空間異形鋼管拱橋拼裝方法

吳海軍

中鐵長(zhǎng)安重工有限公司 陜西西安 710000

1 工程概況

1.1 主拱圈構(gòu)造

渝黔線夜郎河特大橋鋼管拱徑性骨架主拱肋跨徑370m，豎直平面內(nèi)矢高為83.5m，矢跨比為1/4.43114。

主拱肋桁架橫向變寬，寬度值由拱腳處8m過渡到拱頂截面的5m；拱肋高度h從拱腳處12.1m過渡到拱頂6.1m。每個(gè)直腹桿截面為矩形截面，B節(jié)點(diǎn)到20#節(jié)點(diǎn)（1-5節(jié)段）采用鋼管作為支撐，21#節(jié)點(diǎn)到40#節(jié)點(diǎn)（6-10節(jié)段）采用4根角鋼組合而成的工字形桿件作為支撐[1]。

1.2 拼裝難點(diǎn)

拱肋線型為XY平面曲線與XZ平面曲線疊加的空間曲線，各控制點(diǎn)不在同一平面內(nèi)；直腹桿沿著拱肋曲線的法線方向布置為發(fā)散狀態(tài)[2]。

本橋主弦管單片的控制點(diǎn)不在同一平面內(nèi)，為空間曲線，各控制點(diǎn)的精度控制為本橋制造的難點(diǎn)。本橋吊裝單元節(jié)段之間的接口精度控制為制造的難點(diǎn)。由于節(jié)段尺寸很大，節(jié)段拼裝支架及高空作業(yè)安全防護(hù)也為本橋制造的難點(diǎn)[3]。

1.3 拼裝方法

為保證施工工期和拱肋線型，采用3+1節(jié)段連續(xù)試拼，拼裝方式為臥拼法。

1.4 分段及重量

序號(hào) 尺寸（米） 單重（Kg） 數(shù)量 總重第一節(jié)段 21.6×13.0×9.0 126544.9 2+2 506179.6第二節(jié)段 26.7×12.3×8.8 142919.9 2+2 571679.6第三節(jié)段 24.2×11.5×8.3 130521.3 2+2 522085.2第四節(jié)段 22.2×10.6×8.0 114799.4 2+2 459197.6第五節(jié)段 22.0×9.8×7.6 112227.1 2+2 448908.4第六節(jié)段 18.9×9.1×7.3 104020 2+2 416080第七節(jié)段 21.9×8.5×6.9 95023 2+2 380092第八節(jié)段 21.9×7.9×6.6 86054.8 2+2 344219.2第九節(jié)段 19.0×7.5×6.4 87426.8 2+2 349707.2第十節(jié)段 17.6×7.2×6.2 81555.5 2+2 326222

2 拼裝方案

本橋采用先拼裝單側(cè)桁片，再在雙層支架上定位外側(cè)、內(nèi)側(cè)桁片的拼裝方式。

2.1 第一輪拼裝

第一輪拼裝為1-4節(jié)段拼裝，單桁片之間采用平聯(lián)鋼管作為支撐，不另行設(shè)支架支撐。

2.1.1 單片拼裝

①按施工圖給的地樣控制點(diǎn)放出地樣，將同點(diǎn)號(hào)的控制點(diǎn)線連接起來（接口點(diǎn)不用連接）。

②安裝各拼裝支架。

③將檢驗(yàn)合格的弦管單元吊至拼裝支架上采用吊垂線的方式與地樣控制點(diǎn)合樣，各控制點(diǎn)偏差應(yīng)小于3mm。將主弦管在支架上固定并安裝接口臨時(shí)匹配裝置，檢查各控制點(diǎn)處的高度。

