无风撑斜靠式拱肋安装及线型把持关键技术

2010年度优秀科技论文（技术总结）无风撑斜靠式拱肋安装及线型控制关键技术PAGE第16页共10页术【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。化图右3谊赏临时墩裕支撑方禁案示意光图路3.1古.2汁省第二种燕方案为宴塔上张携拉悬拼鼻即在主饭墩上搭延设扣塔总，利用择钢绞线缝对拱肋泰进行空球中斜拉筛扣挂，划在扣塔守上安装耳张拉平礼台，通缎过直接磁张拉扣胀索调整穴拱肋线偏形讲(湾侧向缆情风绳配贯合调虚整帅)锅，张拉萌后锚索演平衡扣献索水平格分贱力言(姐避免影者响拱肋睬线形，抓并确保比扣塔的迷稳习定干)袄。叼图劲4班塔上张绍拉悬拼舒方案示膛意图导优点替：物(1奶)迈不占用摘航道，应除果西化B拍跨拱肋调起吊时提短暂封触航外，鼓其它时自间不影闪响航道坛通行；森(2盆)降扣索与酷后锚索库在塔上岩张拉平牙台处分识离独立辟，操作剧时调整列索力明还确；阀(3易)虫不需要委索鞍，诉只需要狂简易熊扣锚索淡锚固平略台（兼张作施工践人员操迁作平台屠)门；慕(4刘)高通过调始整后锚尽索的索途力基本好实现扣绒塔的平仿衡，不马需要额透外增加月平衡索娃。惰(5发)扫直接张紧拉扣索区和后锚恒索，不伤需要增雨加精轧餐螺纹钢捡张拉转喘换系统可。胀缺点真：撤(1位)满全部张请拉作业玩均需要贵在扣塔搁平台上诵操作，送属高空搭作业，谱有不确蝇定的安舒全因健素炕;赚(2瞎)复需要在奥每层张戴拉平台历上设置拥张拉千梳斤顶，此数量较娘多，如赏要倒用巩，必然仰消耗时脚间给;轧(摧3)钢殊贞胳记容财堂往熔婚妄俗俱花堵趟特犁飘废见资影找且况够宫商买3.1凡.3盾第第三种伙方案为昏塔下张帝拉悬拼具即在主听墩上搭笑设扣塔榆，利用唤钢绞线弦对拱肋酬进行空插中斜拉厦扣挂，供在承台赵处设精不轧螺纹酬钢张拉蝴转换系坊统，通漠过转换茎系统间够接张拉踏扣索调寄整拱肋观线形，逝侧向设昂置缆风渗绳配合外调整线丙形。实槐际上，溪第三种匪方案与锻第二种饿方案基昨本相同票，主要臂不同之屿处在于轻扣索与说后锚索送分离，酷张拉平塌台位于榆塔架揪上蕉(男兼有扣棉锚索锚浩固平台叮和施工酒人员操香作平台方的作示用驱)授。字优点慈：尼(1栽)侧不占用微航道，水除了娇西个B雁跨拱肋破起吊时贱短暂封轨航外，陪其它时戒间不影须响航道马通行；死(2低)瓦在承台恳处张拉场作业，讲不存在围高空作烧业的风农险；尽(3为)梁借助张男拉转换问系统，坟通过张议拉精轧在螺纹钢求来调整背线形，持操作方贝便快捷遇；颜(展4)怕前谎戏性响泄是摇众胸性伪下夸缺点屿：槐(1肢)先扣索与朝后锚索誉是共用拖同一根宣钢绞线非，扣索贺绕过扣职塔，前亏后角度治不对称色必然对温扣塔作廉用斗一定的摧水平力序，需要顿增加平斜衡索以敬尽可能爹抵消水奸平分力岔，避免井扣塔变笋形过大束影响拱躁肋后线形的绞调整；右(2鸽)访需要在站扣塔上埋增加索性鞍，以没便扣索认圆顺过汉塔架；床(3欣)腹需要在筝承台处但增加精雀轧螺纹鬼钢张拉刚转换系武统街。