金华双十大桥主跨168m钢拱骨架设计

金华双十大桥主跨168m钢拱骨架设计

金华龙桥是连接金华市区的重要道路。全长1302m,宽24.5m,设计荷载标准为汽-超20。大桥主桥跨径168m,中承式钢筋混凝土肋拱桥结构。计算矢高33.6m,矢跨比1∶5,拱轴线为M=1.756的悬链线。拱肋为变截面箱形断面,采用钢管拱作劲性骨架,拱顶截面高3.5m,拱脚截面高4.5m,拱肋在桥面以上宽度为2m,桥面以下逐渐宽至拱趾处为3.6m。箱形拱肋顶、底板厚40cm,侧腹板厚30cm,桥面以下侧腹板逐渐加厚至110cm(见图1)。大桥拱座为2个分离式钢筋混凝土重力式推力墩。1钢骨架制作部分劲性钢拱架上下弦为4根外径〉400mm壁厚10mm的无缝管(16Mn钢管),腹杆为型钢,通过节点板与钢管焊接构成桁架,拱顶截面高3.38m,拱脚截面高4.38m。钢骨架制作部分共计375t。分段分片制作拼装,分段抬吊,空中合拢组焊。1.1钢管的制备分段制作,段长约18m,预拱150mm,按悬链线分布设置。制作步骤如下:(1)按施工图放出1∶1大样,做出煨制钢管的全部悬链弧样板。管子煨弯采用煨制胎具。考虑焊接收缩,每段节1端4根钢管留50mm余量,组装时割下多余部分,预制时防止钢管扭曲。(2)制作1个宽4m、长25m的组装钢平台,按段分片组对、焊接、检查,再将每段竖立放在2组组装支架上,组装成1整段。(3)按桥跨总长1/4进行合拢组装,但多装2个相邻分段(约20m),检验合拢后的悬链线及水平线的偏差。1.2装置安装放线管网架组合(1)劲性钢桁架组合、吊装,采用两座门式桅杆,分设在大桥跨中距南北拱座50m处。跨距均为22m,起吊能力均为250t。(2)在大桥跨径方向上下游间距大桥中心8m,各搭设1座通长栈桥作为施工平台,栈桥上铺设1435标准轨距轨道,两侧轨道各设置2辆铁路标准轨距台车,每节车辆载重50t,作为运输机具。(3)劲性钢桁架分3大段在一侧陆地组合,由塔机将单元件吊送到位,管门架接钩,找准符合要求后,两条拱肋之间加设临时支撑桁架,主桁架底部进行必要支承后,移动管门架,接长桁架,循环操作组合,自北向南顺序进行。南、北两大段组件,每件56m×18m×5m,重113t,中间大段组件68m×18m×8m,重129t,全桥吊装净重375t。(4)劲性钢桁架3大段采用台车沿栈桥运输到位。先安装北端根段,用门式桅杆吊起一端,另一端支承在台车专用支架上,调整台车位置,将根段插入基础杯口中,校正后,固定设计支铰。南端根段用同样方法安装。最后将预先运送到栈桥中间的中段,用2座门式桅杆抬吊就位,与南北2根段合拢,测量校正无误后,将主肢钢管焊固在预埋铁上,封铰,使劲性钢桁架形成无铰拱(见图2)。(5)为保证组合安装后的拱轴满足设计要求,除在分段预制中沿悬链线设预拱150mm外,在中段吊装时,对两端下弦节点采用拉索施加1000kN的1对水平力,使中段两端头下弦节点水平压缩位移2.4cm,在拉紧的状态下,上下钢管对焊,再将腹杆型钢焊上,使其拱架合拢,然后放松水平拉索。安装后实测拱轴线各点标高与设计计算标高接近,最大偏差数1.8cm,小于2.0cm的规定。2钢拱管混凝土制备2.1性钢管拱肋截面钢管拱肋混凝土浇筑采用泵送顶升倒灌法,即把流态混凝土自下而上顶升倒灌,连续不断1次完成。劲性钢管拱肋截面由8根〉400mm钢管组成(上下各4根),每根拱管内混凝土用顶升倒灌法由两岸向跨中对称进行,每次南、北岸各负担1/2跨,每边拱管弧长约93m,其混凝土量11.6m3。泵送混凝土通过输送管注入拱管的进口距拱脚约5m,需顶灌的拱管弧长约88m,泵送高度约30m。2.2凝土泵已泵按照顶升倒灌法要求,选用国产HB30混凝土泵,最大泵压力为2.89MPa,最大排量30m3/h,最大输送距离450m,最大输送高度70m,满足工程要求。2.3特殊要求的要求(1)钢拱管混凝土为C40,采用425号水泥,水泥含量300kg/m3以上,掺入减水剂、缓凝剂、膨胀剂、粉煤灰,坍落度18～20cm,缓凝时间8h,强度3d达30%,7d达80%,28d达100%,满足膨胀、缓凝、大流动度,不引气,高强度等特殊要求。(2)粗骨料粒径,卵石不超过1/3口径,碎石不超过1/4口径,在输送管选用〉125mm时,最大卵石小于40mm,最大碎石小于30mm,细骨料用中砂,平均粒径0.25～0.3mm,含砂率控制在42%～44%。2.4钢拱顶开孔口(1)对称均匀顶灌,顶灌顺序如下(圆圈表示钢管,数字表示先后顺序)。(2)顶灌混凝土速度控制在4m/min,每根拱肋控制在1.5～2.0h,为窥测顶灌混凝土在拱管内的前进速度,在钢拱管背上开〉5mm排气孔,孔距中-中为1m,一直开至拱顶并逐一编号。拱顶正中开〉100mm增压孔,并在其上焊〉100mm竖管高200mm。(3)为拱管下段排气及排泄润滑壁砂浆,拱脚处的上方及下方开〉50mm孔,并焊同径钢管装上闸阀。(4)为测试钢拱管沿途压力变化,从混凝土入口至拱顶间等分4段,在拱背上共装5只1MPa压力表。3拱桁架弦杆加固按设计要求拱箱混凝土浇筑分为拱箱底板、侧板、顶板3部分,由于拱管内混凝土灌注后,混凝土与钢管组合成一体,使钢管拱桁架上下弦杆截面加强。采用以钢管拱桁架作为劲性骨架,挂模、扎筋后分层分段浇筑混凝土,每段混凝土浇筑后,加强了该段范围内拱架的刚度,拱桁架弦杆在施工各阶段是变刚度的,且每浇筑一段混凝土都影响整个钢管拱架的变形,因此在分层分段浇筑混凝土时,须考虑3方面因素:①钢管拱架强度与稳定;②最后形成的拱轴线应符合设计要求;③每一分段浇筑混凝土的范围、数量必须保证已浇筑混凝土不出现裂缝。3.1混凝土砌块的准备和划分经过精心设计计算,除考虑上述3个因素,还考虑到施工方便,确定拱箱混凝土浇筑按底板、侧板、顶板分段分块进行(见图3)。3.2混凝土浇筑工艺①先浇拱脚实心段混凝土;②在拱架下弦挂模板支架,立模板,扎钢筋;③浇底板混凝土,按1、2、3、4编号顺序,南、北半拱对称浇筑;④底板混凝土强度达到设计强度的90%后,