陜西中承式鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)

中承式鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)XX大橋?yàn)閘孔l50m中承式鋼管混凝土拱橋，對(duì)其鋼管拱肋組裝、拱肋架設(shè)、混凝土灌注、吊桿安裝、吊桿橫梁的安裝等各施工階段進(jìn)行介紹，并根據(jù)該橋的特點(diǎn)，成功地采用纜索吊吊裝無(wú)支架安裝單肋合龍施工方案。1工程概況XX特大橋位于XX國(guó)道XX改線(xiàn)工程，跨越XX水庫(kù)一級(jí)支流XX，為1孔150m中承式鋼管混凝土拱橋。全橋由2片拱肋組成，拱肋間距8．8m。每片拱肋由4根(b600mm×10mm的卷制鋼管組成，拱肋截面高2．7m，寬1．4m，拱肋的上下弦2根鋼管分別用2塊鋼板連接，鋼板間填筑C40混凝土。上下弦鋼管用(b430mm無(wú)縫鋼管聯(lián)接，組成格構(gòu)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。2片拱肋間設(shè)置6道一字形空鋼管桁架橫撐。拱肋順橋向設(shè)23組吊桿與橋面系相連。1號(hào)、23號(hào)端吊桿以下至拱腳段的拱肋為實(shí)體，此段兩拱肋間設(shè)置一肋間橫梁和一立柱橫梁，確保橋的縱、橫向穩(wěn)定性，橋面系采用跨徑5—9．532m不等的5種鋼筋混凝土T形梁，下部結(jié)構(gòu)采用重力式u形橋臺(tái)。橋梁設(shè)計(jì)荷載：汽一20，掛一100；人群荷載3．5kPa，橋面總寬度為12．9m，橋面縱坡8．5％，地震基本烈度6度。2拱肋組裝2．1平胎放樣組裝前，考慮溫度和焊接變形的影響，按半跨拱肋進(jìn)行1：1精確放樣。嚴(yán)格放樣平臺(tái)的水平以及基準(zhǔn)線(xiàn)的垂直等，用全站儀精確復(fù)測(cè)。注意節(jié)頭的預(yù)留量，合龍節(jié)段的尺寸。對(duì)直、斜腹桿，綴板，隔板的準(zhǔn)確尺寸，可在胎樣上量取，也可通過(guò)計(jì)算，綴板、肢管與主拱連接處的間隙直接影響焊接變形。2．2組裝組裝前要排列好鋼管接縫與直腹桿、斜腹桿、吊桿孔、橫撐等，并使卷管接縱縫按設(shè)計(jì)錯(cuò)開(kāi)(≥150mm)且縱縫最好布置于平聯(lián)板內(nèi)，以提高鋼管拱成形后的美觀度。(1)單管組裝組裝前認(rèn)真檢查鋼管橢圓度≤1．8mm，檢查并矯圓后再組對(duì)。測(cè)準(zhǔn)水平度及弧度，焊縫的布置及接頭的預(yù)留量，接口切割線(xiàn)一次測(cè)準(zhǔn)，減少二次及多次切割形成反復(fù)受熱的影響。(2)雙管組裝雙管組裝在平臺(tái)樣胎上，符合弧線(xiàn)后，嚴(yán)格測(cè)準(zhǔn)水平度及兩端中心距后以工裝卡牢兩端，再連接中間直、斜腹桿。直腹桿嚴(yán)格與樣胎線(xiàn)吻合以確保垂直度。直、斜腹桿與主拱的接合線(xiàn)間隙要按設(shè)計(jì)要求且均勻，以減少焊接變形和保證焊接質(zhì)量。組裝并檢查無(wú)誤時(shí)再焊接，焊接時(shí)要墊平。