诵图浆5舰尘塔下张股拉悬拼馅方案示陪意图匆4能．拱肋旋悬臂拼随装系骨统挂(饭塔下张瓜拉体状系皱)洗塔下张昏拉扣挂葱体系主砍要包括占扣塔基地座、扣公塔塔架暴、索鞍戏平台、穿扣锚索狮系统、帽张拉转种换系统热、平衡革系统组外成。第4.1经像扣塔基联座棉塔架以喝预埋在政主墩内做的工字仰钢做基支础，工琴字钢基饲础与扣痛塔立杆金通景过狸“榴十川”专字型钢葡板以螺请栓连接蔽。赛4.2谦坟扣塔塔龄架葡扣塔用者万能杆壁件拼装滥成门式过结构，个其矿中渣Z3(绘Z4椒)切墩扣塔醋高度思为垮40远m叨（相对付于基座魂的高度偶）朵,漆立柱截吧面狡为叙2*4幻m膏，两立宪柱中心寺距鸟26m刺(缴对应竖尿拱中心困线插)间。每个辨立柱功有要6养个肢腿母，单个胃肢腿誓用拣2N汁1荒杆件组鸭拼，水许平横杆攀用醒2N睬4扯杆件，女斜杆翼用毫2N撤5双杆件。改在扣塔丹立咏柱浴24芒m惩～渔28嗓m舅处峡、院36恳m绍～问40嘱m陆处安装零两道横唯梁塞(签第一道奉用于安等装贺B刷跨拱肋根)谅。何图茶6Z摸3(Z搁4睬)止墩扣塔萝塔架结炭构示意庄图扑4.3破趟索鞍平津台相每组塔乘架在塔手身鹊的秋24许m另、学26坟m穗、国28纽m赤、焦32区m控、颈36眨m宅、施40仰m幅处共设洞置了六葬层索鞍返平台，辜其中下好部两层坐平台用补于宋B裙跨拱肋揪安装，糕上部四侍层用弱于净A妙跨拱肋蹄安装。川索鞍为充多轮轴罩结构，术以防钢携绞线在怪索鞍部课位发生舌较大折摆角使钢和绞线索倾体受损走。索鞍殊分配粱单采用型屈钢组合侨结构，枯与扣塔酿采用螺轧栓连接食。因每白根扣索湖角度有刷所不同宅，为安简全起见端只考虑费一个轮士轴受力炼。索鞍索鞍分配粱索鞍轮轴索鞍强板押选琴择胀Q23均5疯钢板和寒型钢作努为辊轴惠支架。而索鞍轮献轴采用匹直雾径堪Φ寺150卧m户m绸的慎4断5尼号不锈嚼钢棒，析轴套采冬用铺Φ腔299呈×11纳m筋m目和夺Φ茅159侦×6m哨m旱无缝钢询管嵌套旅，内滤填殖C6窄0仁微膨胀琴混凝土甘，侧面这以锁5m地m鞠圆环板唉封顺口暖,浓疼辊轮接姿触面要饿处理光态滑，减颗少和钢着绞线的泊索鞍索鞍分配粱索鞍轮轴索鞍强板查图俊7污伸索鞍平添台结构描示意图伤4.4岩兴扣锚索巴系统知主要由井扣锚索园锚固搭端仆P牌锚、扣汪索、扣祸点等组鼻成，扣例索在扣滚塔和前架扣点之效间称作偿前扣索昼，在扣伪塔和张泉锚端之梨间称后蔑锚勺索纪,乡本桥前咸扣索和窃后锚索设连续一续体，扣室锚索通浩过索鞍犁平台上宅的滚轮丢组转换患方向后略，与承炊台位置豪的张拉弃转换系党统相连作。扣锚第索采哗用垂Φ规j15卫.24林m衬m罢高强低衔松弛钢点绞线集胞束良,士每根扣盼索根据奔最大索麻力值选昨择钢绞即线根数陆，使最裙大索力支值控制隆在钢绞君线容许海应力丙的缩30啄%抽左右。歇表泼1稼僚以携A恭跨为例税各段推拔拱肋扣桨索索力艺及钢绞左线配置棕位签拼置豆编号迫垂直起产吊重丰量毫(杜吨舅)穿扣索索唉力理论昌计算效值腿kN)覆扣索钢飘绞线根握数勉A状跨语(涛西半滋跨啄)会第通I萝节段腹46.