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七都大桥北汊桥主桥中跨合龙施工关键技术研究

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2021-01-26 09:26 热度:

   摘要:温州市七都大桥主桥为双塔中央索面钢混叠合梁斜拉桥,标准节段施工采用双侧桥面吊机对称悬臂吊装。针对大桥合龙,通过前期测量、理论分析、设计专用的吊装系统等措施,确保了主桥的顺利合龙,取得了良好的效果。主要以七都北汊桥主桥合龙施工过程为实例,对合龙过程的各项关键的控制要点进行了研究,可为今后类似工程提供借鉴。

七都大桥北汊桥主桥中跨合龙施工关键技术研究

  关键词:斜拉桥,钢混叠合梁,桥梁合龙,施工技术

  1概述

  钢混叠合梁斜拉桥是目前较为常见的大跨径桥梁结构形式,其上部结构主梁施工一般分节段循环进行,每个节段的施工工艺顺序通常以桥面吊机对称吊装、焊接钢梁、浇筑桥面板湿接缝、张拉桥面悬拼预应力、张拉斜拉索的顺序进行,最后实施中跨合龙。桥梁中跨合龙之前,需根据事先确定的合龙方式,结合现场施工环境,进行工况分析、施工测量、余量切配等,以保证安装精度。合龙节段起吊进入合龙口后,需进行精确调整、临时锁定节段、解除塔梁固结等,所有的工序必须在预先设定的施工时间范围内完成,以最终确保桥梁顺利合龙。对于七都北汊桥工程,中跨合龙采用降温自然合龙的方式,由于合龙节段长度较短,无法直接采用两侧桥梁吊机直接抬吊,因此设计了专用的合龙段吊装系统,实现了合龙节段的顺利起吊就位,并在预定的时间内,完成了合龙段的精调、锁定,顺利实现了中跨合龙。

  2工程概况

  温州市七都大桥北汊桥工程主桥为5跨双塔中央索面钢混叠合梁斜拉桥,跨径组合为58m+102m+360m+102m+58m。中跨合龙段采用钢梁与混凝土桥面板组合梁,二者通过剪力钉相结合。桥面板宽度37.62m,梁高(钢箱梁)3.5m,顺桥向长度4m,理论重量173.4t。钢梁采用横向单箱三室布置,两侧边腹板倾斜布置,中间两道腹板竖直布置,普通梁端中心线处钢箱梁高3.05m。钢梁由底板、中腹板、边腹板、横隔板和顶板组成。中间设两道横隔板,间距2.0m,桥面板同钢梁在工厂内完成叠合。合龙段结构如图1所示。

  3中跨合龙施工关键工艺

  3.1概述中跨合龙施工采用降温自然合龙的方式。合龙施工主要工作包括合龙前测量、余量切割、合龙段吊装、体系转换、节段调整焊接、接缝施工等。本工程合龙时间为6月下旬,根据温州当地气温及当地水文条件,主要的工作安排为:合龙施工前一周左右完成起吊系统的加工及安装,完成合龙口的测量,确定理论合龙长度;根据潮汐情况,合龙段定于下午起吊,接近合龙口后,至夜间待日照影响消除后,将节段吊装进入合龙口,随后临时锁定,精调钢梁;钢梁临时锁定后,同步解除塔梁临时固结,随后进行钢梁焊接,完成结构合龙。3.2合龙前测量待最后一段标准节段的斜拉索张拉完成后,将主梁吊机前移至合龙段吊装位置,对合龙段安装空间进行连续测量,每1h~2h采集数据,分析温度对合龙口长度的影响,特别是在预计的合龙段就位时间段,加密采集数据,确定合龙段的安装长度。测点布置在合龙口两侧,布置如图2所示。合龙口空间尺寸同时间温度变化关系曲线如图3所示。3.3合龙段余量切割合龙段钢梁在加工时两端各预留了15cm左右的加工余量,合龙段提前运输至桥位,在现场对合龙段安装空间完成测量后,现场根据数据对钢梁端口的余量进行切割,切割控制标准为切割完的梁段长度比实测的安装空间(梁段就位时段的数据)短1cm左右。3.4起吊系统改造主桥中跨标准节段长度为8m,桥面吊机前后支锚点位置以及主纵梁长度根据节段长度设置。本工程桥面吊机主体结构尺寸为14m×3.8m×12.5m,其中桥面吊机前支点至吊点轴线纵向水平距离最少为3.85m,由于合龙段长度较短(4m),无法采用两侧桥面吊机直接联合吊装,因此在吊装合龙段之前,设计专用的合龙段吊装系统。吊装系统主要由两侧桥面吊机、荷载分配系统、起吊系统组成。起吊系统总体布置如图4所示。3.5临时锁定系统安装合龙节段进入合龙口后,为保证合龙口在焊接过程中焊缝处于无应力状态,采用临时锁定装置将焊缝两端临时锁定,锁定装置由锚板、内支撑、对拉杆组成,在底板布置6处,主要布置如图5所示。3.6运梁船定位根据合龙期间瓯江潮汐情况,合龙节段起吊安排在下午高平潮时间起吊,运梁船在平潮时段进入吊装水域,抛锚完成定位,吊装期间需对通行航道进行临时封锁。3.7合龙段吊装运梁船定位前,提前下放吊具,待运梁船完成定位后,施工人员安装吊具,随后先提升合龙段,稳定一段时间,检查起吊系统以及合龙节段的受力情况,确认无误后,正常提升节段(见图6)。3.8合龙节段就位合龙节段吊装接近合龙口后,暂停提升,对合龙口进行连续测量,至夜间,待接近理论合龙温度,且日照对钢梁影响消失后,将合龙段提升进入合龙口。3.9合龙段临时锁定合龙节段进入合龙口后,利用提升系统调整标高,利用小型螺旋千斤顶及手拉葫芦调整横向位置及坡度,待初步调整完成后,安装底板位置的临时锁定装置,同时在顶板位置,利用焊接码板进行合龙口上部的固定。3.10临时固结解除合龙段临时锁定装置安装完成后,开始对安装在主塔位置的塔梁临时固结装置进行解除。临时固结分为纵向、横向及竖向,其中竖向临时固结在主塔竖向支座安装完成后,先行解除,而纵向及横向固结装置必须在第二天凌晨日照对钢梁产生影响前拆除完毕。3.11钢梁焊接临时锁定安装完成后,进行钢梁的精确匹配调整,调整完成后,进行码板固定。码板完成后,进行端口处理,开始钢梁焊接。钢梁焊接两端同步开展,在第二天日出前,完成顶板全部焊缝以及底板、腹板焊缝的打底工作。3.12湿接缝施工合龙段焊接完成后,进行焊缝检测,检测合格后,进行湿接缝的施工,包括钢筋、预应力、模板安装以及混凝土浇筑(见图7)。