(3)四管組裝先將雙管(一片)放于平臺(tái)樣線(xiàn)上，再點(diǎn)固幾塊綴板，將另一片平放綴板支墊上，嚴(yán)格測(cè)準(zhǔn)6點(diǎn)水平及兩端中心距，對(duì)角線(xiàn)尺寸以工裝卡固定兩端后，再焊綴板，平聯(lián)板并嚴(yán)格控制吊孔，兩綴板的垂直度。直斜腹板2．3工廠預(yù)拼裝將組焊完的各段拱肋按順序在胎樣上預(yù)組裝，預(yù)組裝平臺(tái)必須測(cè)準(zhǔn)水平，檢查每段拱肋的長(zhǎng)度、端頭截面的吻合，上、下弦鏈線(xiàn)與胎樣的吻合，以及直、斜腹桿與胎樣的吻合。以吊線(xiàn)檢查拱肋上、下面平整度，發(fā)現(xiàn)和調(diào)整可能出現(xiàn)的問(wèn)題，標(biāo)注橫撐、吊孔中心線(xiàn)、接頭的預(yù)留量，測(cè)量及控制基準(zhǔn)線(xiàn)等并做好編號(hào)(標(biāo)注方向)和記錄以便運(yùn)往工地進(jìn)行組對(duì)。2．4工地拼裝拱肋運(yùn)到工地后，按吊裝順序進(jìn)行排放，水平組裝并用枕木支墊。檢查并矯準(zhǔn)端頭截面尺寸，組裝平臺(tái)要保證水平，在組裝平臺(tái)上由3節(jié)12m段組裝成36m段。首先測(cè)3段對(duì)位后的水平(誤差≤3mm)，再檢查懸鏈線(xiàn)弧度。計(jì)算出各坐標(biāo)點(diǎn)的理論弦長(zhǎng)，測(cè)定拱肋的弦長(zhǎng)，檢查弧度、懸鏈線(xiàn)弧度，以交替測(cè)量實(shí)測(cè)弦長(zhǎng)與理論弦長(zhǎng)值比較的方法來(lái)檢查。在每段接口處，要嚴(yán)格保證吊桿的坐標(biāo)(誤差≤3mm)和吊桿孔的垂直度(誤差≤2mm)，以計(jì)算法精確確定接縫間隙，測(cè)量并復(fù)查完拼裝的平整度、弦鏈線(xiàn)弧度、接縫間隙、吊桿的坐標(biāo)及垂直度，以及接縫的錯(cuò)臺(tái)合格后，每接縫由2名焊工對(duì)稱(chēng)施焊。3拱肋架設(shè)3．1吊裝設(shè)備根據(jù)地形，采用無(wú)支架吊裝單肋合龍的施工方法，主要包括纜索系統(tǒng)、扣索塔架、風(fēng)纜及風(fēng)纜地錨。纜索吊設(shè)計(jì)跨度250m，設(shè)計(jì)吊重570kN，結(jié)構(gòu)凈吊重370kN，主塔架高66．83m，扣索塔高40．13m，主索設(shè)計(jì)為8+46(6X19)鋼絲繩1組，主要撓度f(wàn)m=15m，主索塔架及扣索塔架采用八三軍用墩桿件拼裝，均為門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，纜索吊系統(tǒng)。3．2拱肋吊點(diǎn)確定單肋縱向分5段吊裝合龍，其中拱腳段軸線(xiàn)長(zhǎng)35．358m，邊段軸線(xiàn)長(zhǎng)34．519m，拱頂段軸線(xiàn)長(zhǎng)32．9699m，最大凈吊重370kN。安裝時(shí)采用無(wú)支架吊裝單肋合龍，拱段起吊采用單點(diǎn)捆綁式，吊點(diǎn)位置沿拱軸線(xiàn)量取=0．23L。3．3拱段扣點(diǎn)確定拱段扣索采用4)28(6X37)的鋼絲繩、收緊滑車(chē)組、收緊裝置等3個(gè)主要部分，經(jīng)計(jì)算拱腳段扣索采用4(b28的鋼絲繩，收緊動(dòng)力采用5t倒鏈2個(gè)，間段扣索采用6(b28的鋼絲繩，收緊動(dòng)力采用5t倒鏈2個(gè)?？