钢管拱桥跨铁路支架吊装施工技术 ，价值工程，千寻学术网
& &主管单位：河北省科学技术协会 CN刊号：13-1085/N ISSN刊号：
钢管拱桥跨铁路支架吊装施工技术
钢管拱桥跨铁路支架吊装施工技术张翠芹 （中铁十七局集团第二工程有限公司，西安&710043&）摘要：文章通过石环公路&307&国道东互通立交桥的施工实践，总结介绍了钢管拱桥支架吊装法施工技术和工艺。对钢管拱桥，特别是施工场&地受限条件下的钢管拱桥施工具有很好的指导作用&。 关键词：桥梁；跨铁路；钢管拱；支架吊装；施工技术 中图分类号：TU74&文献标识码：A&文章编号：（7-02 1&工程概况 石环公路&307&国道东互通立交位于石家庄市裕华区，由南向北&依次跨越&307&国道、石德铁路良村车站、307&国道复线、石津灌溉&渠&。主线主桥位于直线段，下部结构采用群桩基础，桥墩为矩形等截&面柱式墩；上部结构采用两幅并列的&100m&哑铃型钢管混凝土拱和&102m&单箱三室预应力钢筋混凝土箱梁。&钢管混凝土拱计算跨径&L＝100m，矢跨比为&1/5，矢高为&20m，拱&轴线为二次抛物线。拱肋管内充填&C50&微膨胀混凝土。主拱肋拱脚&段采用&2准1200×16mm&钢管和两块&16mm&厚钢板焊接成哑铃形截&面，其它拱肋段采用&2准1200×14mm&钢管和两块&14mm&厚钢板焊接&成哑铃形截面，拱肋法向截面高度均为&3m。每幅两榀拱肋间距均为&20.9m，两榀拱肋间横向连结设&5&道“一”字型风撑，风撑钢管直径&120cm，壁厚&1.2cm。吊杆间距&5.0m，每片拱肋设吊杆&17&根，吊杆采&用外径&9.5M、PE&防护的半环氧喷涂钢铰线。 2&钢管拱施工的特点及难点 2.1&铁路运营对施工安全的要求高。石环公路&307&国道东互通&立交桥全桥施工采用先梁后拱方案，钢管拱在已成系梁桥面上施&工，桥下是行车密度大、运营繁忙的石德干线铁路，施工过程中必须&采取有效措施确保铁路运营安全&。 2.2&钢管拱施工难度大。主桥拱肋在桥面上施工，钢管拱安装高&度达&23m，吊装作业面狭窄、吊装高度高，拱肋安装精度、支架稳定&性要求高是本工程的特点，也是本工程施工的难点&。 3&钢管拱施工方案比选 钢管拱施工方案有转体和吊装法两大类。针对本桥的具体特&点，主要比选了竖直转体和支架吊装方案。两种方案都是在已成系&梁上进行，竖直转体是先将半幅拱肋竖向低位卧拼，后通过牵引索、&塔架沿竖直平面内旋转到位，安装合龙段合龙形成钢管拱的施工方&法&。支架吊装是先按钢管拱分段位置搭设支架，用履带吊机安装钢&管拱肋，待形成稳定结构后拆除支架的施工方法。&由于本桥桥墩不高（高度&15m），可直接用大吨位吊机将&50T&履&带吊吊装到系梁桥面上，另外&50T&履带吊可直接吊装拱肋到设计标&高；而转体须设置&40m&高的塔架及强大的混凝土后锚，从确保安全、&稳定、经济的角度出发，选取了支架吊装法施工。即在顶推到位的系&梁桥面上对应的钢管拱肋接头处，分段搭设“八三式”铁路军用墩、&门式组合框架，作为钢管拱肋拼装支架。钢管拱肋分段加工并运输&到桥墩附近，按拼装顺序利用&50T&履带吊机吊装到系梁桥面上。系&梁上的两台&50T&履带吊机在桥面上逐段吊装主拱肋节段到支架上，&拱肋节段承重在支架梁上，并进行调整&、锚固定位，焊接各节段，形&成单榀拱肋圈。单榀拱肋成型后安装横撑，灌注钢管混凝土，安装吊&杆，形成拱-梁组合体系。 4&钢管拱桥支架吊装施工技术 4.1&支架拼装&支架采用门式框架组合结构，&“&八三式&”&铁路军用&墩作为支架，两墩之间纵&、&横向采用万能杆件桁架联结&。&支墩下端与&系梁锚固，上端设置分配梁&、&弧形鞍座&、&千斤顶支撑等调整拱肋节段&。 