大跨度箱形拱桥斜拉悬臂施工工法(全面)

大跨度箱形拱桥斜拉悬臂施工工法

1 前言

斜拉悬臂法施工是拱桥架设最常用的方法,其吊装常采用缆索吊装系统,因此有时也称为缆索吊装.即利用支承在索塔上缆索运输和安装桥梁构件的施工方法.这种架设方法根据缆索吊机的吊装能力,将拱肋分段预制,由缆索吊机先将拱脚段吊装就位,并用扣索将其固定,再依次吊装其余各段并与先吊段对接,直至全部吊装合龙.

缆索吊作为一种特殊类型的起重设备,具有其独特的优越性,不受气候和地形的限制,适用跨越深峡谷或深水地区的大跨度拱桥施工安装,在特定的条件下能够发挥其他起重机械无法比拟的优越性.

中铁三局集团第五工程有限公司承建的安康危桥改建加固项目獐河沟大桥,平面位于半径R=253.525及R=260的 S型曲线内,主跨为70米矢高10米的等截面悬链线箱形拱桥.一孔主拱圈由6片拱箱组成,每片拱箱分为3段预制吊装,合龙成拱,为大跨径无支架箱形拱桥施工积累了成功经验.

2 工法特点

2.1充分发挥缆索吊空中的运输功能,受地形限制小 ,减少施工便道和运输成本.

2.1跨越能力大强,尤其适用跨越深峡谷或深水及航道,不受水深及通航影响.

2.3斜拉悬臂施工,索道架设、下部结构施工及拱肋预制同步进行,缩短工期,缆索系统能够重复使用,装拆方便.

2.4水平、垂直运输机动灵活,适应性广,施工比较方便稳妥.

3 适用范围

本工法适用于跨越深谷、深水、通航河道或施工时不能中断交通的桥梁工程,利用支承在索塔上缆索运输和安装桥梁构件.

4 工艺原理

斜拉悬臂缆索吊装箱形拱桥施工,根据施工现场的地形地势进行缆索设计、验算后,在两边架设施工塔架,主拱圈分节段从拱脚向拱顶悬臂施工,用斜拉索将悬臂的

拱圈拉扣在塔架上,合龙段由主索形成天扣合龙从成拱,每片拱箱可以扁担梁或通过横移索鞍吊装就位.塔架的平衡是由背索及侧向八字缆风来维持,背索或拉在地锚上或拉在边跨上.见图(4-1)

5 施工工艺

5.1工艺流程

5.2缆索设计要点

5.2.1施工方案的确定

施工前根据拱桥的设计跨径、结构形式、构件重量及吊装数量,结合施工现场的实际地形地势,因地制宜选择吊装方案 ,拟定缆索吊的设计跨径、塔架高度及塔架的拼装形式等,研究制定可行的吊装方案及施工步骤,进行缆索的设计、验算及拼装,为拱桥施工做好准备.

5.2.2缆索吊设计

设计时应满足以下要求：预制拱段能方便进入吊装范围;具有足够的吊装净空;为适应拱肋安装“正吊正扣”情况,采用两组主索,索鞍设计为可移动索鞍,以满足拱肋节段的全方位吊装;吊钩下设扁担梁,以满足在进行绞缝施工后对腹拱进行必要的外观修复.

缆索设计为整个拱桥吊装施工的关键工序.直接关系到拱桥施工的安全、质量和工期,关系到施工的成败,必须高度重视.由缆索系统、扣索系统、索塔及锚碇组成.

缆索系统：缆索系统一般由承重主索、天线跑车、起重索、牵引索等组成.承重索的直径和根数需根据主索跨度和起吊重量通过计算确定.考虑到减少主索的横移次数、加快吊装进度及单基吊装双基合龙等要求,采取使用两组主索的方案 ,并通过横移主索满足分片吊装;为使每根主索均匀受力,将一组内的钢绳穿过设于锚碇的特制大滑轮,将各根钢绳用索夹连接起来.

扣索系统：拱肋在合龙前不是拱结构,斜拉悬臂施工法将扣索与拱肋组成斜拉结构.有“天扣”、“通扣”、“塔扣”及“墩扣”等形式.本工法采用“墩扣”形式,即在拱座上拼装扣塔,悬挂拱肋边段,合龙段采用主索形成“天扣”,通过横移主索,采用“正吊正扣”的方法就位合龙.扣索的使用的目的是调整和控制拱肋的标高,并于缆风一起维持拱肋的横向稳定性.扣索强度设计安全系数取2.0～2.5.

塔架:又称索塔.采用斜拉悬臂施工时,有斜拉扣挂和缆索吊装两套系统,对应需要有扣塔和索塔两种塔架.这两种塔架有分离布置和共用两种方案 .本工法采取主索塔架(索塔)和扣索塔架分开布置,扣索和斜拉索不受拱肋吊装时主塔架变形影响,有利于拱肋合龙前的稳定性和拱肋线形的调整.

索塔由塔脚、塔身、塔顶、索鞍和抗风绳五部分组成,塔架的结构形式、高度

根据缆索吊的水平跨度、最大垂度、拱肋顶标高、地面标高等确定.本工法塔架采用米型万能杆件拼装,塔脚采用固结形式,塔顶位移限制值为H/400.塔顶索鞍采用单滑轮式,滑轮直径宜大于15倍主索直径,滑轮轮槽的宽与深均应略大于主索直径,以减少钢丝绳与塔架的摩擦力,减小钢丝绳磨损同时使塔架受到较小的水平力.

锚碇：锚碇作为缆索吊装时主要受力系统,它将主索、工作索、抗风、转向滑轮等传来的力传至地层.锚碇的形式根据锚碇受力和所处的地形地质条件通过计算

确定.大型吊装施工中,多采用重力式、埋置式、嵌固式锚桩等.后锚的设计由抗拔、抗滑、抗倾覆计算确定.

缆索吊设计内容：

5.2.2.1根据设计文件及现场实际地形情况确定施工方案 ,确定缆索吊总体布置方案 (设计跨径、主索布置、塔架高程、主索垂度、最大吊重及最小吊装净空等);

5.2.2.2天车设计;

5.2.2.3选定吊具,起吊滑轮组及索鞍形式及布设;

5.2.2.4根据总吊重确定起重索、牵引索的布设;

5.2.2.5索鞍及塔架设计,背索及地锚设计;

5.2..6根据拱肋安装顺序及荷载设计扣塔、扣索及地锚;

5.2.2.7根据地形情况布设风缆系统及其地锚.

缆索吊设计时必须对钢丝绳、塔架、天车、滑轮等进行复核验算,以保证各部件的强度、刚度、稳定性满足要求.

5.2.3缆索吊的安装、试吊

缆索设备根据设计方案进行设备的配置和安装.首先按照设计进行塔架、地锚施工,按照设计要求进行各种预埋件、拉环的埋设、塔架拼装、索鞍安装及穿索等工作,以完成整个缆索吊装设备.正式吊装前,应对吊装系统各设施进行全面检查,然后

进行试吊.试吊分为空载反复运转、静载试吊和吊重运行三个步骤.必须待每一步骤检