葛774舞226稳4迫根恰第扣I貌I易节段发48.撑411梨386杰6术根捏第您II琴I贫节段兰47.熊431递480虹7俭根念第巧I惨V柿节段滚45.吉167铃567语8饮根暴第末V技合拢段乱45.权207易4.5民耀张拉转愚换系统轨主要由墓预埋件南、转换辽耳板、腔张拉锚侮箱、移帆动锚箱钩和转换询锚箱等域五部分显组成，持钢管拱责固定和若线形调冶整通过葵张拉转山换系统叼来实现肃，是整水个扣挂编体系的世动力机钱构和操灶作平台例。张拉膨转换系码统基础驼预埋件换采戴用盯Φ欢25m钢m倡I昼级圆钢洲，上部馋连接有鄙转换耳纱板、移先动锚箱忧、张拉鹅锚箱和山转换锚毛箱。千呜斤顶放魄于张拉旅锚箱和馒移动锚侮箱之间不。在拱早肋线形验调整时悲，千斤梢顶加载桃，移动著锚箱向庙后移动辛，通过擦精轧螺有纹钢连浩接的转垮换锚箱君也将随妹之移动偷，张拉鸽锚箱后知部螺母墨也跟着低移动，棒拱肋在锋达到设肉计标高绸后拧紧找张拉锚馆箱后部贯螺母即隆可锁定才拱肋位班置。珍图栗8弄张拉转艘换体系哥4.6打带平衡系延统丢在钢管谣拱吊装闷过程中生由于扣艳塔前后绕的角度猜不同，氏将产生阻一个不投平衡力钉，采用父平衡索酬进行调块整。扣减索与平财衡索是靠两套独漂立的结组构，以摩便于进娇行独立袜操作。筹5.鲜梁拱肋吊羡装总体伯顺序隙5.1烘港总体安羡装顺序评总体吊狡装顺序淋为：棒东帜C顿跨拱跳肋幕→伍西家C酿跨拱罢肋泻→足东晓B越跨拱煎肋炼→哗西吩B盆跨拱矮肋烛→添A赤跨拱肋苦。滤图刷9灭山拱肋吊推装总体达顺序图牛5.2移飞单跨安捡装流程京取铸A贸跨安装班为例，症各节段镰安装流万程为：赴拱脚预盏埋段安梢装严→扎第碎I眨段拱肋故安哑装素→委第栗I夹I露段拱肋贯安颜装别→煮第融II展I声段拱肋夕安尖装询→义第姥I业V胀段拱肋垒安由装驳→抖合拢（向第浮V胃段）。破单个节布段拱肋脑安装流降程为：膛运输至鞭起吊竿点姑→药安装吊虽具、缆袭索滑车慎就番位惠→宜起吊节卸段脱德空艘→趟调整吊厘具使竖抗拱轴线漏竖售直唤→虹节段升木空涂→驱水平对决位茅→什连接法份兰盖→驰安装扣枝索继→孝逐级张载拉扣逝索悉→棚缆索吊炮逐级放抚松起重蔽绳汉→铅拱肋节淹段达到魂要求标挽高、缆哀索吊松贵钩哭→渗安装侧堪向稳定赌风管缆寇→骗侧向线壤形调宣整符→这完成节踪段安装袜。皇6协悠拱肋安收装方法谷及线型杯控制技劣术（骆以核A支跨为例虑）拆6.1纱肠场地运访输循钢管拱果加工厂批位置在旨东式岸关,汽拱肋分防段运输裁采用拖汁车拖运逗，由施吗工便道朱将拱肋艇分段送单到起吊鸣位珍置躬(Z转4益墩附颠近乌)队，窄在等Z宿4蜂和绕Z研5游墩之间乳预先清垦理场地低、填筑猎碾压以峰便运输牺车辆转董头。安6.2扯仍拱脚预稀埋段安溜装盈闸丽呀注附渡术苏睁挪疲桨械条伴刊这稻加挽棵进诚签掠蜡神炼旦悔染药框皂士圾粘图谊10萍拾拱脚预方埋段安菠装定位盐未意图午6.3同喷吊装泛第终I佣段拱肋共6.3遮.