④用全站儀打出腹管及平聯(lián)管的定位點(diǎn)，然后根據(jù)支撐管與主弦之間的夾角確定支撐管在主弦上的定位點(diǎn)。

⑤安裝直腹管。

⑥根據(jù)斜腹管與直腹管之間的相對(duì)關(guān)系，安裝斜腹管。

2.1.2 平聯(lián)拼裝

由于平聯(lián)管之間相互平行，可先在工廠內(nèi)焊接成單桁片再安裝到外側(cè)單片上，焊接平聯(lián)單桁片時(shí)需注意平聯(lián)管的上下高差和截面十字線的角度。

平聯(lián)管的上下高差可定位出沿拱肋方向的偏轉(zhuǎn)角度，另一方向的角度則可由直腹管定出。因平聯(lián)管與直腹管所組成的截面均為矩形截面，采用特制的直角卡板將直腹管與平聯(lián)管臨時(shí)連接即可。

平聯(lián)管定位好后需焊接牢固，并安裝其余的平聯(lián)斜撐及內(nèi)部支撐，以保證鋼管撐的剛度。

2.1.3 安裝內(nèi)側(cè)單片

內(nèi)側(cè)單片安裝需分節(jié)段吊裝，前一個(gè)節(jié)段吊裝到位后，施工人員將其點(diǎn)焊固定才能吊裝下一個(gè)節(jié)段的單片。

構(gòu)件向下弦方向傾斜，需在上弦設(shè)置攬風(fēng)將內(nèi)側(cè)單片拉住，焊接時(shí)需先焊接上弦側(cè)焊縫，后焊接下弦處焊縫。由于焊接區(qū)域間距較大，建議采用可移動(dòng)式腳手架作為焊接平臺(tái)。

2.2 第二輪拼裝

第二輪拼裝為4-7節(jié)段拼裝。其中4節(jié)段、5節(jié)段腹桿為鋼管撐，6節(jié)段、7節(jié)段為工字形支撐。第6、7節(jié)段拼裝采用雙層支架支撐。

2.2.1 單片拼裝

單片拼裝與第一輪拼裝流程一樣，腹桿節(jié)點(diǎn)板定位見下圖：

通過全站儀在主弦管上打出各腹桿的定位點(diǎn)，再根據(jù)腹桿與主弦管之間的角度，將腹桿與端部的節(jié)點(diǎn)板螺栓連接，卡入主弦管，使節(jié)點(diǎn)板通過平聯(lián)定位點(diǎn)、定位點(diǎn)、腹桿定位點(diǎn)這3個(gè)控制點(diǎn)。

再根據(jù)腹桿節(jié)點(diǎn)板上的斜腹桿定位線安裝斜腹桿；內(nèi)側(cè)單片拼裝則只焊接腹桿節(jié)點(diǎn)板。

2.2.2 平聯(lián)拼裝

平聯(lián)外側(cè)端直接與外側(cè)單片螺栓連接，內(nèi)側(cè)端則將平聯(lián)節(jié)點(diǎn)板和平聯(lián)拼接板連接，平聯(lián)安裝后需檢查與腹桿的夾角是否為90度。

平聯(lián)桿安裝好后，在平聯(lián)桿端部架設(shè)臨時(shí)支撐，將平聯(lián)斜桿放置在節(jié)點(diǎn)板處，待平聯(lián)桿與內(nèi)側(cè)單片焊接后再固定焊接。

2.2.3 安裝內(nèi)側(cè)單片

安裝內(nèi)側(cè)單片之前，需將第6、7節(jié)段的支架加高支架加高的部分采用3米標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段及內(nèi)側(cè)支架拼裝而成，支架架設(shè)完成后將外側(cè)單片一一吊裝到位。

第3輪拼裝與第6、7節(jié)段拼裝類似。

3 支架的拆除

對(duì)于鋼管撐的單層支架，將桿件吊走后可直接拆除。對(duì)于工字形撐的雙層支架，由于桿件把支架包圍住，則應(yīng)先拆除桿件中部的單桁片支架，使桿件的重力作用在兩端支架上，再將桿件稍微吊起，拆除前端支架，桿件再從前端平移脫離。