桁架式钢管混凝土无铰拱桥拱肋吊装技术

２０１２年第２３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｏ建筑与工程。　科技信息　桁架式钢管混凝土无铰拱桥拱肋吊装技术　柳舒甫　（甘肃省建设监理公司　甘肃　兰州　７３００３０）　【摘要】本文结合某钢管混凝土拱桥的施工，阐述桁架式钢管混凝土无铰拱桥拱肋吊装的方法步骤和技术要点。此方法可为类似的桥梁　施工提供参考。　【关键词】桁架式；钢管混凝土；拱桥；吊装技术　扣索钢铰线直接锚于桥台上；３号扣索锚于吊塔横梁上，４号扣索直接　在塔顶张拉．扣塔和扣索地锚之间设置平衡索．与扣索同步张拉，保持　主桥采用净跨１８０ｍ钢管混凝土上承式拱，拱圈采用截面高度相　塔架平衡。扣索采用单根穿索、单根张拉的施工方法。　等的悬链线。拱轴系数ｍ＝１．５４３，净跨径１８０ｍ，净失高３６ｍ。拱Ｉ翻截面　扣塔立柱中部设置３号扣索索鞍，扣索一端锚于拱肋节段，另一　由哑铃形桁式双肋组成。每肋由４根直径　７ｏｏ，壁厚１２ｒａｍ的１６Ｍｎｑ　端通过索鞍至扣塔地锚端进行锁定。索鞍安装在塔架立柱横系梁位置　钢组成．内灌Ｃ５０混凝土作为弦杆；上弦和下弦横向两根钢管之间用　处．每个索鞍用３个轴辊固定。　缀板连接．内灌Ｃ５０混凝土形成横向哑铃形；上下弦之间用直径　３．３稳定系统　￣ｂ３２５＊８ｍｍ空钢管作为腹杆。组成桁式拱肋。拱脚段将腹杆改成缀板，　横向稳定性通过布置顺河抗风索来实现。上、下游各布置一组　内填充混凝土形成实腹段　肋高３．５ｍ．两肋中心距７．Ｏｍ。　（２‘ｐ３６．５ｍｍ）钢丝绳作抗风索，塔架在上、下游各自对称布置２根　１工程概况　２施工方案确定　‘ｐ４７．５ｍｍ钢丝绳作压塔索。在吊装过程中，水平力比较大，在每个立柱　处用‘ｐ３６．５钢丝绳走４线作平衡索。　钢管混凝土拱桥拱肋架设的施工方法主要根据结构形式、跨径大　小、建桥材料和具体桥址等具体情况，结合方便、快捷、经济、迅速等原　４拱肋吊装施工　则确定．主要有支架施工法、悬臂施工法、转体施工法、缆索吊装法等，　４．１准备工作　本桥拱肋吊装采用无支架缆索吊装、千斤顶钢绞线斜拉扣挂法固定施　吊装前对拱肋节段进行全面质量检查．其中包括接头、拱肋中线　工工艺．采用合拢松索技术。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨　标高、内外弧长、防腐涂层、管内有无异物等，严格按施工规范要求执　拱肋分４个节段（８个吊段）。每个节段为一个扣段。节段为单肋安装，　行。对拱肋接头连接板进行编号统一管理，安装并调试测试设备。　待上下游同一节段吊装就位后。安装节段间连接横撑，即完成一个双　４．２拱脚段吊装　肋节段的安装。斜拉扣挂示意图见图１，拱肋吊装顺序见图２所示。　（１）就位：栓好捆绑绳，用缆索吊机起吊拱脚段，走行至设计位置　后放松吊钩使拱脚段后端靠近于预埋件。落位时．下端头先对准拱座　上预埋件标示的中线然后落位，上端使拱肋中线与上（下）拱轴线大体　重合，用缆风索控制。然后将上端头标高调整到设计标高．紧扣索并固　定。如有偏差应以千斤顶或吊装缆索等进行调整。检查符合设计要求　后，用钢板、硬木三个方向塞紧，按设计扣好扣索。　（２）线形调整：用千斤顶按照一定的分级逐步拉紧．直至扣索索力　接近计算值，同时测量拱肋标高是否与计算值相符。如果不相符，须查　明原因并进行调整　如果拱肋实测标高与计算值相符．则通过侧向缆　风来调整拱轴线平面位置直至符合设计要求．