中承式提篮拱桥钢拱肋安装施工技术

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热度0票  浏览147次 时间：2020年1月13日 09:43

 沈 凯

上海公路桥梁（集团）有限公司 上海 201400

摘要：上海奉贤金汇港桥主桥为中承式提篮拱桥，主桥拱肋为砼边拱肋与钢箱主拱肋两种形式组成，其中钢 - 混结合段预埋件需与砼边拱肋一同施工，因此施工时钢结构预埋段的定位直接影响了后续钢拱肋安装的精度。同时为了减少对航道的影响，主桥钢结构均考虑采用两台 400T 履带吊分别位于河道两岸进行单机吊装，施工前结合现场实际情况对机械行走及吊装部位进行合理布置，通过计算得出最不利工况下吊机所需的最大地基承载力，提前进行地基处理，确保吊机在吊装过程中不发生地基失稳的情况。研究成果可对同类工程提供一定的参考。

关键词：中承式提篮拱；钢 - 混结合段；钢拱肋；安装；地基承载力DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.201712141 正文：

0引言

钢拱桥施工过程中，钢结构的吊装为工程的施工重点。选择合理的吊装设备及工艺将影响整个工程的施工进度及质量，同时对施工过程中安全管理工作也产生较大影响。

金汇港桥主跨105m，一跨跨越河道，为特大桥。桥梁钢构件有长度大、重量大等特点，施工前需结合吊装设备起重能力、现场场地等情况合理进行钢结构的分段，保证整个工程能够顺利实施。

1工程概况

金汇港主桥采用30m+105m+30m中承式双飞燕提篮拱桥，现有金汇港河道宽度约为80m。主桥上部结构由拱肋、风撑、钢横梁及钢纵梁、吊杆、系杆、预制桥面板及整体化桥面系组成。

主 拱 拱 轴 线 采 用 二 次 抛 物 线 ， 主 拱 矢 高 3 0 m ， 矢 跨比 f/L=1/3.5，主 拱 向 内 侧倾斜8°，桥面以上主拱采用2片1800mmx2800mm的钢箱截面（Q345qD），桥面以下主拱及拱座采用1800mmx2800mm的砼箱形截面（C50）；边拱拱轴线采用二次抛物线，矢高6m，矢跨比f/L=1/5，边拱向内侧倾斜8°，采用1800mmx2000mm砼（C50）实心矩形截面。主梁采用钢-砼叠合梁，边跨梁高 1950mm，主跨梁高1750mm，桥面板采用300mm厚（中部250mm，端部300mm）的钢筋砼预制板。主拱与主梁之间采用吊杆连接，吊杆间距为6m，共设13对吊杆，两片拱肋之间在跨中布置S形横撑。两边拱端部设置水平系杆拉索（系杆线形与桥梁纵断面平行），以平衡拱桥的推力。

2钢结构吊装方案

2.1分段方案及设备选型

金汇港主桥拱肋、风撑、横梁、纵梁、边跨主梁均为钢结构，分段前根据图纸要求先进行钢结构加工方案设计，并经过设计确认。由于本工程采用陆上运输，按照构件最大宽度不超过6m的原则进行分段。

NG1~4、SG1~4为主拱肋分段，FC1~FC2为风撑分段，Q1~Q9为主桥桥面梁分段，W1~5为西侧边跨结合梁分段，E1~5为东侧边跨结合梁分段（见图1），具体分段参数详见表1。

图1主桥钢结构分段平面示意图

表1各分段参数一览表

选择采用2台400t履带吊，在主臂超起工况下，在金汇港两岸同时吊装，直至主跨合龙，所有钢结构分段构件均采用单机吊装。

2.2吊装工况流程

准备工作（河中钢管桩打入及临时支墩安装）→W3、E3吊装→W2、E2吊装→NG1、NG4吊装→NG2与NG3（合龙段）吊装→W4、E4吊装→W5、E5吊装→SG1、SG4吊装→SG2与SG3（合龙段）吊装→W1、E1吊装→FC1与FC2吊装→临时水平系杆拉索张拉→拆除临时支墩及钢管桩→从两边向中间依次吊装中横梁及连系次梁→主桥安装完成。