田1戚安装吊垃具畏拱肋运抖到起点列后，开淘始安装设吊具，怠吊具采涉用直些径妈42m终m洗钢丝绳烈配合滑季轮组游及障10诞t与导芹链锈,决出厂前疲已在竖言拱节段倚上弦管崖和斜拱查管焊接缎钢板吊瞒耳四,筝起吊用撞双吊点载、双车象的方式蓄。躬6.3瞧.2屑货脱空及动调位夸吊具安铸装完毕疫后，吊蛛钩缓慢庙起升使损节段脱崇离放置润面。由底于竖拱经与斜拱砍形成不液对称三列角结构那，脱空希后斜拱逮侧偏重匆使得竖色拱面的库中心线抽不垂直鹅，这时枕通过设透在吊具烘上的倒伟链进行旁调整使尤其垂直扰，以方谣便和预拜埋段管摩口连接遣。律图舍11类欧拱肋双寨点起吊宫及及调命位示意步图抢6.3牛.3匙介起吊就殖位检调整好传竖拱使肃其垂直到后，拱笛段垂直弟缓慢起犹吊至预亦定高剂度绩(辅吊转装勒B毁跨劳、惕C束跨时需商要越漂过振Z红3鹅、朽Z昆4男、南Z信5兴、瓜Z洒2性墩扣塔路塔缓顶虹)议，缆索帜滑车水往平移动今，将拱勤肋段运陕抵安装受位置。泡6.3朽.4很兔对位连涌接抄调整拱模段倾角慕和前一页段浩(色预埋泉段硬)护进行对百口，连翁接法兰稍板的顺吉序是先钥定位后策加固，尸先连正芹交法兰逝板，以著少数螺室栓卡位欠后，再罩连接其构余法兰帐板。边6.3薯.5辣煤扣索安率装戴在拱段狱吊装前订，将扣浆索前后战头奴以啊P谎型挤压旁锚锚固纵，读用录5杰t卵卷扬机星牵引扣其索过塔微，前扣雾索锚固显头暂时无用短钢赏丝绳套恰固定在顿已安装遇好拱肋柳分段上伙，后锚众索和张灯锚端连丸接，为锁防止精离轧螺纹小钢受弯腾，张锚修端下撑馋支架使铅其保持终和扣索齐相同的神倾角。其拱肋分刺段接头临法兰连延接后，除用卷扬存机配转汁向滑轮忧将扣索预前锚固资头牵引增至设在此新装拱固段上弦光管的前衬扣点内相，安装惨限制锚艘固头位皆移的螺伙栓板，梢后部张因锚端开攻始逐级呈张拉扣臣索。脾6.3梢.心6晋扣索张每拉及松仰吊钩全按照预足定初拉艘力对扣样索施加纳作用，山在张拉后过程中寻，严格偏服从现私场指挥葵的指令宰，分级姨分步骤只施加作剪用力。页在扣索品分级加礼载过程起中，缆苹索起重烂机同时券逐级卸吉载，根作据观测宾拱段抬滩头标高斧的实时川数据，萄控制卸老载、加野载的程雄序。卸蚁载的控滩制数据桃是缆索稳机起重畜绳的放蛾松长度华值，加令载的主很要控制捆数据是吴拱段的共标高变漆化值，印而以扣暴索的索乳力值为会辅。最虾后达到黑工况：办缆索机能吊钩完皱全放松认、拱段叠标高基毁本满足殿预设值浇。吊钩傍松开后暗，继续援观测拱劈段标高驶，根据质实测数橡据张拉奋扣索调悲整，直是至拱段流标高满秧足预设灶值。吧图之12员溉扣索张禾拉及松钢索伏6.4惑捷吊装尚第简I丢I朱、抵第稻II佣I涂、浸第朝I坐V郊节段拱守肋窑在教第冰I的节段吊帅装后，任张拉扣魔索及侧山向缆风吨绳配合晕调整断第评I遮段的标胡高、线欺形，直劳到满足正预设值俩后才能型继续吊脉装废第斗I差I负段，具仍体吊装窝方法及万工艺与桑第绍I勾段相同士。晕采取同秀样的方丛法和工果艺依次转吊装围第松II筋I棍段、叨第其I斩V践段。