置間距匹配。在拱座下層混凝土上安裝一個型鋼支架用于灌漿管的固定以及高度和角度的調整，灌漿管的安裝高度和角度需與連接鉸的安裝高度和角度匹配。

灌漿管測量定位完成后即可進行拱座混凝土澆筑，澆筑過程中注意對灌漿管進行保護，以避免灌漿管跑位造成錨桿無法安裝。

(2)預埋組件的安裝。在成型的拱座混凝土上定位控制點，用于預埋組件的安裝定位。在拱座混凝土上安裝定位鋼筋，用于預埋板的定位及固定。

錨桿與預埋板連接成為整體后一起吊裝，利用吊車的大小勾調整安裝姿態。將預埋組件整體吊裝至定位鋼筋上、復測定位精度滿足要求后將預埋板與定位鋼筋焊接固定。

預埋組件安裝完成后進行灌漿管的灌漿，灌漿料選用高強支座灌漿料，強度比拱座混凝土強度高一等級，灌漿需密實可靠[4]。

(3)上、下搖的安裝。上、下搖采用整體吊裝，利用吊帶固定。整體在預埋板上就位，與預埋板上的螺栓孔對齊后安裝螺栓固定。

(4)連接套段主拱的安裝。提前施工好連接套段的主拱支架，支架高程與主拱段定位高程匹配，支架之間有效連接，防止受力后偏位。

連接套段主拱的整體吊裝：將其端部插入上搖凹槽后固定在支架上，安裝連接套與上搖螺栓。

(5)定位復測。整個拱腳部分安裝完成后進行定位復測，復測拱腳安裝定位精度，待其滿足要求后進入下一道工序[5]。

6 結 語

通過對拱腳連接鉸加工精度以及安裝定位的控制，天保灣大橋拱腳部分順利施工完成，安裝定位精度滿足設計要求，為下一步主拱施工打下了基礎，并為今后同類型大型拱腳連接鉸的安裝定位提供了寶貴經驗。