利用引桥桥墩作为缆索吊装系统主锚的实际应用

PAGE利用引桥桥墩作为缆索吊装系统主锚的实际应用主锚是缆索吊装的重点及关键点之一，设置合理的主锚为缆索系统提供适当的水平拉力并确保系统在负载作用下的稳定，进而确保安装中拱跨结构的稳定。水平承载力及位移的控制是主锚设置的决定因素。本文以大桥为例，浅要谈谈利用引桥桥墩作为主锚的实际应用。一、工程概况桥梁全长520.16米，主桥宽33米，引桥宽28米。主桥长150米，分孔为25+100+25米，采用双飞燕形中承式钢管混凝土提篮拱桥结构。其中主跨为矢高25m跨径100m的钢管桁架中承式系杆拱桥，拱肋由4根D700的Q345c空间桁架式钢管组成。引桥为3×30米等高度连续箱梁结构共四联。大桥钢管拱肋及风撑采用无支架缆索吊装斜拉扣挂施工工艺安装。缆索吊装系统总体示意图二、缆索吊装系统主锚的论证及对比大桥采用主吊点可以横向移动的单组主索无支架缆索吊装系统进行上构安装，缆索吊装索跨组合为115+110+115m。主塔架置于主拱拱脚上，两岸主塔高40m，宽38m。按计算缆索系统在最大吊装重量（本桥最大节段重量27t，计算取值最大重量40t）作用下，主吊点运行至跨中时主索水平力达到最大，对主锚是最不利的时候。主索的张力的水平分力的计算如下：Q—作用在主索上的最大集中荷载G—主索的自重—主索的垂度经过计算，主锚所承受的最大水平分力=190t。利用引桥桥墩作为主锚，从实际情况看，在主桥拱肋安装过程之前引桥桥墩已完全达到设计强度且引桥上部现浇箱梁已完成浇注，引桥桥墩的所处位置以及自身的构造都具备作为主锚的优越条件；从理论上看，如果承台的中间2根间距4m直径1.5m的桩在此地质条件下承受100t的水平分力得到满足，那么承台有足够强度，则整个桥墩就可以承受300t的水平力，大于主索的最大水平分力190t，可以利用作为缆索系统的主锚。相关理论计算公式及方法如下：对桩及承台的强度验算如下：考虑群桩效应后的桩基水平承载力=190t—群桩效应综合系数—单桩水平承载力结果表明多排单列2根桩水平承载力满足承载100t的水平力。哑铃状引桥桥墩承台为宽4m，厚2m，长18m的钢筋混凝土梁，考虑自重可以承受100t的竖向分力，大于主索的竖向分力。主索水平分力为190t，中间两根桩可以承受100t的力，则两侧两根桩只需承受90t即可，按照两侧桩承受100t的力来对承台梁进行强度和绕度验算，均符合要求。此外在验算过程中还有承台前的主动土压力及承台底的摩阻力都未进行考虑，因此还有一定的安全储备。理论计算中表层冲刷线以上主动土压力不计及轴向自重压力不计，在本项目中，除所用作后锚墩上部结构已完成现浇外，为了确保承台具有足够的水平主动土压力，特在安装前对承台向河中心方向挖深1.0m，并采用塘渣分层压实，表层摊铺30cm厚水泥稳定碎石层，一方面可保证承台的水平推力，其次可保证缆索吊装现场清洁，同时该稳定层还可以作为后续现浇箱梁的支架基础。利用引桥桥墩作为主锚与独立设置重力式复合地锚比较：(1)利用引桥桥墩作为缆索系统主锚(2)重力式结合钻孔桩复合地锚经以上分析，运用引桥桥墩作为缆索吊装系统的主锚是可行的，仅在3#（12#）桥墩除中间系梁宽由2米改为4米，相应的横向钢筋加大外不再做任何改动。这样即没有增加额外的工期及技术措施也没有造成不必要的浪费。保证其安全质量的同时既缩短了工期又节省了工程造价。东南大学针对本桥的施工，安排桥梁施工全过程的监控，并且根据建模计算，提出本桥缆索吊装系统主锚在吊装过程中累计位移不得超过3mm，这是对我们这次利用引桥桥墩作为缆索吊装系统主锚方案的一个检验标准。鉴于以上要求，我们和监控小组一道对主锚进行了详细的实时位移监控，采用的是用千分表测位移法。下面是整个系统在13次吊装过程中主锚的位移量。主锚位移统计表序号吊装时间吊装节段重量（t）位移（mm）3号桥墩12号桥墩12007.7..6钢管拱肋23.30.30.2522007.7..8钢管拱肋23.30.130.132007.7..10钢管拱肋23.30.030.04542007.7..12钢管拱肋23.30.020.02552007.7..14钢管拱肋230.0250.0262007.7..16钢管拱肋230.0250.0372007.7..18风撑200.0180.0282007.7..21钢管拱肋230.020.02592007.7..23钢管拱肋230.030.025102007.7..25风撑200.0150.016112007.7..28合拢段19.50.010.01122007.8..1合拢段19.50.010.01132007.8..6风撑200.0120.012142007.100.14钢横梁450.150.12152007.100.20钢横梁450.130.17∑=0.9250.878主锚位移变化趋势图三、结果评价1、工期对比表利用引桥桥墩作为缆索吊装系统主锚节省工期达80天左右主锚施工主锚拆除合计工期重力式复合地锚锚70天10天80天桥墩作为地锚节省该过程0设置单独重力式复合地锚，仅主锚施工需要70天时间，另外单独地锚利用完后拆除需要10天，而利用原设计桥墩作为地锚完全节省该过程，即总节省工期达80天左右。2、经济对比表利用引桥桥墩作为缆索吊装系统主锚节省造价达100万左右重力式复合地锚锚项目钻孔桩C25钢筋混凝凝土毛石混凝土拆除单价（/m3）56065021050工程量（m3）18212009002100费用101920780000189000105000合计：117.6万元元桥墩作为地锚仅需加固费用约约5万元设置单独重力式复合地锚综合造价需要117万元，而利用原设计引桥桥墩仅需加固费用约5万元，即节省工程造价100万元左右。3、安全及质量目标的实现由主锚位移统计数量表中可以清晰看出，第一次吊装对主锚的影响最大，主锚最大位移0.3mm，随着吊装的进行主锚越趋于稳定，不再有较大的位移，主要集中在0.01～0.03mm之间；还可以看出吊装重量及吊装的位置对主锚的影响，当吊装钢横梁时主锚位移又有较大的变化。通过对十五个节段吊装的实时监测，主锚的累计位移最大也仅有0.925mm，满足累计位移不得超过3mm的设计允许值，说明