曾家?guī)r大橋剛性懸索架設(shè)及合龍施工技術(shù)

劉小勇，姚 笛，枚 龍，劉茂娜

(中交二航局第二工程公司，重慶 401121)

1 工程概況

重慶曾家?guī)r大橋?yàn)槿邕B續(xù)剛性懸索加勁鋼桁架梁橋，跨徑布置為135m+270m+135m。主橋上部結(jié)構(gòu)為鋼桁梁，剛性懸索設(shè)置在主墩兩側(cè)各5個(gè)節(jié)間，最高點(diǎn)與上弦距離24.0m。加勁懸索采用二次拋物線，上弦與剛性懸索之間采用鋼吊桿連接。橋型斷面布置如圖1所示。

圖1 橋型斷面布置(單位：cm)

2 加勁弦安裝架設(shè)

曾家?guī)r大橋上部結(jié)構(gòu)安裝方案整體采用“預(yù)偏中支點(diǎn)預(yù)降邊支點(diǎn)+橋面吊機(jī)對(duì)稱(chēng)懸臂拼裝+斜拉扣掛”施工工藝，即在墩旁中支點(diǎn)處設(shè)置80t桅桿式起重機(jī)作為鋼梁轉(zhuǎn)運(yùn)的提升站，并利用桅桿式起重機(jī)安裝墩旁托架上的鋼梁起始節(jié)段與首臺(tái)70t橋面起重機(jī)。加勁弦安裝按盡快參與鋼桁梁的協(xié)同受力設(shè)計(jì)意圖，根據(jù)總體施工工藝，由于受2臺(tái)橋面起重機(jī)在鋼梁上空間布置的要求及桅桿式起重機(jī)吊高吊幅的影響，如圖2所示，剛性懸索在鋼桁梁T構(gòu)懸拼4個(gè)節(jié)間后，利用橋面起重機(jī)進(jìn)行安裝，如圖3所示。剛性懸索安裝順序?yàn)椋簞傂缘鯒U→加勁弦→橋門(mén)架→剛性吊桿→加勁弦。

圖2 加勁懸桿安裝示意

圖3 加勁懸桿安裝示意

加勁弦一般采用支架法或臨時(shí)支墩法安裝，本工程根據(jù)分析剛性吊桿在拉壓狀態(tài)受力均能滿(mǎn)足規(guī)范要求下，利用剛性吊桿受壓特性，在其兩側(cè)設(shè)置八字撐調(diào)整裝置加固，并調(diào)整吊桿垂直度，為便于連接，在吊桿上設(shè)置抱箍形式，利用精軋螺紋鋼預(yù)緊抱于吊桿上。

吊桿與下弦及加勁弦桿的銷(xiāo)軸連接，吊耳耳孔設(shè)計(jì)一般比銷(xiāo)軸大6mm，在吊桿的頂?shù)撞吭O(shè)置了間隙補(bǔ)償調(diào)整限位塊如圖4所示。

圖4 加勁弦安裝及間隙限位補(bǔ)償調(diào)整結(jié)構(gòu)

3 加勁弦合龍施工

加勁弦合龍口設(shè)計(jì)為中支點(diǎn)的第5節(jié)段位置處，其施工時(shí)機(jī)為對(duì)稱(chēng)懸臂安裝完成5個(gè)節(jié)段及橋面起重機(jī)站位于第4節(jié)段，選擇在溫度約28℃進(jìn)行合龍段施工。由于合龍口位置處整體剛度較大，為保證順利合龍，在中支點(diǎn)大立柱頂設(shè)置了斜拉扣掛系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)拉，如圖5所示，并輔以頂拉裝置等措施，拼接板采用現(xiàn)場(chǎng)配鉆方式，實(shí)現(xiàn)加勁弦桿合龍。

圖5 加勁弦合龍段施工示意

3.1 合龍口分析與監(jiān)測(cè)

為分析合龍前各構(gòu)件的應(yīng)力，采用Midas Civil對(duì)合龍工況進(jìn)行整體建模分析，此時(shí)主桁結(jié)構(gòu)的最大拉應(yīng)力發(fā)生于5號(hào)節(jié)間豎腹桿頂部，為154MPa；最大壓應(yīng)力發(fā)生于5號(hào)節(jié)間上弦桿前端，為-147MPa，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

