无风撑斜靠式拱肋安装及线型控制关键技术

术【内容提要】以往已建的无风撑钢管拱肋均利用落地临时墩拼装、或利用浮吊整体安装，本文以最大跨度的无风撑斜靠式钢管拱桥拱肋安装为例，总结了大跨度无风撑斜靠式拱肋的悬臂拼装及线型控制关键技术，对同类似工程施工有参考价值。【关键词】无风撑拱肋安装1.工程概况潮州市韩江北桥跨越韩江，道路等级为城市主干道，双向六车道。主桥为五跨连续钢管混凝土系杆拱桥，图1桥型总体图主桥拱肋为无风撑斜靠式结构，上游、下游拱肋对称布置，全桥五跨共10片拱肋，每片拱肋由哑铃型竖拱与单管斜拱通过无缝钢管连成不对称的三角组合结构，且三角结构由拱顶往拱脚渐变增大(空间渐变三角组合结构)。图2无风撑斜靠式拱肋2.工程特点2.1而本桥跨越韩江流域，受桥下通航制约、洪水台风的侵袭、上下游水库水闸的限制，常规方法难于满足施工要求。2.2本桥为无风撑拱桥，拱肋为不对称的三角组合结构，裸拱肋安装后，在后期荷载作用下拱肋线形会逐步往桥中心线方向倾斜(内倾)，设计上除了按常规拱桥一样设拱肋面内预拱度(竖向)，还设计了面外预拱度(外倾)，以此尽可能抵消拱肋内倾变形值，有利于保证拱肋稳定，但也因此导致了拱肋施工安装难度大，安装定位精度要求较高。3.拱肋悬臂拼装方案比选针对本桥拱肋的结构特点，并结合桥址处的地形地质水文环境，对落地临时墩支撑方案、塔上张拉悬拼方案、塔下张拉悬拼方案进行综合比选，最终确定钢管拱肋的安装采用塔下张拉悬拼方案，并利用主桥承台作为扣索的地锚，该方案不仅节省了大量临时地锚工程量，而且可以避免受桥下通航和洪水的影响。3.1.1第一种方案为临时墩支撑即在拱肋节段的接头附近打钢管桩、搭设临时墩支撑拱肋，在支墩顶部利用千斤顶和倒链调整拱肋线形。西岸B跨拱肋下方为韩江主航道(航道净宽要求不小于75m)，西B跨的临时墩占用航道，需要临时改变航道(A跨下方水域的净宽和水深满足临时通航)，待西B跨安装完后再恢复航道。优点：(1)方便调整拱肋线形，可以有效缩短拱肋空中定位时间；(2)临时墩材料为常规钢材，施工后材料利用率高。缺点：改变航道不同于陆地道路改移，临时改变航道需要省级相关部门审批同意，而相关部门最终是否同意改变航道还无法确定，即存在政策不确定性。拾图精3暴袍临时墩支羊撑方案示茄意图凉3.1.彼2海板第二种方再案为塔上诚张拉悬拼惠即在主墩尽上搭设扣芽塔，利用推钢绞线对玩拱肋进行俱空中斜拉界扣挂，在紫扣塔上安谊装张拉平那台，通过济直接张拉循扣索调整召拱肋线棋形持(籍侧向缆风国绳配合调瘦整浩)雀，张拉后苍锚索平衡驰扣索水平俘分昏力注(贩避免影响滨拱肋线形潜，并确保涉扣塔的稳字定灭)背。泽图减4霉塔上张拉眉悬拼方案夏示意图厌优点予：狭(1忘)岗不占用航封道，除邀西渣B慌跨拱肋起配吊时短暂插封航外，卡其它时间盗不影响航肯道通行；闲(2矩)蓬扣索与后疯锚索在塔罩上张拉平豪台处分离御独立，操返作时调整鉴索力明确慈；堂(3兼)骡不需要索戏鞍，只需爽要简易岂扣锚索锚座固平台（询兼作施工附人员操作仿平台欲)匀；赔(4板)把通过调整贤后锚索的菊索力基本呢实现扣塔副的平衡，杠不需要额卖外增加平野衡索。触(5肆)开直接张拉猛扣索和后垃锚索，不慕需要增加词精轧螺纹令钢张拉转射换系统。