4.2&钢管拱肋施工 4.2.1&拱肋分段&单榀拱肋纵向划分&9&个节段，最大节段（Ⅱ节&段&、Ⅷ节段）拱背外弧线长度&16.8m，吊装重量&16.644t；其他节段重&量Ⅰ节段（Ⅸ节段）吊装重量&10.941t，Ⅲ节段（Ⅶ节段）吊装重量&11.424t，Ⅳ节段（Ⅵ节段）吊装重量&12.274t，Ⅴ节段吊装重量&8.056t。 4.2.2&拱肋卸车、存放&拱肋节段运输到达卸车、起吊区后，用&50T&履带吊吊装卸车。拱肋节段卸车吊装的起重钢绳与拱肋节段钢&管采用捆绑式连结&。 4.2.3&拱肋节段吊装&①拱肋节段从桥下存放场吊装上系梁桥&面吊装方案详见图&1。②吊装到拼装位置，采用履带式吊机起吊拱&肋节段，先通过吊机大臂起臂或通过履带吊机自身移动，将主拱肋&节段起吊至拱肋节段安装位置的正下方，拱肋吊装到拼装位置详见&图&2。调整履带式吊机位置，待履带式吊机正确就位后，更换起吊钢&绳，使拱肋节段形成一个与主拱肋轴线近似的倾斜角，进行支架位&拱肋节段吊装前的捆绑，支架位拱肋节段捆绑详见图&3。待捆绑好&后再将拱肋节段起吊到支架上，完成主拱肋节段的吊装工作&。 4.2.4&钢管拱肋定位、调整&①拱脚预埋段（拱肋Ⅰ、Ⅸ节段）定&位调整。拱肋节段吊装到承重支架上后，需对拱肋节段进行定位调&整。拱脚预埋段支撑、调整如图&4。拱脚预埋段吊装上支架后，对拱&脚预埋段进行坐标&、标高、拱轴线调整。首先利用预先设置的防滑架&作为顶推反力支点，利用螺旋千斤顶在拱肋下口，边安装千斤顶边&对其节段的标高、里程坐标进行调整；其次利用支架上水平方向的&千斤顶对拱肋轴线进行调整；最后在支架承重横梁上安装垂直方向&千斤顶，顶升千斤顶，对拱肋上口节段的标高进行调整。拱肋轴线、&里程坐标、标高均调整至满足设计要求后，在支架上对拱肋进行稳&定及限位固定。固定完成后，再次对拱肋节段进行复测，各点参数均&满足设计后，可进行下道工序，反之，重复上述调整步骤。②中间节&段（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ节段）调整。拱脚预埋段安装完成，浇注混凝&土&。&待混凝土强度满足设计要求后，利用原安装的前一节段作为反&力支点，对拱肋其它节段起拱吊装到支架上进行调整定位&。拱肋标&高主要利用支架上支撑横梁来调整，拱肋轴线主要利用支撑横梁上&的竖向型钢来调整。定位调整如图&5。③合龙段（Ⅴ节段）定位调整。&拱肋预埋段（Ⅰ、Ⅸ节段）及中间节段（Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ节段）吊装&定位完成，用码板固结&。再次复测拱肋轴线，确认满足设计要求后，对&Ⅳ、Ⅵ节段形成的拱肋开口进行测量，确定合龙段（Ⅴ节段）拱背及拱&腹的弦长&。对合龙段（Ⅴ节段）进行下料，切除合龙段加放的切割余&量，对合龙段进行吊装合龙。合龙段的调整与中间其它节段调整基本&一致，但测点以拱顶为准&。 4.3&一字风撑吊装&一幅桥左、右两榀拱肋均吊装、定位完成&后，再次测量拱肋各吊杆处测量点的三维坐标&。满足设计要求后，对&整榀拱肋钢管进行环焊缝焊接，对环焊缝的包板进行安装、焊接。拱&桥两侧两榀拱肋焊接完成，一字风撑从跨中向两侧依次吊装&。 4.4&钢管混凝土灌注&钢管砼采用&C50&微膨胀混凝土，混凝土必&须具有良好的可泵性，膨胀率不得大于&0.1%，施工配合比设计必须充&分考虑缓凝&、早强、微膨胀、自密性、流动和均匀性等特性。在钢管拱&两拱脚处布置输送泵，采用对称顶升法灌注钢管拱混凝土，自下向上&两端对称向管内泵送混凝土。灌筑顺序是：下钢管－腹腔－上钢管。 4.5&吊杆安装与张拉 4.5.1&吊杆安装&每片拱肋设吊杆&17&根，吊杆采用外径&9.5M、&PE&防护的半环氧喷涂钢绞线，吊杆安装前先拆卸螺帽（并保护好丝&扣），将吊杆平放在系梁上，利用系梁桥面上的汽车吊，从下往上穿&过钢管拱肋预留孔后，人工辅助穿入系梁内。 