新建南广铁路肇庆西江特大桥拱肋安装跨中合龙施工技术

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 新建南广铁路肇庆西江特大桥拱肋 安装跨中合龙施工技术 摘要：新建南广铁路肇庆西江特 大桥主桥采用主跨 450m 中承式钢箱提 篮拱桥，拱肋为变高度钢箱结构；拱肋 安装采用 320t 缆索吊机节段悬臂拼装、 跨中合龙施工方案，其拱肋合龙施工过 程中遇到拱肋刚度大、横向扭转调整难、 扣锚索对拱肋标高调节力度有限、合龙 口临时锁定施工难度大、合龙点多等技 术难题。经过现场监控测量和理论计算 分析，采用对拱肋合龙口提前配切、利 用扣锚索对合龙口坐标进行精确调整、 连续精确测量合龙口尺寸并对合龙段进 行配切、利用码板进行合龙口临时锁定 等措施实现了拱肋跨中高精度合龙。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中国论文网 /2/view-12798505.htm 关键词：西江特大桥；中承式钢 箱提篮拱桥；拱肋；合龙；施工方案 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 工程概况 新建南广铁路肇庆西江特大桥 （下文简称西江桥）全长 618.3m，桥垮 布置：（41.2+486+49.1）+1-32m 预应 力混凝土简支梁，主桥为主跨 450m 中 承式钢箱提篮拱桥，失跨比 1/4，拱轴 系数 m=1.8，拱肋内倾角为 4.80，桥面 距拱顶 71.7m，拱脚处拱肋横向中心距 为 34.0m，拱顶处为 15.7m。拱肋为箱 型结构，桥面系采用钢纵横梁与钢筋混 凝土桥面板的结合梁体系。 考虑到主桥的结构形式和现场施 工地形条件，以及铁道部工程管理中心 关于南广铁路肇庆西江特大桥施工图 设计原则及施工方案审查意见 ，拱肋 施工采用缆索吊机节段悬臂拼装、跨中 合龙施工方案. -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 施工过程中，考虑到缆索吊机工 作范围的限制，拱肋起始四个节段 （G0G3）采用 500t 浮吊安装，其余 节段均采用缆索吊机安装完成。由于拱 肋单个节段重量大，拱肋除合龙段 G21 节段采用双榀起吊外，其余节段均采用 单榀起吊，为了保证拱肋安装过程中结 构的受力安全要求，并节约工期，拱肋 安装采用两岸对称、上游超前下游两个 节段安装，直至全部 G20 节段安装完成， 最后进行跨中合龙段 G21 安装，见图 1。 图 1 跨中合龙施工示意 2 跨中合龙前施工工况 （1）在拱座主体结构施工过程 中，利用 500t 浮吊进行拱肋 G0 节段安 装； （2）在拱肋主体结构施工结束 后，利用 500t 浮吊进行拱肋 G1G3 节 段安装； （3）缆索吊机拼装完成后，利 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 用缆索吊机进行拱肋 G4G20 节段安 装，并进行对应扣锚索安装和张拉。 3 跨中合龙施工的难点 （1）拱肋刚度大。西江桥主桥 拱肋为变高度钢箱结构，拱脚至拱顶拱 肋高度为 15.1m9.1m。拱肋为陀螺形 截面，拱肋上翼缘板宽 5.1m，下翼缘板 宽 3.1m，其中顶底板厚 50mm，中间水 平板厚 20mm，腹板厚 24mm；为了保 证各板件的局部稳定，拱肋各板在箱内 采用 T 形肋加劲。受到拱肋的截面结构 形式以及拱肋间的横撑影响，使得拱肋 的整体刚度很大，以至在外力作用下很 难使得拱肋整体产生较大的变形。 （2）扣锚索对拱肋标高调整力 度有限。根据施工设计，在拱肋吊装过 程中，拱肋每个节段（从 G3G20 节 段）设置两束扣锚索，且采用一次张拉 到位；拱肋安装至 G20 节段后，只能通 过张拉每肢拱肋 G20 节段上的 2 束扣锚 索对合龙口进行调整，调节力度有限。