大跨度箱形拱桥斜拉悬臂施工工法[标准工法]

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XXXX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70m矢高10m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M 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。必须待每一步骤检查、观测工作完成并无异常现象后,方可进行下一步骤。试吊重物可以是钢筋混凝土预制构件、钢轨、钢梁等,一般设计吊重的60%、100%、130%分几次进行。