埸c(diǎn)經(jīng)計(jì)算b=0．1L(沿軸線(xiàn)量取)。3．4吊裝合龍施工(1)吊裝順序先吊裝XX上游拱肋，待單肋合龍后，再移主索到下游拱肋軸線(xiàn)位置，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整好主索，吊裝下游拱肋到合龍，再次將主索分成上、下游兩組，兩吊鉤抬吊橫撐，從橋兩端向中間對(duì)稱(chēng)安裝。(2)拱腳段安裝按設(shè)計(jì)吊點(diǎn)捆綁拱腳段，用纜索吊運(yùn)鋼管拱段到安裝位置正上方，停止?fàn)恳?，使之下降到拱座預(yù)埋鋼筋籠部位暫停，下端頭4根鋼管口先對(duì)準(zhǔn)鋼筋籠上端，緩慢下落到鋼筋混凝土拱座上，用經(jīng)緯儀控制中線(xiàn)，拱肋下端中線(xiàn)與拱座中線(xiàn)重合后，落實(shí)到拱座上。用水準(zhǔn)儀控制拱上端頭高程，掛好拱段上部?jī)蛇吙鬯?圖5)和兩側(cè)八字風(fēng)纜，先用兩邊扣索同時(shí)調(diào)整拱段上端頭高程，調(diào)整至比設(shè)計(jì)值高出15～20cm，收緊扣索并卡緊，然后徐徐松完起重繩，不卸吊鉤，用兩側(cè)八字風(fēng)纜調(diào)整上端頭中線(xiàn)，符合設(shè)計(jì)后，固定風(fēng)纜并扣緊，檢查扣索系統(tǒng)、八字風(fēng)纜的受力情況，確認(rèn)無(wú)誤后，取走吊鉤，即完成了寶臺(tái)潘河上游拱腳段的安裝，同理吊運(yùn)安裝漢臺(tái)潘河上游拱腳段拱肋。(3)邊段安裝按計(jì)算扣、吊點(diǎn)位置捆綁鋼絲繩，吊運(yùn)至被安裝位置，下部管口對(duì)準(zhǔn)拱腳段的吊裝接頭定位鋼板上，管段上部管口初步提高到比設(shè)計(jì)值高出30～40cm。穿好拱腳段上端與邊段下端的法蘭螺栓，螺母不擰緊，留5mm的間隙，接好扣索和八字風(fēng)纜。調(diào)整扣索和八字風(fēng)纜，觀測(cè)拱肋中線(xiàn)和高程，符合設(shè)計(jì)要求，即完成邊段拱肋的安裝。(4)頂段安裝與合龍吊運(yùn)頂段至合龍位置，徐徐下降頂段鋼管拱段，落到邊段端El定位板上，使定位板完成受力，用儀器觀測(cè)4個(gè)接口處的高程和中線(xiàn)。按照先松拱腳段扣索、后松邊段扣索、再微放拱頂段吊鉤的順序，兩岸對(duì)稱(chēng)均勻的放扣索，反復(fù)循環(huán)進(jìn)行，每次調(diào)整升降幅度控制5～10cm，逐步調(diào)整接口處高程和拱肋中線(xiàn)，直至拱頂接口合龍，穿好接口處法蘭螺栓并固定。此時(shí)不松吊鉤，先松一次各段扣索、調(diào)整拱肋中線(xiàn)及各接口處高程，同時(shí)用鋼楔楔緊各接口的開(kāi)口，擰緊螺栓，同時(shí)復(fù)核拱肋高程及中線(xiàn)，符合設(shè)計(jì)后，固定風(fēng)纜并收緊風(fēng)纜。(5)合龍焊接一條拱肋安裝合龍，用直流電焊機(jī)從拱頂向拱腳對(duì)稱(chēng)施焊各接口，接口處4根管采用對(duì)接焊及對(duì)稱(chēng)包瓦施焊，8塊鋼瓦提前按設(shè)計(jì)尺寸下料，打好坡口，瓦與瓦之問(wèn)留5mm的間隙縫，以便能夠焊透，焊條采用T506低氫型焊條。