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （3）合龙口临时锁定施工难度 大。受温度变化影响，拱肋将产生较大 的收缩和膨胀变形，使得合龙口的尺寸 变化较大；在合龙段精确对位完成后， 需要在合龙时间和合龙温度内将合龙口 临时锁定，以消除合龙口在温差作用下 的变形，此项工序现场施工难度大。 （4）合龙精度要求高。经过设 计、监控和施工单位的充分讨论，认为 只有实现精确合龙，才能保证拱肋的整 体线形，因此在合龙口坐标控制上，顺 桥向要求与设计坐标相差不大于 20mm，横桥向和竖向要求与设计坐标 相差不大于 10mm，两侧对应拱肋相对 坐标在横向和竖向上要求均不大于 5mm，且焊缝要求不大于 20mm。 4 合龙相关参数的理论计算 4.1 合龙口在温度变化作用下的 顶、底尺寸变化 在温度变化作用下，合龙口的尺 寸变化见表 1。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 表 1 合龙口受温度变化影响 注：尺寸变化均为顺桥向，正值 表示扩大，负值表示缩小。 4.2 合龙口两侧调整敏感性分析 通过建立模型计算，分析合龙口 在外力作用下引起的变化，从而明确合 龙口的控制要点，计算结果见表 2。 表 2 合龙口两侧调整敏感性分析 结果 综上分析得出：合龙段在精确对 位时，合龙口的纵向和横向均可通过外 力完成较大幅度调整，合龙口的扭转通 过外力调整范围有限；所以要求在拱肋 拼装过程中，要求对扭转进行严格控制， 尽量减小两侧对应拱肋间存在的扭转偏 差。 5 跨中合龙前的准备 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 5.1 拱肋 G20 节段提前配切 根据设计，拱肋 G20 节段安装并 完成扣锚索张拉后，G20 前断面为完全 竖直面，使得合龙口在顺桥向为矩形面； 但在施工控制过程中，很难控制合龙口 在顺桥向为完全矩形面，可能会出现底 口小、上口大的情况，导致合龙段无法 从合龙口正下方提升就位。为了保证拱 肋能够顺利合龙，通过对拱肋 G20 节段 在安装前提前进行配切，使得拱肋 G20 在扣锚索张拉完成后，合龙口处于底口 大、顶口小的情况，从而使得合龙段能 够顺利提升就位；配切施工在厂内完成， 具体配切尺寸为：拱肋 G20 前口顶板为 零，底板为 80mm，画直线按斜面配切。 5.2 拱肋 G20 节段扣锚索张拉 拱肋合龙口的高精度调节是保证 拱肋高精度合龙的前提。在拱肋 G20 节 段安装完成后，选择在同一个时间对四 肢拱肋 G20 节段同时进行扣锚索张拉， 并且将张拉时间和温度选择在拟定的合 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 龙时间段和合龙温度范围内，这样既能 保证拱肋的理论线形要求，又能控制合 龙口两侧对应 G20 前端的相对坐标差值， 还能保证在合龙施工时不会因为较大的 温度变化对合龙口尺寸产生影响，为拱 肋的搞精度合龙提供有利保证。拱肋 G20 前口坐标控制见表 3。 表 3 拱肋 G20 前口坐标控制要求 合龙口的监控测量 合龙口的精确监控测量为合龙段 的配切提供确切的依据。在拱肋 G20 节 段扣锚索完成 张拉后，选择连续 48 小时对合 龙口进行温度影响观测，合龙口观测采 用钢卷尺实际丈量，记录随时间变化， 气温和梁体温度的变化，以及在温度变 化影响下，合龙口的尺寸变化。 