炭缺点纠：纯(1档)立全部张拉喘作业均需怠要在扣塔逆平台上操娱作，属高楼空作业，偷有不确定赏的安全因围素矩;去(2兰)邮需要在每趣层张拉平彻台上设置逃张拉千斤装顶，数量疮较多，如杨要倒用，栗必然消耗蝇时似间那;知(躬3)境相乒乌到绢询纺须山半特叙复宿巩眉匠渣元贞郑惭隔3.1.辨3缴打第三种方直案为塔下厨张拉悬拼政即在主墩双上搭设扣号塔，利用驴钢绞线对房拱肋进行贼空中斜拉回扣挂，在打承台处设贵精轧螺纹旬钢张拉转藏换系统，卫通过转换腰系统间接况张拉扣索撇调整拱肋逮线形，侧塞向设置缆柳风绳配合桌调整线形寇。实际上讽，第三种尘方案与第暴二种方案菜基本相同掠，主要不坛同之处在抖于扣索与尾后锚索分岗离，张拉商平台位于披塔架打上嘱(殿兼有扣锚掩索锚固平拜台和施工文人员操作姿平台的作贿用续)盼。浴优点慌：尤(1侦)益不占用航挽道，除了磁西主B俩跨拱肋起图吊时短暂冶封航外，挎其它时间洋不影响航隙道通行；炕(2耽)诉在承台处笋张拉作业吃，不存在自高空作业您的风险；版(3晴)笑借助张拉帆转换系统池，通过张作拉精轧螺竹纹钢来调目整线形，谱操作方便己快捷；昂(鹅4)何恢壮乒贡奋雪解缺秆玩呼缺点顾：焰(1手)哈扣索与后棕锚索是共梳用同一根邻钢绞线，政扣索绕过线扣塔，前沸后角度不疲对称必然光对扣塔作敌用列一定的水夺平力，需斑要增加平条衡索以尽植可能抵消阿水平分力槽，避免扣纳塔变形过穴大影响拱亚肋律线形的调纱整；埋(2辆)父需要在扣堤塔上增加牛索鞍，以旧便扣索圆薯顺过塔架山；桑(3美)名需要在承偶台处增加欺精轧螺纹俯钢张拉转夕换系统皆。喇图倦5怨容塔下张拉泳悬拼方案脾示意图山4隙．拱肋悬乐臂拼装系洒统为(墓塔下张拉蕉体终系氏)腿塔下张拉开扣挂体系再主要包括镰扣塔基座梨、扣塔塔渗架、索鞍倾平台、扣词锚索系统绍、张拉转算换系统、立平衡系统侵组成。洗4.1峡对扣塔基座璃塔架以预失埋在主墩阅内的工字蜻钢做基础抚，工字钢键基础与扣晶塔立杆通冒过彩“赛十柴”每字型钢板权以螺栓连杠接。趴4.2爷臂扣塔塔架仆扣塔用万稼能杆件拼县装成门式染结构，其宅中架Z3(Z晋4循)留墩扣塔高为度录为课40腿m学（相对于叼基座的高魂度奖）悼,牧立柱截面仙为得2*4梨m篮，两立柱粮中心巧距冶26m剧(桶对应竖拱赢中心妨线闲)性。每个立黑柱友有酬6津个肢腿，巨单个肢腿周用挂2N幕1制杆件组拼辽，水平横免杆袄用稻2N士4黑杆件，斜家杆醒用侨2N扭5仅杆件。在妖扣塔立犬柱辛24辟m俭～卵28锹m爱处宗、撞36遮m塞～晓40爸m谈处安装两梳道横轧梁巴(花第一道用粘于安赏装陷B丝跨拱肋下)俯。言图肢6Z3榨(Z4绩)触墩扣塔塔扭架结构示别意图精4.3帝繁索鞍平台明每组塔架凑在塔身和的降24锐m耍、晒26糟m昨、碑28竖m陵、弓32涉m洁、他36圣m圣、合40陶m芳处共设置翼了六层索灰鞍平台，死其中下部巷两层平台荒用齐于鄙B掘跨拱肋安牲装，上部言四层用周于勇A捞跨拱肋安未装。险索鞍为多泽轮轴结构沫，以防钢参绞线在索鄙鞍部位发伤生较大折扮角使钢绞里线索体受洒损。索鞍溜分配粱采四用型钢组边合结构，唇与扣塔采脉用螺栓连末接。因每窄根扣索角泉度有所不末同，为安附全起见只组考虑一个东轮轴受力贴。索鞍索鞍分配粱索鞍轮轴索鞍强板叔选咽择粉Q23殖5希钢板和型掉钢作为辊轰轴支架。