官塘大橋中拱段整體液壓提升施工分析

黃永志

摘要：論文依托工程實例，對官塘大橋主橋鋼箱拱肋中拱段跨徑距離262m，中拱段整體提升總重量為5885t，對提升過程中深入研究分析，并對提升系統、液壓提升裝置及提升纜風系統作為重點研究分析。實例證明，各個階段的控制是行之有效的。

關鍵詞：中拱段;提升;液壓;系統;千斤頂

1 引言

在我國公路橋梁系列中，在鋼箱拱肋橋拱肋施工中，常采用高位吊裝安裝拱肋的施工工藝，為了減少高空吊裝作業存在的風險。鋼箱中拱段采用整體提升就位的方法，促進了大跨度鋼拱橋的建設。因此，在施工方法施工中對鋼箱拱肋整體提升的系統的研究顯得非常重要，因此對提升系統的布置、纜風系統、液壓同步提及提升過程跟蹤監測，對各項實測參數和理論計算結果實時對比分析，在確保工程安全可靠的前提下為下一階段的施工做好充分的準備。

2 概述

柳州市官塘大橋主橋鋼箱拱肋N5-N5’節段劃分為中拱段，邊拱段N4與N5節段、N4`與N5`節段之間設置長4.6m合龍段。中拱段跨徑距離262m，其中拱肋、橫撐設計總重量為5257.5t;提升裝置總重量約為522.8t;水平約束索及輔助吊裝設備總重量約為104.8t;中拱段整體提升總重量約為5885t。合龍段長度4.7m（含0.1m合龍前配切長度），重量約為47t。中拱段安裝采用低位拼裝+門式支架法整體提升，提升高度約68m;合龍段采用660t浮吊/400t浮吊同時吊裝合龍上下游單個主拱肋。

3 中拱段整體提升技術難點

官塘大橋主橋全長462m，主拱計算跨徑為457m，凈跨徑為450m，其中中拱段跨徑距離262m，整體提升重量約5885t。目前，尚未有如此大噸位的整體提升過程先例，在官塘大橋中拱段整體提升過程中，其技術難點主要有以下方面：

1、官塘大橋中拱段提升重量大：中拱段提升重量約5885t，尚未有如此大噸位整體提升先例，在提升過程中存在諸多不確定性;

2、官塘大橋中拱段跨徑距離長：中拱段跨徑距離262m，整體提升施工方法難度較大;

3、官塘大橋提升高度高：中拱段提升高度67.270m，施工風險高;

4、官塘大橋主拱肋線性為空間三維變化曲線，主拱肋中拱段受力較為復雜，其應力及位移均不明確;

5、中拱段水平臨時索對官塘大橋主拱肋中拱段在施工提升過程中的影響程度不明確，理論計算很難精準的確定水平拉索力大小對結構的合適程度。

4 提升裝置

提升裝置位于N6（N6’）節段下方，共四個。安裝時確保提升裝置底板標高一致，與拱肋接觸處焊縫滿焊。順橋向水平約束索張拉孔單側9束，共18束（備用水平約束索4束，全橋共計22束）。單束鋼絞線索16根，選用規格1×7×15.24強度為1860MPa鋼絞線。水平約束索張拉設備采用YCW400B400t張拉千斤頂。根據理論計算，體系轉換的最大單束索力值為149.56t，400t張拉千斤頂張拉能力有足夠儲備。400t/149.56t=2.674。單個提升裝置豎向提升吊點孔4個，四個吊點孔中心點與提升支架頂鋼箱梁吊裝孔中心點Z向（豎向）坐標一致。提升裝置每個錨固端底部需安裝尺寸為0.7m×0.7m×26mm的Q345c鋼板，鋼板周邊與提升裝置接觸部分均滿焊。

5 提升門架系統

提升支架底部1520mm鋼管內灌注13.6m高的C30混凝土，在陸地上安置一臺天臂泵車將混凝土泵送至水中由一艘2000t駁船運輸的兩臺罐車和天臂泵車內，駁船駛向施工地點，再由水中天臂泵車將混凝土泵送至鋼管內。橫聯系共6道由630mm和325mm鋼管組成，活動橫聯系共2道，由630mm鋼管組成。