完成后对钢绞线进行锁　定。为防止钢绞线在低应力条件下及风振作用下锚夹片松动而造成滑　图１斜拉扣挂示意图　锚，后侧采用工作锚进行锚固。　４．３第２＃、３＃节段吊装　（１）节段对位：由吊重索起吊该段到设计标高．再牵引至拱脚段上　端，进行拼接，对准并上紧连接螺栓，测量好拱轴线标高及坐标位置．　一　③　⑥　⑨　⑥　④　＠　⑤　一　紧固好连接件，扣好扣索。　图２拱肋安装顺序示意图　（２）线形调整：张拉扣索束和收放侧向缆风使节段位置符合监控　指令．如在此过程中监测发现扣塔偏移超出允许值则同步收紧相应缆　｝疆Ⅱ［①　＠　⑤④Ⅱ　皿如　Ⅲ衄　③　④　⑤　⑤　⑦　④一　　｝　一３拱肋吊装系统　本桥采用索塔系统的塔架与扣塔系统的塔架一体化的吊装系统　拱肋安装系统由索塔系统、扣塔系统和稳定措施系统组成。　３．１索塔系统　全桥设两套主索吊装系统，每套由１组６根　７．５ｍｍ钢索组成。　主跨２７０ｍ，后锚段跨径为４５ｍ。与水平线夹角为３３．６９￣，主吊起重牵　引选用西２２钢丝绳，单卷扬机布置，走８绳．起重采用４０ｋＷ、５Ｔ、中速　（４０ｍ／ｍｉｎ）卷扬机。牵引绳设计为０１９．５钢丝绳，走４绳，５吨慢速卷　扬机（两岸、２台）收放对应操作。　索塔采用Ｅ型万能杆件组拼．为双柱门式索塔．每柱截面为２ｍｘ　４ｍ，两柱之间设一道横系梁，两柱中心间距为８ｍ，塔顶宽度为１２ｍ。主　塔架塔高３０ｍ。吊塔基础采用钢筋混凝土基础。　３．２扣塔系统　采用预应力钢铰线作扣索。钢铰线对称设置于节段上、下游侧的　扣点上。钢铰线采用‘Ｐ１５．２４ｍｍ钢铰线，其根数根据扣索索力而定，并　考虑安全系数。在拱肋扣点处钢铰线采用Ｐ型挤压锚具锚固，１、２号　风调整扣塔位置。调整完毕后将锚具锁定　（３）工地对接焊接：线形调整完毕后即可进行拱肋焊接。焊接要严　格按照操作规程及施工规范进行操作。所有焊缝均需进行外观检验．　并进行１００％超声波探伤及１５％的ｘ射线拍片　４．４第４＃节段吊装　节段由于需在塔顶张拉．其吊装程序与２＃．３＃节段的不同之　处表现在：　（１）通过平衡索与扣索的同步张拉，保证扣塔的垂直度。扣索在　塔顶张拉，平衡索在桩锚处张拉。　（２）两岸第辅节段安装误差尽量趋于一致．为合拢段顺利对位创　造条件。同时两岸经常联测，确保各项指标满足设计要求和规范规定。　４．５合拢段吊装　合拢时要严格控制合拢温度．合拢温度宜控制在设计给定的温度　变化范围之内。大桥设计给定的拱肋合拢温度为１Ｏ℃　２０％。合拢前连　续２—３天观察拱肋标高及拱肋长度随温度的变化规律．并根据计算结　果修正合拢段长度，然后选择温度稳定的时间进行合（下转第３３０页）　２０１２年第２３期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０建筑与工程Ｏ　科技信息　与之形成鲜明对比的是，建筑的上半部分，即展室，采用木结构，由十　块不同高度的层压云杉整体胶合木框构成。观展者可以经由连接高速　公路与两扇玻璃门．并直通室内的坡道进入展室。目光可以透过展室　的门．１２扇环形布置的天窗．以及几乎布满建筑纵向墙壁的长而矮的　窗户。照射在色调明快的展室内展现出木材柔和的色彩（图３）。　尽管建筑由不同的结构方案组合而成．建筑师却成功地使建筑在　视觉效果上显得浑然一体：建筑的全部采用具地方特色的建筑材　料——夹层落叶松木墙。墙与屋顶严丝合缝。所以从外部看来。建筑像　是全部由木材建成。无论如何。