蚕索鞍轮轴酬采用直叔径股Φ赌150m月m韵的狠4许5遮号不锈钢慧棒，轴套招采寨用娃Φ兼299×男11m果m柏和都Φ葱159×昆6m田m剑无缝钢管速嵌套，内零填唇C6匀0稍微膨胀混竟凝土，侧虑面清以恋5m炉m趁圆环板封云口旅,甜卵辊轮接触票面要处理已光滑，减泻少和钢绞酸索鞍索鞍分配粱索鞍轮轴索鞍强板喂图凶7腔洋索鞍平台愉结构示意舒图步4.4赴脏扣锚索系统统洗主要由扣姻锚索锚固弟端法P样锚、扣索忆、扣点等凤组成，扣奥索在扣塔经和前扣点秀之间称作步前扣索，凝在扣塔和耻张锚端之圆间称后锚疤索乐,零本桥前扣稠索和后锚背索连续一绞体，扣锚贿索通过索佛鞍平台上增的滚轮组昏转换方向毁后，与承吉台位置的雅张拉转换市系统相连馆。扣锚索诊采塔用略Φ冤j15.忍24m句m川高强低松将弛钢绞线资集辰束咽,厨每根扣索土根据最大蔑索力值选声择钢绞线泄根数，使毯最大索力基值控制在业钢绞线容蛮许应力竖的耀30残%酸左右。蝇表捞1汽欲以率A爽跨为例各袭段推拱肋坛扣索索力捎及钢绞线匠配置添位柏压置永编号育垂直起吊毫重取量抹(械吨宜)奋扣索索力迟理论计算资值滩kN)淋扣索钢绞款线根数东A嘉跨爽(乏西半偷跨滤)廉第坚I段节段翻46.7乞74滥226目4恋根信第纪I辉I徐节段饼48.4陕11演386透6汁根吧第月II间I海节段假47.4馋31拆480困7凯根促第轰I夹V容节段援45.1阳67待567箱8计根沿第贡V侵合拢段宜45.2辅07庙4.5浙饮张拉转换已系统书主要由预哨埋件、转兆换耳板、祸张拉锚箱村、移动锚锹箱和转换愿锚箱等五锤部分组成摧，钢管拱挡固定和线少形调整通陡过张拉转能换系统来装实现，是滋整个扣挂宅体系的动清力机构和锤操作平台河。张拉转仍换系统基巧础预埋件感采饿用极Φ币25mm就I届级圆钢，椒上部连接糖有转换耳块板、移动户锚箱、张久拉锚箱和担转换锚箱暑。千斤顶明放于张拉众锚箱和移米动锚箱之每间。在拱鞭肋线形调尝整时，千猛斤顶加载变，移动锚头箱向后移品动，通过活精轧螺纹鹿钢连接的欠转换锚箱誓也将随之想移动，张狭拉锚箱后背部螺母也著跟着移动象，拱肋在怎达到设计钩标高后拧询紧张拉锚援箱后部螺贤母即可锁广定拱肋位块置。留图袋8杂张拉转换械体系且4.6炮里平衡系统镜在钢管拱趋吊装过程式中由于扣剃塔前后的茄角度不同颤，将产生饺一个不平记衡力，采未用平衡索掘进行调整拨。扣索与还平衡索是隔两套独立迟的结构，萍以便于进抖行独立操卸作。榆5.处驴拱肋吊装秩总体顺序未5.1泛较总体安装促顺序逝总体吊装浇顺序为：含东负C步跨拱执肋幕→杜西姥C陵跨拱顿肋麻→勤东荣B构跨拱弹肋宽→促西员B职跨拱督肋供→帽A屯跨拱肋。坝图练9馒叉拱肋吊装剪总体顺序炎图两5.2法爹单跨安装糠流程监取励A葱跨安装为俩例，各节茶段安装流馋程为：拱顷脚预埋段宫安芦装匪→克第撑I残段拱肋安喇装龟→维第腥I分I是段拱肋安疼装狸→语第效II刃I助段拱肋安璃装扇→讽第换I林V己段拱肋安蓄装依→堡合拢（影第奏V筝段）。逢单个节段方拱肋安装玉流程为：持运输至起布吊领点则→瓜安装吊具恳、缆索滑耀车就蝴位矿→系起吊节段芦脱挪空薄→舅调整吊具豪使竖拱轴古线竖凤直番→违节段升乔空抓→趟水平对券位还→液连接法查兰愉→屡安装扣日索穴→挥逐级张拉脏扣参索肯→优缆索吊逐伪级放松起方重奋绳固→竹拱肋节段齿达到要求桐标高、缆简索吊松宏钩于→保安装侧向科稳定风璃缆枕→菊侧向线形愉调声整住→咬完成节段怜安装。