贝雷梁-钢管组合式支架拱肋吊装施工工法

贝雷梁-钢管支架拱肋吊装施工工法

中天路桥有限公司

山洪波袁兆巍

1 前言

钢管混凝土拱桥是近年来新兴的桥型,它具有结构跨度大,施工方便,周期较短,外形美观等特点。钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，同时可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。目前我国在在钢管混凝土拱桥施工时，主要采取以下几种方法：无支架缆索吊装法；转体施工法；搭支架施工法以及多种方法综合应用的施工方法。

环太湖公路及环湖沿路大堤加固工程大钱港大桥桥跨布置为4×25＋118.6＋3×25＋3×25m，桥宽24.5m，主桥118.6m为钢管混凝土系杆拱桥；引桥为25m 跨径预应力混凝土等截面现浇连续箱梁。其中主跨为钢管混凝土拱，横向设置2片拱肋，计算跨径115m，矢跨比1/5，矢高23m，。拱轴线方程为y=（4x/5L）(L-x)，拱肋截面采用哑铃型，两拱间设改良x型风撑5道。在拱肋和风撑吊装过程中，采用贝雷梁-钢管组合式支架进行吊装施工，确保了工程质量和安全生产，取得较好的社会效益和经济效益，项目部技术人员通过总结形成本工法。

图1.1 大钱港大桥效果图

2 工法特点

2.1 无须进行地基处理，施工方便。

2.2 无须大型的起吊设备，降低工期，节约成本。

2.3 对拱肋的标高和平面位置的调整比较方便，能很好控制拱轴线型。

2.4 通过搭设支架平台，方便工人进行焊接工作，保障焊接质量。

2.5 支架可用来做后续防护处理、景观装饰等平台，减少了后续投入。

3 适用范围

本工法适用于公路、市政、铁路等工程下承式钢管混凝土拱桥的施工，适宜于采取先梁后拱施工顺序的拱桥。

4 工艺原理

拱肋拼装支架采用贝雷架辅以钢管架，按照拱肋就位后的大致位置，在系梁及横梁组成的框架体系上进行放样，支架体系的标高、宽度须满足拱肋安装需要，支架的强度、刚度、稳定性满足规范要求。

支架体系具体如下：

支架采用贝雷架双排竖向支撑，每层贝雷架支架通过U形扣连接，确保稳定

性，具体结构如下图：

图4.1 贝雷架结构图

支架搭设在系梁的顶部，通过在横梁上方搭设工字钢支撑贝雷架，并在贝雷架上搭设缆风绳，确保支架在施工中的稳定性。

图4.2 贝雷架支撑

双排贝雷支架体系本身稳定性较好，为抵抗拱肋安装时对支架产生的水平推力，顺桥向采用钢管支架搭设平台，横桥向用贝雷架设置连接系（支架每4层贝雷架设置横向支撑），并采取在支架上设置风缆的办法，确保支架体系的稳定，具体结构如下图：

横桥向

贝雷支撑架横向连接系

图4.3 贝雷支架连接体系

为确保施工安全，所有临边位置设置栏杆围护，张挂安全网。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1拱肋吊装施工工艺流程图

5.2 操作要点

5.2.1 吊装拱段前准备

（1）复测拱脚段的安装控制数据，修正偏差。

（2）复测主桥中心线，里程点，修正偏差。

（3

（4

对加工拱肋段和拱座尺寸进行质量检查，对于拱肋端接头要用样板校验，要在拱肋的两端头标出中线；对拱脚的轴线位置、标高、坡度、预埋件位置和钢管拱定位轴线等进行检查、复核。

根据相关资料，选定吊装控制点。

同时，在拱肋上做好如下标记：

a）上下管口用墨斗弹出竖直方向上的钢管轴线，做为吊装复核轴线偏差用；

b）标记吊装控制点对应下拱肋下管壁的点位，做为左右水平方向上、前后线路方向上、对应点的高程差复核用；

c）标记拱管上拱肋顶端轴线点在下拱肋竖直方向上的投影点，做为拱肋仰角复核用。

（5）了解熟悉准确的拱肋尺寸及重量数据，根据吊机的各项技术性能参数，确定吊机的类型和吨位。经研究相关吊机性能参数，确定拱肋吊装时采用标载起重能力130吨浮吊配用56.8m起重臂单侧吊装，按钢管节段最大重量中拱肋左-2、右-2节段重量为28吨考虑，吊机起重臂仰角520时工作半径幅度为35m伸出船头29.5m，船出水面高度46m，浮吊在一侧移动即能满足现场吊装条件及钢管拱重量要求。

（6）吊装前要确定汽车吊和浮吊的吊点，并进行试吊，做好试吊记录，吊装无误方可进行正式吊装。

（7）组织专职的起重班子，并在指挥、作业、安全、质量、监护等各工作环节都能配备称职的人员。

5.2.2吊装主拱段

1）两岸对称吊装，从拱脚到拱顶依次进行。吊装时，浮吊就位在预定水域上，并采用定位措施。当起重臂移动至拱肋上方，由起重工将拱肋与吊钩上的吊绳绑扎牢固。绑扎方式为捆绑式，吊点位置要与设计吊点位置相一致。吊起拱肋并保持水平，再将拱肋沿纵向缓缓吊运至拱肋临时托架上。通过调整吊机起重索和牵引绳，使拱肋两端按设计位置放置于拱肋支架上。

2）当拱段初步吊装到位后，让管段的下口下缘与侧缘紧贴靠板，调节两管口。基本到位后调整上管口。

3）上管用两只千斤顶调节高程（微调），左右用缆绳调整轴线使拱轴线俯视投影与设计位置吻合。如下图所示：

图5.2.2 -1 拱肋标高微调措施示意图

拱肋

手拉葫芦

缆绳

定位工装贝雷片千斤顶

4）边拉与调节同时进行，调节到检测点的高程，里程到位，拱轴线俯视投影与设计位置重合。压下端口组装缝，焊定位焊。上端口用型钢与支撑架固定，锁定缆绳。

图5.2.2 -2 拱肋接口焊接定位图

以上吊装、标高控制、里程控制、拱轴线控制等均用全站仪全程监测，确保满足设计要求。

5）用如上方法依次吊装其他段。本桥拱肋根据制作、运输、安装综合考虑，不算拱脚预埋段，分成5段，根据对称安装的原则，合拢段为中段。合拢段是钢管拱形成的关键，是结构体系转换的工序，起到调整全拱各单元体焊接收缩、热膨胀、线型等重要作用，因此，这个过程必须准确采集数据，保证一次成功。首先对环境温度进行连续测量，取得至少48小时的数据，确定合拢的最佳时间，本桥的合拢温度为20℃，工期安排合拢在10月份，决定在无阳光直照时合拢，同时，测量适当间隙量切割下料，一次切出坡口打磨合格，每根管口的测点不少于8个，以保证准确。考虑合拢的对称性，两条拱肋必须连续完成，并及时安装风撑，以免温度变化时造成单侧拱肋偏移。根据合拢操作时间，确定一次合拢两条拱肋，即派专人观测温度变化，待气温降至合拢温度时，马上开始作业，操作过程应平稳进行，不可操之过急。一个合拢段就位固定好后，吊机马上移走吊第二个拱肋，第一个合拢段马上开始修口，固定点焊。两条拱肋全部合拢后，每个接口两个电焊工，四个接口同时开始对称连续作业，直到全部焊完。之后，测量标高与安装轴线进行核对，安装横、斜撑，达到良好效果。

6）焊接：现场安装缝的焊接采用全位置单面焊双面成型的工艺，从拱顶到拱