4.5.2&吊杆张拉&钢管混凝土拱肋临时支撑拆除后，按&6/12＃→&3/15＃→8/10＃→5/13＃→2/16＃→9＃→1/17＃→4/14＃&的顺序，对称张拉&同侧的两根吊杆&。吊杆一次张拉至设计吨位的&60%，二次张拉至设&计吨位的&100%，最后一次调整索力至设计吨位。 4.6&体系转换 4.6.1&拱肋定位调整&钢管拱吊装到承重支架上后，需对拱肋节&段分别进行定位、调整，以确保拱肋各节段空间位置及拱轴线与设&计相符。拱肋节段调整分三部分。一是拱肋下口，利用原安装的前一&节段（或防滑架）作为反力支点，使用螺旋千斤顶调整其里程坐标，&利用支架上支撑横梁调整其标高，利用支撑横梁上的竖向型钢、千&斤顶调整轴线。二是利用支架上水平方向的千斤顶对拱肋轴线进行&调整。三是拱肋上口，在支架承重横梁上安装垂直方向千斤顶，顶升&千斤顶，调整拱肋节段标高、稳定拱肋轴线。 4.6.2&索力调整&本桥索力控制采用“环境振动激励法”双控，即&在桥位现场采用加速度传感器测定吊杆拉索自振频率，通过频率与&索力的标定关系换算得到吊杆索力&。按设计提供的每根吊杆拉索的&初张力进行张拉、监测，当吊杆索力或主梁标高的实测值与设计值&有较大的误差时，及时进行调索&。&成桥前的调索主要是使主梁线形达到设计要求，使吊杆拉索受&力合理&。由于相邻吊杆索力张拉会互相影响，所以整个索力调整须&反复进行，多次调试&。索力以经过标定的油表计数为准，索力动测仪&作为校核，方便准确地完成张拉索力调整任务&。 5&结束语 按照上述施工方案及工艺技术要求，石环公路&307&国道东互通&立交桥钢管拱支架吊装法施工取得了圆满成功。拱肋安装坐标位置&准确，线形平顺美观；拱圈混凝土灌注顺利，强度满足验标要求；吊&杆索力经调整&、监测，实测索力与设计张拉值偏差控制在±20%以&内，同一侧的同对索索力未出现异号。实践证明，该钢管拱桥施工方&案合理&、技术安全可行、工艺操作性好，经济适用，可广泛应用于钢&管拱桥施工&。
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钢管拱桥拱肋吊装步骤有哪些？
① 拱肋经试拼合格后，通过平车将拱肋转运至塔架前的汤口岸引桥上；
② 横移吊塔索鞍，使主索与拱肋轴处于同一竖直平面上，可将一侧索鞍移至塔中，另一侧索鞍移至塔边或塔中，这样可减小侧向缆风调整的工作量。
③起吊拱肋，对接时利用大吨位手拉葫芦调节吊点下捆绑钢拱肋的钢丝绳长度，微调钢拱肋的内倾角度至设计值，然后将钢拱肋节段运输至安装位置与已安装节段对接，安装时单肋运输，单肋安装；
④待拱肋基本就位后，安装临时接头螺栓，紧固后即可将节段受力渐渐传给扣索，同时渐渐松去起吊吊点的受力；
⑤安装横向风缆，通过它进行横向偏位调节，同时也增强吊装过程中的横向稳定性；
⑥按计算扣索索力值调整各扣索索力，使钢管拱在空问位置尽量达到理想的预抬位置，如有偏差，再对扣索索力进行调节；
⑦ 复测管口位置，如有偏差及时调整；
⑧松主吊点，开始另一侧同一节段的安装。待两拱肋对接就位后立即利用加强工作索安装永久横撑或临时横撑；
⑨通过量取对接拱肋接头的尺寸，下料接头包板，并及时进行管口的对接施焊，待部分焊接完毕（达到强度后）进行下一节段吊装。
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钢管混凝土拱桥吊装过程线形监测方法
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钢管拱吊装施工工艺
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