霍尔茨・艾尔丁莱德公司的这一层室兼　仓库的建筑，在结构上很容易让人联想到被打翻的小船或是木制乐　器．它强有力地证明了木建筑所具有的丰富的表现力。　在当代．仅有少数的几座建筑具有角逐世界上最大木建筑头衔的　资格．尼尔斯・托普建筑事务所设计的．位于哈马尔的奥林匹克体育馆　就是其中之一。该奥林匹克体育馆是为１９９４年冬季奥运会建造的。这　座室内滑冰比赛场可容纳１．３万名观众．跨度达９６米．建筑面积达　２．５万平方米。建筑所用胶合木材达２０００立方米。是大跨胶合木建筑　的典型代表。　在设计过程中．体育馆巨大的体量与阿尔卑斯山区小城协调的问　题给建筑师带来挑战。建筑师们采用的对策就是将设计重点放在建筑　最为显眼的部分——体育馆顶部的造型。通过将体育馆顶部建成船体　状．托普使该“露天圆形竞技场”与其原始的自然风貌产生了共鸣。建　筑在整个地区隐隐约约，就像一艘被打翻了的遇难船只．具有能够为　人们描述的某种图标属性。造船也许是挪威人的一项专长．但是设计　如此规模浩大的船体需要复杂的计算机模拟技术。　建筑由一系列拱状的巨大的胶合木桁架构成．每根和弦似的木杆　件架由四块层压软木通过螺钉紧固而成　这些桁架由距离主基础结构　１．５米高的支柱加以支撑。其中的十片木桁架高矮不一，和建筑与众不　同拉长的形状相适应。整座建筑的稳定性由纵向布置的一片巨型梁提　供，巨型梁就像船体的龙骨一样从屋顶的一端连接到另一端。　在体育馆内．位于支柱之间的窗户能够保证建筑底部有充足的阳　光。透过屋顶盖板分阶处的细长缝隙，阳光也能够照人室内。但是设计　细长缝隙的主要用意在于能让室内的光线在晚间漫射到室外．照亮建　筑与众不同的外形，并突出其纵向效果——像小船两舷的厚木板．并　与横向布置的拱结构形成鲜明对比。由于如此庞大的建筑ｆ其最高点　的高度足有１１层楼高１以及它庞大的结构部分很容易给人粗笨的印　象，托普决定通过对室内进行精心布局来；冲淡这种效果，确保挡风钢　质结构与竞技场的混凝土框架相接的结合部和胶合木拱做工精细　无　论如何。在总体上说，建筑不失为高雅、美观　毋庸置疑．是它将渺小的　哈马尔“写入”了国际地图册（图１）。　２木材材料技术的另一进步——木基复合材的出现和广泛　应用　木基复合材是指以木材作为主要原料进粉碎然后胶合而成的一　大类木产品。包括定向刨花板、各种碎料板和密度板颗粒板。这一类木　产品是由碎料胶合而成．各种木材的边角料和太小的木料以及原本不　适合用作建筑材料的树种均可以作为原料．这样就大大的提高了森林　资源的利用效率，降低成本。符合目前环保与可在持续发展的理念。材　料技术的进步是令人兴奋的．在今天人们越来越强烈地意识到自然资　源的枯竭。必须杜绝浪费的副产品，以及对于树木极端的、胡乱选择的　砍伐。但是技术进步为我们对于木材的利用有一个巨大的飞跃．新型　木基复合材料的出现和广泛应用为我们合理持续运用木材打开了一　扇大门。ｅ　［责任编辑：王洪泽］　（上接第２８０页）图，模型，演示器，农民才能听明白。甚至有时用电影，　幻灯片。电视教学更直观。才能吸引他们学习。还要具备一定的实习场　地。光讲理论不实际操作根本不行。而对于其他职业技能培训，更为复　杂。例如，机械电器修理，建筑施工。厨师，美容等更要具备一定的条　件。加强培训基地建设，巩固培训基地建设，是搞好成人教育培训落实　“阳光工程”的基本保障　机主管部门的直接领导下．努力搞好各大中小型农业机械驾驶员、拖　拉机驾驶员的培训，努力搞好系统内农机管理人员的培训．搞好农村　农机修理人员的培训。