京沪高速铁路南京高大关长江大桥主桥设计

京沪高速铁路南京高大关长江大桥主桥设计

1跨连续钢桁架南京大胜关大桥是京沪高速铁路的控制区，也是京沪高铁贯穿长江的通道，同时支持南京两条地铁线路。其主桥全长1615m,由北向南孔跨布置为2联(84+84)m连续钢桁梁+(108+192+336+336+192+108)m六跨连续钢桁拱桥,见图1。桥面横桥向全宽41.6m,为3片主桁构造,桁间距15m,2片边主桁外侧悬挂牛腿,作为轻轨行车道,牛腿边缘至边主桁中心距5.8m。桥面采用整体式钢桥面。六跨连续钢桁拱共设4个合龙点,南北两侧192m边跨合龙口设在该跨第8节间(南边跨为E16′~E17′节间),2孔336m主跨合龙口均位于跨中(7号墩两侧第13节间)。合龙顺序是先两侧192m边跨,再2个336m主跨。2跨合阶段20t架梁吊机南京大胜关长江大桥主桥南岸平弦钢梁从10号墩向8号墩方向架设,10号墩起始3个节间钢梁在临时支墩上采用墩旁提升站架设,其余节间由60t架梁吊机架设过9号墩直至边跨合龙口E16′节点。8号主墩墩顶E23′~E24′、E24′~E25′2个节间钢梁在墩旁托架上由400t浮吊架设,其余节间钢梁均为双悬臂架设:南侧E23′~E17′节间由浮吊架设,北侧E25′~E26′节间由浮吊架设,E26′~E27′节间由浮吊及70t架梁吊机架设,E27′~E30′节间由架梁吊机架设。南边跨主桁节点编号见图2。3边缘与龙舟的特征(1)阿迪斯斜槽的刚度很大主桁为三桁结构,整体钢桥面,杆件断面尺寸较大,比两桁结构刚度大很多,给合龙点坐标调整增加了难度。(2)有很多合龙点钢桁梁构件合龙点为9处,其中弦杆6根,斜杆3根。要保证9个点都能准确对位,空间形状无误,施工控制难度很大。(3)钢梁前后、下游y方向的偏差,影响搭建和分级顺桥x方向钢梁长度的偏差,受温度、钢梁制造与架设偏差的影响。铅垂z方向的偏差,受架设荷载、日照的影响。钢梁中线上、下游y方向的偏差,受日照、架设顺序、起吊荷载的影响。各方向相互制约,合龙点的位置较难控制。(4)冲钉对钢桥面钢梁合龙难度合龙杆件尺寸按设计图纸预先在工厂制造好,架设如同其他杆件一样,工地使用ϕ32.8mm的冲钉打入,施工过程不扩孔,这样高的精度要求,对三桁结构,整体钢桥面钢梁合龙难度相当大。4主跨钢梁安装合龙时的调整(1)控制安装荷载处于对称、平衡状态,除了为调整位移在桥上按设计位置堆放预定荷载外,其他位置不得乱堆乱放荷载。(2)钢梁架设过程中,必须测量中线高程和节间平面对角线尺寸,以及钢梁杆件内力等,发现偏差及时研究原因,提出对策,迅速调整。(3)对影响合龙处高程、合龙节间距离及引起中线旁弯、断面扭转等因素,如日照、温度、荷载等,广泛进行测试,收集资料,寻找规律,以便适时采取有效措施。(4)请监控单位提供主跨钢梁安装合龙调整时各种可能偏差的计算作用力资料,用以适时决定调整方法,确定作用力的大小及其所用的工具。根据计算资料和现场测试的结果,找出针对x、y、z方向最有效的调整措施。(5)结构上采用长圆孔加圆孔合龙铰的措施,先调整y方向位置,然后调整z方向,在长圆孔内穿入ϕ79mm锥形铰轴,使z方向受到约束,再调整x方向距离,在圆孔内穿入ϕ99mm锥形铰轴,抽去长圆孔铰轴。合龙节间按先下弦后斜杆,再上弦,最后安装桥面板、上下平联及横联等顺序依次进行。(6)合龙口两边各1个节间的桥面板不焊接。5在打开和关闭钢梁龙之前5.1号墩旁托架顶节与底节相统一(1)8号墩支座按设计位置安装好并临时锁定,S24′节点直接安装在支座上。