為保證加勁弦的順利合龍，根據(jù)模型分析斜拉扣掛1號(hào)臨時(shí)拉索張拉力為8 370kN，合龍口下端豎向調(diào)整力為400kN，并在邊跨側(cè)、中跨側(cè)合龍端口分別施加約10，50kN的縱向?qū)斄Γ瑢?shí)現(xiàn)合龍口的精確調(diào)整，此工況下合龍口的偏差調(diào)整均小于1～1.2mm，合龍段吊裝及合龍口精確調(diào)整前后的姿態(tài)實(shí)測(cè)如表1，2所示。

表1 合龍段下端口連接后合龍口姿態(tài) mm

表2 加勁弦合龍口精確調(diào)整后姿態(tài) mm

3.2 合龍口敏感性計(jì)算分析

剛性懸索合龍為剛性懸索加勁梁連續(xù)鋼桁梁施工的最關(guān)鍵工況，多種因素可能對(duì)合龍口的狀態(tài)造成重要影響。為此對(duì)系統(tǒng)溫度、臨時(shí)拉索索力、橋面起重機(jī)站位等參數(shù)對(duì)合龍口狀態(tài)的影響進(jìn)行研究，如表3所示。

表3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

1)環(huán)境溫度變化

選擇與基準(zhǔn)合龍溫度28℃接近的較為穩(wěn)定的溫度進(jìn)行合龍。當(dāng)環(huán)境溫度與基準(zhǔn)溫度有差別時(shí)，按環(huán)境溫度升溫/降溫2.5℃，5℃四種情況考慮溫度變化對(duì)合龍口狀態(tài)的影響，如表4所示。

表4 環(huán)境升降溫5℃對(duì)合龍口狀態(tài)的影響 mm

根據(jù)分析，升降溫對(duì)于剛性懸索合龍口變形差值影響較小，環(huán)境溫度升/降5℃，合龍口變形約1mm。

環(huán)境溫度升高或降低時(shí)，剛性懸索合龍口兩端會(huì)產(chǎn)生一定變形，為保證其無(wú)應(yīng)力合龍，可通過(guò)調(diào)整臨時(shí)拉索索力大小的方式進(jìn)行控制，按環(huán)境溫度升溫/降溫2.5℃，5℃四種情況考慮溫度變化對(duì)臨時(shí)拉索索力的影響，如表5所示。

表5 環(huán)境溫度改變對(duì)臨時(shí)拉索狀態(tài)的影響 kN

2)臨時(shí)拉索索力

當(dāng)合龍口有差量時(shí)，可通過(guò)調(diào)整臨時(shí)拉索的索力，達(dá)到改變合龍口兩端位移的目的。當(dāng)臨時(shí)拉索索力與基準(zhǔn)索力有差別時(shí)，按臨時(shí)拉索索力增加/減少250,500,750kN和1 000kN考慮索力變化對(duì)合龍口狀態(tài)的影響，如表6所示。

表6 臨時(shí)拉索索力改變對(duì)合龍口狀態(tài)的影響 mm

根據(jù)分析，臨時(shí)拉索索力變化與合龍口變形量成線性關(guān)系，且較敏感，可通過(guò)在合龍口位置設(shè)置頂拉裝置進(jìn)行調(diào)整。

3)合龍口豎向調(diào)整力

當(dāng)合龍口有差量時(shí)，可通過(guò)調(diào)整合龍口豎向力，達(dá)到改變合龍口兩端位移的目的。按合龍口豎向調(diào)整力增加/減少100，200kN和300kN慮索力變化對(duì)合龍口狀態(tài)的影響，如表7所示。

表7 調(diào)整豎向作用力對(duì)合龍口狀態(tài)的影響 mm

由表7可知，改變合龍口豎向調(diào)整力對(duì)于剛性懸索合龍口變形差有一定影響，可通過(guò)調(diào)整豎向作用力對(duì)合龍口距離進(jìn)行調(diào)整。

4)架梁起重機(jī)站位

當(dāng)合龍口有微小差量時(shí)，可通過(guò)調(diào)整架梁起重機(jī)占位，達(dá)到改變懸臂端位移的目的。合龍方案中，架梁起重機(jī)均占位4號(hào)節(jié)間。占位3號(hào)節(jié)間以及5號(hào)節(jié)間時(shí)合龍口的狀態(tài)如表8所示。

由表8可知，架梁起重機(jī)占位對(duì)于合龍口狀態(tài)有一定影響，可通過(guò)調(diào)整架梁起重機(jī)占位對(duì)合龍口距離進(jìn)行調(diào)整。

