浅析某大桥钢管混凝土拱竖向转体新技术应用

浅析某大桥钢管混凝土拱竖向转体新技术应用

魏建华

魏建华（江西省安义县交通局）

摘要：介绍了某大桥钢管砼拱竖转的施工技术；铰座、铰轴、扣锚索、临时塔架及索鞍、连续牵转动力体系、铰轴向铰座对位的安装系统；简述竖转的操作程序；横梁顶升法安装新技术。

关键词：钢管砼拱竖转转连续牵转动力体系顶升法

1工程概况

某大桥主桥为（50+175+50）m三跨连续自锚中承式钢管砼拱，它的特点是充分发挥了材料的性能，以抗压强度高的钢管砼作为拱助，以抗拉强度高的钢绞线束作为系杆，通过边拱的重量，随着施工加截顺序逐步张拉系杆预应力束，以平衡主拱所产生的水平推力，最终形成对拱座基础只有较小水平推力的拱桥。这大大陴低了由于巨大不平衡水平推力所增加的基础费用，使拱座基础变得较为轻巧。施工采用的竖转技术也被施工实践证明是先进、简捷、安全、经济的。

1.1主拱助主拱为双肋拱，高43.75m，跨度175m，矢跨比1/4，拱轴线采用悬链线（沿拱轴采用等高度（m=1.347），沿拱轴采用等高度（h=3.3m）等高度截面（B=1.8m）。每片拱肋主要由4根Φ750×14的钢管砼组成。在两边拱脚附近有可能遭受河水腐蚀的地方，钢管由Φ762×20，并使热喷锌铝后，再涂油漆。钢管拱由横向缀板、腹杆连接成钢管桥架。在两边离拱座30m长度范围内，拱肋两边增加两片腹板，其内也填充砼。两条主拱肋距17.8m，在桥面以下设两个K字横撑，在桥面以上仅设5条一字横撑。主拱肋采用厂内制造、拼成半拱、浮动到位、竖向转体、拱顶合龙的施工方法。

1.2边拱肋边拱肋为两片半拱，矢高东边为11.061m，两边为12.407m，半拱跨度40m，拱轴线为抛物线，拱肋为钢筋砼构件，截面宽度为1.8m，截面高度由2.8m变化到2m。

1.3横梁、立柱及吊杆桥面系与拱肋相交处为钢筋砼横梁，就地现浇。立柱与吊杆处为预应力砼横梁，采用群锚，每个横梁重50t，长25.34m，岸上预制，浮动到位，顶升安装。

2两半拱竖转合龙的施工设计和实施

由于桥址没有架设缆索吊车的条件，河道航运繁忙，场地狭窄，排除了有支架缆索吊安装、无支架缆索吊装和水平转休法等施工方案，依据自锚式体系的特点，采用自锚式两半拱竖转合龙的施工方法。

2.1临时铰在每个拱肋拱脚的设计拱肋安装线与拱轴线交点处设置铰座，由钢板卷制而成，半径50cm，横向长100cm，横向两端设钢板限位，使拱肋竖转过程中，铰轴不发生横向位移。铰轴也由钢板卷制，焊接在拱肋端面的钢板上。内部除了加劲板，还填充了C50砼。铰座与铰轴之间吻合而的最大压应力为5MPa，铰座和铰轴的制造与安装误差小于5mm。

2.2临时塔架与索鞍在两岸拱脚上设置塔架，高度50m，由六五式铁路军用墩器材拼装而成。其稳定压应力б<2100kg/cm2，纵向稳定由连接两岸塔顶的压塔索（46）和塔后背索控制，横向稳定由风缆滑车组控制。塔顶设置索鞍，每个索鞍有三道承重轮，其轮轴中心连线的半径大于1500m。实践证明，索鞍的设计满足了竖转的需要，扣锚索能在索鞍上正常纵移。塔顶位移较小。

