13V型山谷地域鋼管砼桁式组合拱桥施工新工艺研究.ppt

1 一、项目概况 天子山大桥是湖南省永连公路上的一座特大型桥梁，跨越高、宽为130米左右的“V”型大峡谷。桥址两岸岸坡陡峻，交通十分不便。原设计为净跨125米箱形拱桥，采用缆索吊机，分五段吊装，最大吊重为45吨。鉴于原设计五段吊装预制构件多、工艺复杂、工期较长、施工难度大、安全隐患多，且施工场地狭窄，不便于组织大型构件的预制和吊装，我方天子山大桥项目部向业主单位（湖南永广州永连公路开发有限公司）提出桥型方案变更申请，建议将天子山大桥改为钢管砼桁式组合拱桥。获批准后，由贵州桥梁设计院承担施工图设计任务。变更设计后，主孔为钢管砼桁式组合拱，计算跨径L=125米，两岸边孔分别为7+2×9m和9+8m连续刚构，全桥孔跨布置为7+2×9+125+9+8m，全长172m，桥宽12m。桥型布置如下图所示. 二、施工情况 永州岸桥台锚固墙锚杆施工现场 永州岸锚固墙后锚杆四层分布，总锚杆数量20根，锚杆深度最长达5m，进入弱风化岩2m以上，每根锚杆在注浆后可承受拉力10t以上，形成200t以上的总拉力。 永州岸悬拼第二段 悬拼第四段 合拢后的大桥主拱 三、施工工艺与技术创新 1）悬拼施工 充分考虑到天子山大桥桥址和桥型的特殊性，我们采用了类似于江界河大桥施工方法的桅杆吊机为吊装设备的主拱与边肋竖杆的悬拼方法，但对江界河大桥的悬拼工艺进行了改进，改变边悬拼，边现浇中板这一工艺，只悬拼主拱、边肋和竖杆，形成桁架拱骨架。上弦中板在全桥合龙后在横系梁上安装贝雷架支撑整体现浇。 拱悬拼过程中的关键技术问题处理 吊装预抬高 天子山大桥的结构和施工工艺决定了主拱每节段的安装标高必须高于设计标高，即在设计标高的基础上加上吊装预抬高，以补偿后续荷重引起的下垂。由该桥的结构可知，一旦某节段吊装对焊后，其标高已基本不可再调整，也就是说主拱线型、标高是否满足设计要求，悬拼到跨中能否顺利合拢在很大程度上取决于每节段的安装标高。但这是一新型桥型，没有经验可借鉴。为此，我们与长沙理工大学的有关老师合作对此利用先进的结构分析软件—ANYSES进行倒装分析计算，得到理论预抬高值，再根据现场实测情况运用现代控制理论对下一待吊装节段预抬高值进行预估修正。在此特别要指出的是：施工实践表明，钢管主拱圈在悬拼过程中的下垂远大于钢筋砼主拱圈的下垂，约为原设计值的2倍左右。 斜拉索力的监测与调整 天子山大桥突破桁架斜杆通常使用刚性杆的传统结构，采用柔性拉索，最大限度地减轻了吊装重量，同时又可随时调节斜拉索力的大小。但是，最终形成的拉力大小，既和初始力相关，又在很大程度上受到后续施工的影响。在施工过程中斜拉索是保持正在施工节段主拱安装标高和稳定性的关键。但是，正在施工节段上的斜拉索力，由于悬拼该节段时的荷重较轻，往往不能张拉到设计值的大小，因此必须根据施工进程适时调整。为此，本文建立了计算机在线监测系统，对钢管拱的受力变形和斜拉索索力的变化进行了全程监测。 2）钢管拱制作 钢管拱工厂加工制作 天子山大桥由于受运输条件等的限制，采用工厂加工与现场预拼相结合的办法，即在工厂制成吊装节段，再在施工现场放大样完成各吊装节段的预联接。 天子山大桥的主拱圈采用的是直缝焊接管，采用1M左右长的直管为基本节段，一个吊装节段（形状为一段悬链线）由多个基本节段拼接而成。由于钢管拱的材料、钢管卷制、焊接等质量要求极其严格，对此我们的体会是： 一是基本管节必须是整块钢板沿钢板压延方向卷制而成，且卷制前，应根据设计和规范要求将与钢管纵缝和环缝相对应的板边分别开好坡口。 二是纵缝应在设置的专用夹具上分多次焊接。 三是成形的钢管，要采用纠圆机整体校圆，控制在无应力状态下管口的椭圆度误差。 四是由基本节段拼成吊装节段时，必须在专用的胎架上进行。 五是吊装节段出厂前必须提请第三方（如有关政府技术监督部门）进行全面质量检测，并出具合格质量检测报告。 现场放大样预拼 天子山大桥主拱采用的是悬拼施工，吊装节段之间先使用法兰预联接，在此基础上再对焊，然后去除联接法兰，使主拱具有设计要求的连续光滑悬链线线型。各节段空中对焊质量是保证天子山大桥承载能力的关键，若空中对接几何精度不高，就失去了保证对焊质量的基础。显而易见，如不采用特殊措施，在空中精确对接两圆是非常困难的。为此，本文一方面如上所述纠正钢管的变形，另一方面，根据线形要求，在吊装前在工地平台现场放大样预拼，在此基础上焊接对接联接法兰。特别是在焊接对接联接法兰时，将一对法兰先用螺栓联结，然后再焊接到两对应位置，这样放大样预拼的精度容易保证。在空中悬拼时，将空中两圆的对接转化为法兰的调整联接，极大简化了工艺，又有效保证了各节段空中对接几何精度。 3）上弦中板混凝土整体浇注工艺