表8 架梁起重機(jī)占位對(duì)合龍口狀態(tài)的影響 mm

4 加勁弦合龍口偏差調(diào)整技術(shù)措施

由于合龍口采用拼接板現(xiàn)場(chǎng)配鉆方式，即合龍段一端利用拼接板與加勁弦沖釘連接，另一端通過(guò)斜拉扣掛拉索對(duì)拉、豎向頂拉、橋面起重機(jī)站位、頂拉裝置等措施調(diào)整合龍口的轉(zhuǎn)角、豎向、橫向與縱向偏差，實(shí)現(xiàn)順利合龍。

4.1 合龍口豎向調(diào)整措施

加勁弦合龍口豎向偏差可通過(guò)調(diào)整橋面起重機(jī)站位或采取千斤頂頂升或者反壓進(jìn)行調(diào)整。即通過(guò)上弦桿腹板頂部放置2臺(tái)150t液壓千斤頂或在加勁懸索合龍段頂部通過(guò)設(shè)置2個(gè)七字形反力裝置和2臺(tái)150t反向頂，通過(guò)頂升以強(qiáng)制消除合龍口豎向偏差。

4.2 合龍口橫向調(diào)整措施

加勁弦合龍口橫向偏差采取千斤頂或者手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整。即合龍段橫橋向向外偏，在加勁弦內(nèi)側(cè)腹板上安裝丁字吊，利用25t手拉葫蘆調(diào)整合龍口橫向偏差；加勁懸索合龍段橫橋向向內(nèi)偏，在加勁懸索合龍段外側(cè)腹板上安裝七字形反力裝置，利用50t機(jī)械千斤頂調(diào)整合龍口橫向偏差，保證頂?shù)装蹇兹褐睾稀＞唧w調(diào)整如圖6所示。

圖6 合龍口橫向調(diào)整示意

4.3 合龍口縱向調(diào)整措施

在加勁懸索上下游合龍口頂面分別設(shè)置1對(duì)頂拉反力裝置和2臺(tái)150t千斤頂，通過(guò)反向頂升以強(qiáng)制消除上弦合龍口縱向偏差，實(shí)現(xiàn)快速合龍。具體頂拉如圖7所示。

圖7 合龍口頂拉裝置調(diào)位示意

若合龍口縱向偏差較大，頂拉裝置調(diào)整效果不明顯，采用增大1號(hào)臨時(shí)拉索索力調(diào)整合龍口縱向偏差。1號(hào)臨時(shí)索設(shè)計(jì)采用4束19根鋼絞線，錨具為27孔和37孔。若需要增加索力，按照模型計(jì)算再增加鋼絞線數(shù)量。

合龍口偏差調(diào)整采用縱向→豎向→橫向的順序，觀察合龍口數(shù)據(jù)與實(shí)配拼接板測(cè)取數(shù)據(jù)一致，螺栓孔群基本重合，使用定位工藝沖釘對(duì)合龍口腹板、頂板進(jìn)行快速施打定位后補(bǔ)充φ32.8沖釘和臨時(shí)螺栓至板面栓孔的75%，最后補(bǔ)足底板沖釘，完成加勁弦合龍施工。

加勁弦合龍施工完成后，對(duì)合龍段進(jìn)行高栓施擰，施擰順序先腹板再頂?shù)装濉４咚ㄊ┕ね瓿桑M(jìn)行1號(hào)拉索及吊桿限位裝置拆除，使吊桿由受壓變?yōu)槭芾瓿墒芰w系轉(zhuǎn)換。

5 結(jié)語(yǔ)

重慶曾家?guī)r大橋采用帶剛性懸索的加勁弦及鋼吊桿的鋼桁架三跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、加勁弦安裝及合龍難度大。在加勁弦安裝過(guò)程中合理利用吊桿的拉壓雙層屬性，設(shè)置八字斜撐拉裝置調(diào)整吊桿垂直度，并在頂?shù)撞吭O(shè)計(jì)間隙限位措施，高效完成了加勁弦安裝，并保證了鋼梁線形。加勁弦合龍口由于緊鄰弦桁結(jié)合段，結(jié)構(gòu)剛度較大，為克服鋼梁懸臂下?lián)嫌绊懞淆埧诘霓D(zhuǎn)角誤差，在中支點(diǎn)大立柱頂設(shè)置了斜拉扣掛系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)鋼梁的系統(tǒng)溫度、拉索索力、橋面起重機(jī)站位等參數(shù)對(duì)合龍口的狀態(tài)進(jìn)行了敏感性分析，利用拉索對(duì)拉，并配以縱、橫、豎向以及現(xiàn)場(chǎng)配鉆等調(diào)位措施，確保了加勁弦零誤差合龍。