6 同步液壓整體提升系統

根據工程的特點采用LSD液壓同步提升系統。本套液壓提升系統包括：單端塔頂的提升平臺上布設8臺500t提升千斤頂、2臺LSD105泵站和2臺閥體柜;2端共布設16臺千斤頂，在東岸布設1臺主控臺（計算機控制系統）。

提升千斤頂起重能力有足夠儲備。（16臺×500t/臺）/5885t=1.36

提升用鋼絞線索選用規格1×7×17.8強度為1860MPa鋼絞線，破斷力約35t。每臺提升千斤頂配置30根。滿足鋼絞線的安全要求。（30根/臺×16臺×35t/根）/ 5885t=2.85。

6.1控制系統

①計算機同步控制系統的組成和功能。

LSD計算機控制系統是液壓同步提升技術的核心，由主控計算機、現場控制器、傳感器、通信單元及相應的數據線組成。計算機同步控制系統具有邏輯控制、位置同步控制和壓力均衡控制功能，能實現構件的平穩提升、下降及遠程控制。

6.2液壓泵站

LSD液壓同步提升系統的動力部件是液壓泵站。泵站采用了變量泵與比例閥組成的液壓系統，輸出的液壓動力油通過比例閥開口變化來實現流量的實時無級調節，同時液壓系統可根據千斤頂提升力的變化進行自動均衡調節，從而有效地提高液壓提升的同步性能。

7 提升支架纜風系統

為了保證中拱段整體提升時提升支架的穩定性，需要對提升支架施加反向對稱的拉力還有支架之間的對拉力，從而抵消掉由于中拱段提升時，自重作用導致的提升支架內傾。纜風拉力由6臺100tYCW100B/YDC1000N型千斤頂提供，每個張拉端三根φ15.2mm鋼絞線，其中地錨的張拉端共四臺，東西岸各兩臺，對稱布置。支架頂部張拉端共兩臺，都設置在東岸柱頂鋼箱梁上，對稱布置。

8 鋼箱中拱段整體提升過程偏差分析

中拱段拱肋、提升裝置等結構總重約5885t，考慮焊縫、吊繩等附加結構的重量以及吊裝過程中的微沖擊作用，實際計算分析時，考慮一定安全儲備，按照提升的重量為6000t考慮。

中拱段整體提升過程中采用兩種方式判斷中拱段整體提升過程中提升千斤頂是否同步。一是利用提升千斤頂張拉力差值判斷。中拱段試提升至中拱段線形滿足設計要求，讀取千斤頂張拉力并記錄。理論上千斤頂張拉力一致，但實際存在誤差，計算各千斤頂張拉力差值，在中拱段整體提升過程中可通過讀取千斤頂張拉力計算出的差值與試提升差值進行比對來判斷整體提升過程中千斤頂是否同步并予以適當調整。

二是中拱段整體提升過程中測量監控組每隔2小時在千斤頂回油過程中對中拱段拱腳處進行快速監測，通過監測數據進行判斷。

9 提升過程智能監控系統

主拱提升監測指揮系統為：風力、溫度及支架應力應變實時采集并預警、報警，主拱提升位置及偏差數據實時反饋并以數值及仿真動畫形式直觀動態呈現，關鍵部位現場監控視頻實時傳送，全過程數據備份備查的可視化綜合監測指揮系統。在中拱段整體提升前，施工人員在提升支架頂底部、邊拱段支架頂部鋼管安裝應力感應原件，通過應力感應原件實時反饋數據，對中拱段整體提升施工過程進行監控。各拱肋支架變形監控點、應力監控點、水平傾角探頭、風速風向傳感器、傳感器機箱設置位置。

10 結束語

隨著橋梁建設的飛速發展的同時也面臨各種技術難題，面對如此高難度的提升，對中拱段整體提升各項全面力學分析及整體提升模擬試驗，通過試驗并進行正確性進行論證，彌補理論計算偏差，對吊裝過程中的中拱段進行全方位監測，最終達到預想的效果，其首創的一系列整體提升施工方案，不僅填補六大量的技術空白，也為今后同類橋梁的建設提供可借鑒的技術資料，克服具有安全可靠、減少高空作業的風險、同時又能保證安裝質量及焊接質量等優點，同時節約成本又能縮短工期。目前在同類型的橋梁領域中鋼拱橋施工中的得到廣泛應用，應具有很好的綜合技術經濟效益。

參考文獻

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