(2)S23′、S25′节点与墩旁托架顶节相连,墩旁托架顶节与底节的可调式接头临时锁定。(3)8号墩南侧架设7个节间钢梁,北侧架设5个节间钢梁加上第6个节间的下弦杆3根、拱下弦3根、斜杆3根,见图3。(4)8号墩北侧下游第4个节间钢梁提升站已安装。(5)70t架梁吊机立在A28′节点(前轮组中心距节点中心1m)。5.2挡块及上弦aa(1)10号墩支承垫石未浇筑,墩顶钢梁通过钢垫块及钢垫梁支承在垫石基座上,实际支垫高度1059mm,比设计标高降低了156mm。钢垫梁四周设有挡块,其上摆放钢板、不锈钢板、聚四氟乙烯板,可以通过抄垫挡块(或者不抄垫挡块)变为临时固定支座(或者活动支座)。(2)9号墩活动支座安装完并临时锁定,支座顶用厚25mm钢板抄垫,总抄垫高度125mm。(3)钢梁从10号墩架至9号墩,再从9号墩往8号墩悬臂架设7个节间,完成边跨合龙口南侧钢梁架设,见图4。(4)10号墩钢梁上弦A1a~A2′节间压重300t/桁。(5)60t架梁吊机立在A15′节点(前轮组中心距节点中心2m)。6合龙前南边跨钢梁合龙前状态见图5。6.1下杆误差(1)方向x上游桁Δx=43mm,中桁Δx=58mm,下游桁Δx=43mm。(2)y方向的水平线上游桁Δy=42mm,中桁Δy=39mm,下游桁Δy=42mm。(3)垂直z方向上游桁Δz=55mm,中桁Δz=77mm,下游桁Δz=49mm。6.2上臂关节的误差(1)方向x上游桁Δx=28mm,中桁Δx=29mm,下游桁Δx=24mm。(2)y方向的水平线上游桁Δy=44mm,中桁Δy=44mm,下游桁Δy=42mm。边跨合龙口的误差在可控范围内,可以进行合龙口杆件的安装与合龙。7合龙端提升及顶拉设备安装(1)10号墩落梁。先测量合龙口两边的标高,然后根据测量值落梁,落梁高度420mm,以消除合龙口z向偏差。(2)利用60t架梁吊机安装合龙口下弦E16′~E17′杆件。将杆件E16′节点端拼接板安装好,按规定打入冲钉,穿上螺栓。(3)调整下弦合龙口的横向y方向偏差,安装合龙口拼接板,穿长圆孔铰轴。由于横向偏差较小,直接安装合龙口拼接板,通过收紧拼接板板缝达到调整横向偏差的目的。穿长圆孔铰轴时需要60t架梁吊机配合,利用吊机将合龙端提升,消除z向杆件下挠,穿上长圆孔ϕ79mm铰轴。(4)安装合龙口斜杆及上弦杆。将斜杆A16′~E17′、上弦杆A16′~A17′靠A16′节点端拼接板安装好,打上50%冲钉,穿上50%高强螺栓,弦杆靠A17′节点端拼接板暂时不安装,斜杆靠E16′节点端补强板、填板带上。(5)边跨钢梁纵移,穿下弦钢梁圆孔铰轴。在9号墩起顶钢梁,使其与支座脱空,然后在南侧每台竖向顶下水平放置100t的千斤顶,将钢梁往8号墩方向纵移。纵移到位后在中桁合龙口两边上平面安装反力座,穿3根ϕ32mm对拉精轧螺纹钢筋,用3台70t穿心千斤顶张拉,张拉力为500kN/台,消除中桁误差,穿上中桁圆孔ϕ99mm铰轴,接着放松ϕ32mm精轧螺纹钢筋,穿上边桁圆孔ϕ99mm铰轴。圆孔铰轴全部穿上后抽拔长孔铰轴。(6)安装上弦合龙口拼接板及顶拉设备,穿长圆孔铰轴。将拼接板安装在A17′节点端,靠弦杆端拼接板穿上长圆孔ϕ79mm铰轴。弦杆上、下平面安装顶拉设施,上、下平面各安装2台200t液压千斤顶。(7)合龙斜杆及上弦杆。先合龙斜杆,再合龙上弦杆,在上弦杆上起顶,消除斜杆纵向x方向上的位移,斜杆钉孔重合后,打入冲钉,穿上M30高强螺栓。斜杆合龙后,千斤顶慢慢回油,使上弦圆孔重合,穿上弦圆孔ϕ99mm铰轴。圆孔铰轴全部穿上后抽拔长孔铰轴。(8)插打上、下弦杆冲钉,穿M30高强螺栓,抽拔圆孔铰