愈6骑惯拱肋安装水方法及线可型控制技秋术（悄以麻A散跨为例）尽6.1钓演场地运输肿钢管拱加鸦工厂位置梳在东精岸筝,挂拱肋分段波运输采用拣拖车拖运从，由施工恐便道将拱闪肋分段送丢到起吊位胆置拨(Z贸4轿墩附败近会)登，卡在维Z杂4闹和糕Z往5犹墩之间预杜先清理场避地、填筑良碾压以便洲运输车辆撒转头。欲6.2喝破拱脚预埋炕段安装灿挡栋赏捏器矩乖斥扰细络员乒展慎羞框燕罢杠左授行遍清勤贺赵图公10哪典拱脚预埋棚段安装定遮位未意图临6.3事贴吊装揭第竟I锋段拱肋挠6.3.态1车安装吊具思拱肋运到该起点后，槐开始安装咸吊具，吊虑具采用直外径秤42m奥m译钢丝绳配厨合滑轮组呈及唱10月t伞导锯链巧,昌出厂前已略在竖拱节彼段上弦管薄和斜拱管鲁焊接钢板抢吊恰耳佛,截起吊用双赏吊点、双善车的方式顷。元6.3.幻2清仙脱空及调东位猛吊具安装庸完毕后，健吊钩缓慢乏起升使节吴段脱离放芹置面。由脑于竖拱与毒斜拱形成晒不对称三搏角结构，兽脱空后斜叫拱侧偏重枕使得竖拱头面的中心肿线不垂直黎，这时通移过设在吊淘具上的倒亦链进行调语整使其垂三直，以方添便和预埋爱段管口连欠接。锤图惜11率丝拱肋双点郑起吊及及带调位示意异图已6.3.茄3瓶脊起吊就位服调整好竖朵拱使其垂紧直后，拱彩段垂直缓惯慢起吊至菠预定高轻度律(技吊默装爹B散跨乎、黑C丸跨时需要触越姑过默Z街3饼、柱Z疾4罪、顽Z扣5佩、估Z警2却墩扣塔塔鹊顶档)仆，缆索滑示车水平移向动，将拱月肋段运抵姑安装位置乱。砌6.3.妈4伙残对位连接怜调整拱段沃倾角和前丙一呆段宝(罗预埋速段易)猴进行对口托，连接法居兰板的顺尼序是先定蓝位后加固眉，先连正应交法兰板轧，以少数漆螺栓卡位竟后，再连脉接其余法绸兰板。迷6.3.停5益钳扣索安装塘在拱段吊厨装前，将跪扣索前后享头当以敢P更型挤压锚死锚固，京用碗5奋t电卷扬机牵主引扣索过矛塔，前扣东索锚固头贷暂时用短飞钢丝绳套碑固定在已饭安装好拱采肋分段上诸，后锚索狱和张锚端倒连接，为齿防止精轧蹦螺纹钢受听弯，张锚略端下撑支潮架使其保店持和扣索息相同的倾艳角。雄拱肋分段方接头法兰欣连接后，毕用卷扬机辨配转向滑蜘轮将扣索强前锚固头弄牵引至设插在新装拱艰段上弦管蒙的前扣点回内，安装桂限制锚固愁头位移的茧螺栓板，例后部张锚扶端开始逐硬级张拉扣台索。疲6.3.祖6看扣索张拉述及松吊钩诵按照预定流初拉力对曾扣索施加映作用，在监张拉过程它中，严格橡服从现场痒指挥的指兵令，分级芦分步骤施梯加作用力充。穗在扣索分妨级加载过差程中，缆强索起重机庆同时逐级钞卸载，根辞据观测拱东段抬头标贫高的实时佩数据，控安制卸载、佩加载的程初序。卸载港的控制数祸据是缆索防机起重绳缓的放松长拿度值，加护载的主要能控制数据尤是拱段的吗标高变化赶值，而以钓扣索的索挪力值为辅叨。最后达事到工况：搭缆索机吊笋钩完全放我松、拱段扯标高基本垦满足预设宵值。吊钩都松开后，涝继续观测连拱段标高摩，根据实秒测数据张租拉扣索调素整，直至秋拱段标高未满足预设较值。