馋6.5施寇吊装合秃拢段诚合拢段册吊装是基整跨拱桃肋吊装闹的关键悟环节，胁在吊装膨前，培必须多摧次测量塘调整勿全拱拱鼓肋线形哲、标高别、位置怀等，在别设计病允许的吨温度时惨间时，阅实测高奋空合口益的水平漏距离（桃多次反远复测量持以保证怜测量精冶度），泳确定合议拢时间伤后以测眠量数据局为准慨切割掉耀合袖拢绵段属的继两端余降量销，并育在最接诚近设计牲温度的惜时间漠内永吊装合锹拢四段。剪合扰段炭拱肋上渡弦管长把、下弦流管短，用两个吊厕钩同步鼻起升时屋无法通呜过合拢露缺锋口辜(木缺口上阿宽下斜窄阳)陈，因此屋采用两拼个吊钩佛不同步渠、不等依高的方独法抬升寿合拢段织，使之娱穿过缺伤口，然忆后从上喜往下合孩拢对接伪，连上黄法兰板恳后，同狮时同步铺缓慢松定开吊钩性，完成础合拢工浸序尾。脑图此13附签合拢段伪吊装示慎意图龙6.6那却梨扣索拆堡除斯扣索的阵拆除顺滴序由稳第秩I娇V纸向贴第斥I计段依次蠢对称进诸行。为闲保证扣咏塔在受工不平衡腾力的情娘况下的澡稳定，葬在松扣莫索索力牌时不能亚一次全坟部卸载迟，必须伪逐锦级遥(20峡%泉左萄右攻)沃对称卸讨载拆除搏，以免年影响拱肾肋线形纺。壁6.7光乞拱肋吊牧装线形繁控制措矩施遵无风撑冠斜靠式絮拱肋为目不对称祝的三角磁组合结壁构，在粥后期加度载中拱迷肋会发闹生内让倾庄(贴往桥中栗心页线颤)翠，如果干内倾偏顷离了竖渔拱原设缠计拱轴洒线的位醒置，将注会降低础拱肋横幸向稳定虏性，不元利于结岩构的安励全。本含桥拱肋林线形除负了与常弓规拱桥眠一样设任计面内沟预拱度赴，还设起计了面悲外预拱肯度详(盲即事先拒往外倾挥斜，以存尽可能三抵消后盾期加载弊过程中大逐步发假生的内弃倾门)私。久本桥拱五肋的面灾内线形侮可以按振常规拱拾桥的方峰法进行狠控制，碰但对于歼面外线毛形则需宪要采取陶不同于刚常规桥慈梁的措剖施进行咳控制，亡主要措继施如下史：甘(1浆)筐在地面型加工制辰作拱肋虏时，严柱格控制穗结构尺调寸，现宾场对所寨有钢管螺拱肋进扬行全幅取预拼，介保证钢沾管拱的秆线形质庄量，为谣钢管拱崖的顺利碗安装提芹供充分壤的条件炼。符(2埋)硬拱肋节寨段是竖仁拱、斜恶拱一体欺吊装，熊而竖拱捎和斜拱罪形成的皮拱肋截蛇面中心贷不对称余，在安棒装过程偷中斜拱践侧靠在裁竖拱上吓，一是草使拱轴生线向桥持中心线活方向有番位移，惑二是截公面有扭非角，导恢致竖拱坚中心线上不能保害持竖直份。落对于第公一个问咐题成(袄拱轴线浸内亮倾姨)接，主要裕是利用折侧向缆都风调整泉，拱段荣八字侧际缆风不穿对称加嚼载，在认保证拱尊肋侧向熄稳定的惰同时将乌轴线牵野引到预伏定位置咏。嫂对于第敬二个问选题邻(桶截面有糠扭没角扔)疲，通过炕扣索来免调整：悟将每段跑拱肋的志扣索分创成两根模小扣索肠，小扣肺索布置尚在竖拱率的两侧垒，拱肋刮安装定节位后，降对两根稍小扣索似同步逐俗级张拉扶，使拱槽肋标高椅达到预靠设值，停然后单项独适当穷增大斜领拱方向衔的小扣箱索的索少力，可粥以有效山地将截提面扭角绵的问题诊解决经。症图杯14眼痕拱肋节轿段扣索膝及缆风炊绳布置锹示意图湾(3抚)洲虽然设辈计提供肥了面外杯预拱值饿，但在亲吊装阶完段不能竭完全按宫设计值战预留，狭因为斜嗽拱管