进一步宣传农机科普知识，不局限于农机方面．　要扩大范围。进一步搞好农村劳动力转移所需的其他职业技能方面的　培训。使农机校这块农村前沿培训阵地，充分发挥出作用．为我国现代　化建设作出应有的贡献。ｌ　作者简介：吕德满，南召农机枝，工程师。　十一五已经过去。成人教育农机职业技能培训，在国家的重视下，　在广大农机战线同志的辛勤努力下．已取行了辉煌的战绩。积累了不　少的经验　十二五刚刚开始．国家的“阳光工程”政策已纳入国民成人　教育的体系。对于我们从事农机成人教育的每个成员，一定要有责任　感，要有紧迫感。我们要在党中央国务院一系列方针政策指引下。在农　［责任编辑：王静］　（上接第３２０页）拢作业。在确定缆机系统安全及合拢段各细部尺寸达　目前钢管混凝土拱桥在我国桥梁建设中方兴未艾．钢管拱肋吊装　到设计值后，可进行合拢施工，先将中段拱肋起吊上升，定位在比设计　作为钢管混凝土拱桥施工中的关键工序，必须引起足够重视。钢管拱　标高高出３－５ｅａ处，再放松扣索，ｒ使边段拱肋向合拢段靠拢，直至基　桥有多种架设方法，本桥采用的无支架缆索吊装法，可为类似的桥梁　本接触．可进一步循环放松起重索和扣索使合拢段接头标高降至比设　计标高高出２～３ｃｍ为止。松索时注意一定要应用反复、对称、循环松　【参考文献】　索法进行，每一次松索控制接头标高变化不大于２ｃｍ。同时对扣索１、　钢管混凝土拱桥『Ｍ１．２版．北京：人民交通出版社，２００７．　扣索２、扣索３采用“定长松索”控制钢绞线。松索长度与计算值对应，　［１］陈宝春．钢管混凝土拱桥设计与施工［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９９．　确保各扣索受力均匀。当拱肋接头已靠紧。继续松索而接头标高下降　［２］陈宝春．［３］Ａｎａｉｓｅｎ　Ｊ＇Ｍａｎｔｅｒｏｒｅ１．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅｓ．Ａｒｃｈ　Ｏｌ　ｔＴｈｉ￣ａ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　很少时。则说明拱肋已初步形成拱的状态，此时测量标高、轴线偏位。　ｃｈ　Ｂｒｉｄｇｅｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ），Ｐａｒｉｓ，１９－２１　Ｓｅｐｔ，２００１．　满足要求后，保留起重索拉力５—１０％。扣索基本放松，进行接头焊接。　Ａｒ［４］黄剑源．薄壁结构的扭转分析：上册【Ｍ】．北京：中国铁道出版社，１９９８．　４．６松索施工　［５］陈宝春．钢管混凝土拱桥计算理论研究进展叫．土木工程学报，２００３，３６（１２）：　采用合拢松索方式。单肋合拢之后不松扣索。待两肋完全合拢后，　４７—５７．　将主弦管接头、腹杆、横撑及拱脚处主弦管焊接完成之后，再松开扣　［６］钟善桐．钢管混凝土结构ｆＭ１－３版．北京：清华大学出版社，２００３．　索。松索程序为：从跨中４号扣索开始。两岸对称分级依次（从４号一１　号）放松，当拱肋标高偏差较大时应先松偏高处扣索，后松偏低处扣　作者简介：柳舒甫（１９８２．０５一），男，工程师，２００８年毕业于兰州交通大学桥　索．这样可以利用拱肋自重来调整拱肋轴线标高．使其与设计值相吻　梁与隧道工程专业，硕士学位。　合　而缆风的解除需待到钢管内混凝土浇筑完成并达到设计强度之后　方可进行　［责任编辑：王静］　施工提供参考。ｏ　５结束语　３３０