虾图斤12描内扣索张拉钱及松索峡6.4趋旁吊装藏第厕I集I贝、挤第衡II沉I采、服第秀I丧V柜节段拱肋溪在镰第嫌I捡节段吊装宝后，张拉想扣索及侧委向缆风绳档配合调整宫第离I录段的标高任、线形，身直到满足遍预设值后哭才能继续缠吊装鼓第锤I觉I输段，具体惰吊装方法昂及工艺与弟第库I奥段相同。惕采取同样拨的方法和兆工艺依次艇吊装敢第观II农I尖段、正第仁I滴V郊段。量6.5铃驰吊装合拢拆段海合拢段吊推装是整跨胡拱肋吊装拒的关键环妹节，在吊旨装蝶前，功必须多次维测量调整迫全拱拱肋抛线形、标愈高、位置乎等，在设覆计挡允许的另温度时间育时，实测符高空合口崭的水平距筋离（多次信反复测量馒以保证测城量精度）相，究确定合拢侍时间后以县测量数据世为准谨切割掉合犹拢卷段喉的庆两端余量秩，并弟在最接近甜设计温度拼的时间朝内蚂吊装合单拢查段。土合扰段拱目肋上弦管骡长、下弦本管短，两民个吊钩同愤步起升时狭无法通过扎合拢缺框口没(疫缺口上宽良下龟窄鸣)径，因此采绸用两个吊萝钩不同步剖、不等高评的方法抬桑升合拢段替，使之穿酬过缺口，柏然后从上踢往下合拢锻对接，连寇上法兰板魂后，同时鲜同步缓慢雄松开吊钩卧，完成合躲拢工序陕。季图箩13平亩合拢段吊屠装示意图杨6.6览算扣索拆除笨扣索的拆投除顺序由刻第乞I楚V欣向么第摆I凉段依次对之称进行。询为保证扣款塔在受不蛋平衡力的晃情况下的殿稳定，在咐松扣索索治力时不能乎一次全部港卸载，必朗须逐咱级现(20搁%叼左秤右具)组对称卸载列拆除，以扑免影响拱萌肋线形。获6.7共墙拱肋吊装溉线形控制拖措施役无风撑斜疏靠式拱肋蔬为不对称瓣的三角组肾合结构，烂在后期加淹载中拱肋阀会发生内百倾焰(毅往桥中心颗线蛮)伤，如果内晃倾偏离了险竖拱原设掠计拱轴线啊的位置，选将会降低六拱肋横向地稳定性，扰不利于结勿构的安全投。本桥拱欠肋线形除伤了与常规秤拱桥一样拦设计面内合预拱度，歌还设计了奔面外预拱缠度男(冷即事先往逗外倾斜，最以尽可能末抵消后期承加载过程治中逐步发苍生的内塘倾采)芽。赔本桥拱肋兵的面内线之形可以按洪常规拱桥辟的方法进蒙行控制，能但对于面略外线形则周需要采取乌不同于常哗规桥梁的朗措施进行震控制，主再要措施如凑下：欢(1肝)为在地面加锐工制作拱号肋时，严真格控制结瓶构尺寸，棍现场对所狠有钢管拱蜜肋进行全拦幅预拼，荡保证钢管妹拱的线形寻质量，为狡钢管拱的着顺利安装锐提供充分章的条件。铺(2床)愉拱肋节段涉是竖拱、封斜拱一体利吊装，而冠竖拱和斜赏拱形成的慢拱肋截面近中心不对式称，在安尾装过程中允斜拱侧靠允在竖拱上岂，一是使茫拱轴线向坛桥中心线皇方向有位纤移，二是慢截面有扭恒角，导致嗽竖拱中心饱线不能保趣持竖直。忌对于第一蹄个问壁题久(染拱轴线内雷倾阶)锣，主要是赖利用侧向扔缆风调整择，拱段八准字侧缆风锁不对称加碗载，在保途证拱肋侧锈向稳定的泄同时将轴桶线牵引到则预定位置丸。镜对于第二概个问冤题姐(售截面有扭能角顿)巴，通过扣闸索来调整丹：将每段薪拱肋的扣弦索分成两告根小扣索闲，小扣索馋布置在竖炊拱的两侧甩，拱肋安食装定位后硬，对两根类小扣索同纠步逐级张边拉，使拱让肋标高达昼到预设值道，然后单跌独适当增身大斜拱方沈向的小扣站索的索力径，可以有扇效地将截坏面扭角的错问题解决佛。枪图后14五屯拱肋节段漏扣索及缆西风绳布置举示意图吴(3锣)炒虽然设计旧提供了面哥外预拱值菠，但在吊桂装阶段不辨能完全按秘设计值预步留，因为柄斜拱管与久竖拱