2.3各类钢结构吊装工艺

吊装实施前将每道工序工况进行了起重能力计算，特别对已安装完成的构件进行了空间位置关系的分析与对比，保证钢结构吊装能够连续作业。

1）临时支墩基础施工

在钢拱肋安装前需要在河道中打入4组钢管桩作为临时支墩基础，打入机具采用荷兰ICE免共振液压锤，利用400t履带吊在河岸边直接打入，吊机最大工作半径为56m，额定起重量为74.5t，吊装重量为12.57t，可以满足施工要求。

2）钢-混结合段吊装

钢-混结合段为主桥钢拱肋吊装施工的基准点，安装精度必须能够满足规范及施工要求，该钢构件重量为15t，底部采用钢管定型支撑（见图2），同时拱肋为内倾8°，为保证安装时的稳定性，在定型支架上方采用组合方钢进行加固处理（见图3）。 图3 方钢加固示意图3）钢拱肋吊装

单片拱肋制作时共分为4段，其中合龙段运至现场进行焊接拼装后，利用岸上400t履带吊单机进行吊装（见图4）。

图4 合龙段吊装工况示意图

4）风撑吊装

FC1、FC2风撑段采用工厂整段制作，出厂前在工厂内对吊点实体模演后确定。由于构件超宽，需分成两段运输，运至现场拼装后整体吊装。由于钢拱肋为内倾8°，在风撑起吊前，需在临时支墩处先设置横向临时横撑，将两片钢拱肋临时连接牢固，避免吊装风撑时对钢拱肋产生向内较大的拉力。风撑焊接牢固后再将临时横撑拆除。

5）临时系杆拉索安装

在钢拱肋及风撑全部安装完毕后，整个拱桥体系会产生一部分的水平推力，为此将在钢拱肋体外设置了4道临时水平系杆拉索。

由于本阶段桥面系未形成，需解决临时系杆拉索过河的问题。利用已完成的钢拱肋布置若干道垂直向的钢丝绳，水平向设置一道过河钢丝绳，两者通过卸扣连接牢固，在水平向钢丝绳上固定好吊环，在吊环内通过卷扬机将临时系杆拉索牵引过河（见图5）。

图5 临时系杆拉索过河示意图

6）钢箱横梁吊装

提篮拱桥结构设计较为轻盈，设计意图为“先拱后梁”的施工顺序，该施工方法将大大增加施工难度。已经安装完成的风撑、吊杆均会影响横梁在吊装过程中的空间位置，因此需考虑采取换钩的措施来进行安装，具体步骤如下所示。

步骤1：将Q5钢横梁吊至图示（见图6），单机吊装吊钩位置在拱肋边附近，钢横梁一斜搁置在相邻Q4横梁上，并且稳固。

图6 吊装步骤1

步骤2：另一台吊车在横梁另一端进行抛牢，并且稳固，吊装吊车松钩，在横梁另一端准备进行抬吊吊装（见图7）。

图7 吊装步骤2

步骤3：利用两台吊机在钢横梁两端的吊点进行双机抬吊将钢横梁安装到位（见图8）。

图8 吊装步骤3

相邻横梁安装后，立即安装两横梁间的纵梁，采用拉结码板和手拉葫芦进行拼接，最终桥面钢结构形成整体（见图9）。焊接顺序：先焊两钢梁间横梁腹板的连接焊缝，次焊连接构件的上下翼板连接焊缝，对接焊缝应两个焊工对称同方向同速进行焊接。现场安装焊缝的焊接，纵向焊缝从跨中向两端对称施焊，以减少焊接变形和焊缝约束应力。

图9 钢结构吊装完成示意图

3稳定性分析

1）地基处理

履带吊按本方案中的配重、臂长配置时，自重按450吨计算，超起配重按260吨计算，故总最大自重为710吨。经计算，履带吊超起吊装工况下，考虑单侧履带受力的情况下对地基承载力要求最高，要求达到25.4t/m2的地基承载力。通过在履带吊底部增设专用路基箱板（见图10），降低对地基承载力的要求，实际换算结果所需地耐力为8.03t/m2。