  4实施控制要点

  1)合龙前测量是合龙准备工作的重点,在合龙段安装前进行钢梁的连日温度变形观测,分析合龙期间的气象资料,找出温度变化对梁体影响的规律,以作为合龙节段加工长度的参照。2)钢梁在加工时,一般依据设计给定的理论温度进行加工及预拼装,在合龙段加工时,应考虑预计合龙时的环境温度对钢梁的影响,同时要结合现场已经完成安装钢梁实际安装尺寸(通过合龙前测量),加工时两侧预留出足够的余量,待运输至现场后再精确切割。3)一般钢梁制作时端口分段线为垂直于底板,由于桥梁存在纵曲线,因此最后的标准节段拼装完成后,桥梁合龙口会形成上宽下窄,对合龙段就位会产生影响,为解决这一问题,本工程将最后一个标准的端口(对应合龙节段位置)处理成斜面,即上口不变,下口向主塔方向缩短5cm左右,两侧节段安装完成后合龙口形成一个上窄下宽的倒梯形结构,同时将合龙段加工成上窄下宽的正梯形结构,以便于合龙段就位。4)合龙段钢梁余量切割一般在现场进行,切割时根据合龙前测量数据预估的合龙口尺寸进行切割。余量切割时应保留一定的余量,待进入合龙口时再进行修正,以防止就位时由于实际温度未达到的预估温度,导致合龙段焊缝宽度过大影响焊接质量。本工程在余量切割时,在两侧多预留了5mm的余量,确保钢梁顺利就位。5)合龙段吊装一般可采用两侧桥面吊机联合抬吊的方式,对于合龙段长度较短的,一般采用单侧桥面吊机直接吊装,另一侧采用压配重以及调整索力的方式,确保合龙口两侧标高一致。但采用此种方式对施工控制要求较高,对后期索力调整也会有一定的影响,本工程是采用设置专用合龙段吊装系统的方式,解决了合龙节段长度较短难以抬吊的问题。6)合龙段就位后,应立即将节段进行锁定,随后解除临时固结体系。应在第二天日照对结构产生影响前,完成临时固结的拆除及钢梁端口焊缝的初步焊接,完成体系的转换。7)合龙段钢梁焊接完成后,进行合龙段湿接缝施工,施工前先完成钢结构焊缝质量的检测,在施工湿接缝过程中,应注意桥面预应力管道的安装以及钢绞线穿束,湿接缝混凝土浇筑完毕后,应注意养护。

  5结语

  七都北汊桥主桥合龙采用自然合龙,通过施工前充分的技术准备,包括测量、节段切割、起吊方式的确定、合龙时间的确定等,在合龙施工过程中,通过设置专用吊装系统,使得合龙口两侧节段平衡受力,解决了合龙段的起吊问题,最终实现了精确合龙。

  参考文献:

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  《七都大桥北汊桥主桥中跨合龙施工关键技术研究》来源:《山西建筑》,作者:赵建钢

文章标题:七都大桥北汊桥主桥中跨合龙施工关键技术研究

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