莞惠城际大跨连续梁—拱桥竖转塔架施工关键技术探析

莞惠城际大跨连续梁—拱桥竖转塔架施工关键技术探析

作者：范春生

来源：《科技创新与应用》2014年第09期

摘要：文章主要结合莞惠城际铁路东莞水道特大桥跨东莞水道（100+180+100）m连续梁-拱桥施工实例，详细地介绍了竖转塔架的方案比选、拼装等各环节，提出了钢管拱竖转塔架拼装的关键控制措施。

关键词：连续梁-拱桥；竖转塔架；结构设计；拼装；关键技术

1 工程概况

该桥结构型式为双线挂蓝悬臂浇筑箱梁，再卧拼梁上拱肋，然后竖转成拱，标准跨度为（100+180+100）m。拱肋采用钢管混凝土结构，计算跨度L=180.0m，设计矢高f=36.0m，矢跨比f/L=1/5，拱轴线采用二次抛物线，设计拱轴线方程：Y=（-1/225）X2+0.8X。拱肋于拱顶设置最大10cm预拱度，拱肋实际施工均采用施工拱轴线制作和拼装。拱肋采用等高度哑铃形截面，截面高度3.0m。拱肋弦管直径Φ1.0m，由δ=20mm的钢板卷制而成，弦管之间用

δ=16mm厚钢缀板连接，拱肋弦管及缀板内填充自密实混凝土。两榀拱肋间横向中心距11.2m （桥面宽12.6m）。两榀拱肋间共设9道横撑，横撑均采用空间桁架撑，各横撑由4根

Φ610×14mm主钢管和24根Φ406×12mm连接钢管组成，钢管内部不填混凝土。吊杆顺桥向间距9m，全桥共设17组双吊杆。

2 钢管拱总体施工方案

主拱肋采用竖向转体施工，将每侧拱肋沿钢管拱轴线合理划分为15节，在30#墩与31#墩之间桥面预埋钢板，搭设支架，拼装成两个半拱，再通过竖塔提升到指定位置，通过中间嵌补段合拢安装就位。

3 钢管拱肋竖转塔架连续提升方案选择

主桥上部结构按“先梁后拱法”施工，即先将钢构梁施工贯通，再在梁面上安装钢管拱。主梁施工时预拼竖转塔架，主梁完成后，即开始在梁面上进行拱肋支架搭设，利用浮吊在拱肋支架上将拱肋节段拼装成两个半跨拱，然后利用提升塔架竖转合龙。

拱部施工方案设计有两种：一是竖塔铰接+手动连续提升，二是竖塔固结+计算机控制连续提升。

拱肋分段、扣点加固、拱肋支架、梁端锚固、索塔和锚索配置两方案方案基本相同，高约50m，采用六五式军用墩组拼。塔身横桥向单边军用墩采用3m×3m组合，横桥向宽度4m，纵桥向宽度4m。塔身设置5道横联。方案比选情况如表1。

综上对比分析：

（1）方案二比方案一连续千斤顶要多用8台，造价多20万。（2）方案一中千斤顶支架及底锚锚座需新加工，比方案二临时工程用钢量多24.8t，费用多19.8万。（3）就安全系数来说，方案二塔架底部采用固结方式，比方案一安全系数要大。（4）施工进度由于方案二中可用塔吊，施工速度要比方案一要快约半个月。

综合分析，本项目采用塔架固结+计算机控制连续提升拱肋的方案二。

4 竖转塔架拼装施工工艺

设备使用情况：一台65t汽车吊，一台25t汽车吊，一台平板车，两台Q630塔吊。

4.1 军用墩预拼装

现场预留足够空间用于储存军用墩、连接杆件等材料，以及拼装竖转塔架标准节的施工平台；严格按图施工，控制好质量，对要求加强部位、需要双拼位置及时检查，核对图纸。

4.2 底节施工

通过测量定位以及电焊施工，调整拱座上预埋板的高程、水平度符合设计要求；利用65t 汽车吊吊装底节至拱座上并与预埋板焊接，测量班全程测量定位控制高程与水平度，以达到最大可能减小误差的目的。

4.3 竖塔标准节节点对接

前期塔吊附墙安装加固之前，采用65t汽车吊提升，后期直接采用塔吊提升。

4.4 横联施工

每个竖转塔架设有5榀横联，每榀横联长6.88m，由6条3m军用墩、12条1m军用墩、12条0.94m预制段、21条1.6m直杆、40条2.28m斜杆组成；横联施工过程中，采用一段不安装预制段，即先安装5.94m，到达指定位置后，利用塔吊配合提升预制块到达指定位置（由于采用无缝连接以及误差因素，部分预制段无法到达指定位置，通过采用千斤顶顶升，增大横向间距，使预制段安装到位）。

4.5 塔吊附墙施工

塔吊共设4道附着，第一道设置在桥面，高度24.18m，与竖转塔架连接有三道附着结构，高度分别为37.24m，45.24m，61.24m。

塔吊与桥面的附着结构采用四道双拼25槽钢，分别设于塔吊标准节的四周与桥面固定；塔吊与竖转塔架间三道附着结构与桥面同样设四道双拼25槽钢，再连接三道附墙加固。军用墩四周抱箍必须加在安装有节点板层，槽钢与军用墩相连处必须用高强螺栓，且必须全部上齐。

4.6 塔帽施工

塔帽自重20t，要提高到80m位置，若利用汽车吊无法到达指定位置，而塔吊自身吊装物体重量限制6t，如果整体吊装则无法完成。为此，通过分解拆装塔帽为多个零散单件，分批次通过塔吊吊装到设计位置后再行组装即可实现塔帽整体安装。

4.7 缆风绳施工

自桥面起，竖转塔架高度55.82m，为保证施工安全，每个竖转塔架在40m位置处顺桥向设有12条缆风绳。

4.8 提升索、后背索、压塔索施工

按照受力跟实际情况不同，采用？准15.24钢索，分别对不同位置布设不同数量：30#墩竖转塔架自左向右，分别设置15、23、23、15，31#墩竖转塔架自左向右，分别设置为11、19、19、11，压塔索设为9根。竖转前按顺序对提升索、后背索、压塔索预张拉，提高竖转塔架整体稳定性。

5 施工关键技术

大跨度连续梁拱施工总体方案的选择，采用先梁后拱的施工工艺，拱体竖转体系为塔架吊装。其中施工过程不易控制和重点环节有：吊装方案的选择方面因构件结构复杂多样，自重较大，起吊高度大，受风力水平荷载影响大，通过大型浮吊船锚固于主墩上，利用梁体屏障减小风阻力，吊于桥面，通过二次起吊减小起吊高度，有效增加安全系数；施工过程的监控，桥梁跨度大，拼接节段多，精度要求高，前期利用midas建立模型，通过高精度电阻测量监控系统，有效控制因风力、温度等引起的构件变形；拼接质量的监控技术采用100%超声探伤仪全覆盖检测，从而保证焊接的质量；塔索拉力的监控，安装智能压力传感器，通过嵌入式电脑检测系统可进行二次精调，保证拉索拉力的精确性。

6 结束语

大跨度连续梁-拱桥组合体系结构新颖，受力情况复杂，尤其是竖转塔架的安装对全桥的提升对接合拢成拱有着重要的影响。东莞水道大跨度连续梁-拱桥组合体系竖转塔架根据现场