合龙段的配切 在完成对合龙口的温度影响观测 后，对所采集的数据进行细致分析，选 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 定梁体温度较 低、且温度变化较小以及合龙口 尺寸较大、且尺寸变化较小的时间段作 为拱肋合龙时间段，此时间段的梁体温 度作为拱肋合龙温度；将合龙时间段的 合龙口尺寸作为拱肋合龙段配切的依据， 放线所采用的尺子要求是合龙口观测时 采用的钢卷尺，放线工作要求在清晨温 度较低的时间内进行，以减小温度变化 影响，配切工作要求在施工现场进行。 5.5 扁担梁改制 拱肋 G4G20 节段吊装均为单 榀起吊，即利用 4 台天车同时起吊一个 构件，在进行合龙段 G21 吊装时，考虑 到拱肋合龙施工过程中拱肋的内力变化， 采用上下游同时合龙施工方案，需要对 原有扁担梁进行改制，并配置相应的吊 带钢丝绳和调整用导链葫芦，以满足拱 肋上下游合龙段 G21 同时起吊的需要。 5.6 合龙口临时锁定理论计算 合龙段精确对位后，需要对合龙 口进行临时锁定，只有足够强度的临时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 锁定，才能保证合龙口不会随着温度的 变化而变化。通过建立 MIDAS 模型计 算分析，在温度变化作用下，拱肋的内 力变化如表 4。 表 4 在温度变化作用下拱肋 的内力变化 经过上述计算并综合考虑现场施 工情况，拱肋合龙口临时锁定采用码板 焊接锁定，码板形式有码板 1（80015016mm）和码板 2（50015016mm）两种，码板间距布 置为 500mm。通过建立 MIDAS 模型计 算分析，得出每个位置码板的受力大小 求，根据受力大小配置相应规格的码板； 其中，顶板采用码板 1，底板采用码板 2，均为双面焊接，竖腹板位置采用码 板 1，斜腹板位置采用码板 2，均为单 面焊接，所有焊缝均为 10mm 高焊脚， 焊缝与母材等强度。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 6 跨中合龙具体施工步骤 通过对拱肋合龙口连续 48 小时 监控测量数据的分析，认为理论计算与 实际测量数据相当吻合，在对合龙段 G21 完成精确配切后，跨中合龙时只需 要进行微调即可，调整采用 20t 机械千 斤顶和 10t 导链葫芦配合的施工方法。 （1）在合龙口位置下放缆索吊 机吊点扁担梁至离水面 20m 高度，以配 合运梁船只的精确定位。 （2）临时水上交通管制，运梁 船只行驶至合龙口正下方水域抛锚定位 （合龙段 G21 在上船时按照要求摆放就 位） ，依照吊点扁担梁位置，作精确调 整。 （3）下放吊点扁担梁，利用卸 扣将吊带钢丝绳与合龙段 G21 吊点相连， 并挂好拱肋姿态调整用 20t 导梁葫芦。 （4）开启缆索吊机起重卷扬机， 起吊合龙段 G21，直至将合龙段在合龙 口内提升至可能提升到的高度（白天进 行） 。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 （5）随着夜晚温度的降低，合 龙口不断张开，同时间断性的缓慢提升 合龙段 G21，直至设计标高位置，利用 千斤顶和导链葫芦将合龙段 G21 与南宁 侧 G20 之间进行精确调整；在温度比较 稳定的 0：00 正式合龙，先控制合龙段 G21 与南宁侧 G20 间的焊缝宽度 （620mm） ，快速利用码板将拱肋的 每个角点焊接锁定。 （6）待角点焊接锁定完成后， 利用千斤顶和导链葫芦将合龙段 G21 与 广州宁侧 G20 之间进行精确调整，在合 龙段 G21 与广州侧 G20 间的焊缝宽度 （620mm）满足要求的时候，快速利 用码板将拱肋的每个角点焊接锁定，然 后开始合龙口的临时锁定施工。 （7）在当日早上 8：00 前完成 所有合龙口临时锁定用码板的焊接施工， 完成合龙口临时锁定。 （8）进行合龙段 G21 与 G20 间 焊缝施工，完成拱肋跨中合龙。 -精选财经经济类资料-