2.3牵转动力装置与扣锚索由于半拱自重近500t，最大牵转力达700t，如果再用卷扬机—滑车组，各方面都难以适应工程的需要。基于工程实践的理论、经验和工厂的能力，在施工设计中，采用200t连续千斤顶作为牵转动力装置，安装在边拱后端，每半拱6台。配置液压泵站和主控台，以保证6台千斤顶同步运行。千斤顶前端与边拱端面之间设计了锚索特制锚箱。扣锚索采用过塔连续式的中j15-19-1860MPa级钢绞线束，竖转过程中，扣索最大拉力为700t，最大长度54m：扣锚索的拉力安全系统为4。每道锚索通过双道46千斤绳与吊点捆绑千斤绳连接。前吊点距半拱前缘10m，距向吊点15m，每个吊点设置三道46捆绑千斤绳，每道千斤绳围绕拱肋两圈，千斤绳的拉力安全系数为5.6。为了使前、后吊点受力均衡，确保扣索与千斤绳连接的安全，设计了特殊的扣索前端连接装置。它能有效地随时自动调整双吊点千斤绳的内办，取代了以往工程上常用的平衡梁，简化了施工设计，便于操作。

2.4半拱铰轴向铰座对位吻合的特殊设施由于施工水位低于拱脚标高，半铰轴端必须经过垂直提升、下移，使铰轴与铰座吻合。为些在拱脚墩的纵向相应位置预埋支架，其上用六五式铁路军用桥墩器材拼装支架，顶部设置滑道，在对应铰轴的滑道上方安装100t连续千斤顶和j15-6钢铰线束。

当半拱浮运到位后，用钢绞线来连接铰轴端，4台千斤顶通过两台液压泵和一台主控台的操纵将半拱铰轴端同步提升到安装标高，再用20t倒链水平牵引铰轴端，使之间铰座对位吻合。与此同时，浮运船只随之纵移。

施工中，由于半拱500t重，4台千斤顶发挥其额定能力的62%，4台20t倒链只承受25t摩擦力，因此操作非常顺利。为了保证河道通航，每次只能安装半拱。但是，必须准备两套浮运设备，以便提前在船上拼装半拱，使两半拱尽快合龙。

2.5边拱后端顶压200t经计算，在竖转时，边拱的自重不能平衡竖转时锚索产生的垂直力，为使边拱下翼缘不致发生过大的拉应力而导致结构开裂或破坏，在每个边供拱肋端都预压200t，采用边拱墩基础预埋无粘结钢绞线，上面采用型钢作为扁担梁对钢铰线进行张拉实现预压。

3采用顶升法安装

拱桥中横梁的安装方法，多年来一直是采用卷扬机一滑车组或浮吊等传统设备。在许多场合，施工多有不便。而采用连续千斤顶、工具吊杆、连接器体系顶升安装75t重预应力砼中横梁新方法，施工中获得成功。

在本桥施工设计时，再次采用顶升法安装5公重的预应力砼巾横梁。安装过程中，水位到横梁设计标高有18m，采用顶升法安装横梁，显得更为必要。它充分利用了吊杆的连接和承重条件，采用由连接器、钢绞线组成的工具吊杆，通过100t连续千斤顶沿着工具吊杆爬升，就把横梁顶升到位了。操作中，在浮运船只上设置横梁架，以便在横梁两端吊杯预留孔下方安装连续千斤顶和简易工作架（悬吊在横梁上）。在浮运横梁的船只上应设置一台发电机、一台液压泵站和一台主控台。当横梁浮运到位后，把预先安装的工具吊杆穿进横梁的顶留孔，再把工具吊杆穿入锚固螺母和连续千斤顶，经过预紧后即可开始同步顶升横梁。当横梁顶升到位对，把吊杆锚螺母拧到吊杆钱杯上，使其处于工作状态，工具杆便可以拆除，同时，千斤顶由倒链放下来。为了尽可能减少反复调整横梁标高的次数，经施工单位建议，设计院预先考虑影响横梁标高的各种因素进行计算，给出了每个横梁的安装标高，几乎能使横梁一次到位，大大简化了横梁安装的施工程序，提高了安装工程的施工效率。在大桥安装横梁施工中如何可以连续浮运，每天可以安装2片横梁。采用连续千斤顶、钢绞线工具吊杆动力体系的顶升法安装横梁。

4结束语

该大桥采用500t连续千斤顶、钢铰线束扣锚索、特制扣索前端连接装置和边拱后端特制锚箱新型牵转体系，成功地实现了两半拱转合龙，本施工技术为大跨度拱桥的竖转施工技术开辟了新的途径（平转同样适用）。它使用的机具设备少、操作简单、安全、施工效率高、降低了安装费用。