焊接時(shí)采用左右、上下對(duì)稱(chēng)施焊。一條拱肋對(duì)稱(chēng)焊接完成，再次復(fù)核鋼管拱肋控制點(diǎn)高程及中線(xiàn)，若有誤差，可用扣索，八字風(fēng)纜微調(diào)，符合設(shè)計(jì)后，封閉拱腳混凝土，完成兩拱腳的體系轉(zhuǎn)換，即雙絞拱轉(zhuǎn)換成無(wú)絞拱，上游拱肋吊裝合龍。(6)下游拱肋吊裝合龍上游拱肋焊接完成一部分拱肋軸線(xiàn)形成后，摘取吊鉤，同時(shí)測(cè)量拱肋高程和中線(xiàn)。撥移主索到下游拱肋軸線(xiàn)位置，吊裝前進(jìn)行試吊檢測(cè)，符合纜索吊設(shè)計(jì)參數(shù)后，吊裝下游拱肋，同上游拱肋吊裝合龍程序，主要控制合龍溫度與上游合龍溫度一致。3．5橫撐安裝兩拱肋吊裝合龍完成，將纜索吊主索分成上、下游兩組，兩組主索中心線(xiàn)分別布設(shè)在兩肋內(nèi)側(cè)1m處。橫撐吊裝采用兩組主索抬吊，如圖7所示，從拱腳向拱中部對(duì)稱(chēng)吊裝；吊裝到位，穿好接頭螺栓不擰緊，靠橫撐側(cè)下方焊接定位擋塊，以防橫撐側(cè)翻，6道橫撐均安裝到位后，觀測(cè)兩拱肋中線(xiàn)并控制，擰緊法蘭螺栓并楔緊u形墊圈。從拱頂部橫撐向拱腳部橫撐用直流電焊機(jī)對(duì)稱(chēng)施焊撐管對(duì)接口，并用8塊鋼瓦包焊接口，焊接完成后，要對(duì)每條焊縫進(jìn)行嚴(yán)格的超聲波探傷檢查，確保焊接質(zhì)量。4混凝土灌注大橋南北兩岸陡峻，拱腳下不宜布設(shè)輸送泵。根據(jù)地形，兩輸送泵分別布設(shè)在臺(tái)后，拱肋混凝土灌注按照橋臺(tái)頂面以下用輸送泵灌注、附著式振動(dòng)器振搗密實(shí)，橋臺(tái)頂面以上部分采用對(duì)稱(chēng)泵送頂升法施工。4．1混凝土的配合比(表1)表1混凝土配合比材料名稱(chēng)425級(jí)粉煤灰中砂碎石水UEA／JP2泵送劑水泥I級(jí)(粒徑10—30mm)膨脹劑WR—F質(zhì)量／kg49024．56101160185544．9配合比10．051242．37'30．380．110．014．2混凝土灌注施工(1)設(shè)備選型拱頂距橋臺(tái)面約34m，混凝土輸送泵距離約有80m。寶臺(tái)選用HBT50A一16液壓混凝土泵，最大排量33～50m／h，最大輸出壓力l0．8～16MPa，電機(jī)功率110kW；漢臺(tái)電壓不夠，選用HBT60A一1406D液壓混凝土泵，理論混凝土輸出壓力6．8MPa，柴油機(jī)功率112kW。(2)混凝土灌注順序每次1條鋼管，先下弦內(nèi)側(cè)管，再下弦外側(cè)管；后上弦內(nèi)側(cè)管，再上弦外側(cè)管。上下游拱肋跳開(kāi)壓注。(3)混凝土的灌注施工混凝土灌注前先泵入2盤(pán)M40水泥砂漿，潤(rùn)滑管道，然后從兩拱腳處開(kāi)始對(duì)稱(chēng)壓入C40微膨脹緩凝混凝土，在灌注過(guò)程中通過(guò)壓入混凝土盤(pán)數(shù)來(lái)控制兩邊壓注速度，高差控制在1．5m左右，以達(dá)到兩邊相同高度，最后到頂部排氣孔，輸送泵同時(shí)施壓排出混凝土，密實(shí)后打入木塞，防止混凝土倒流，擰緊法蘭螺栓，拆除泵送管，接下一個(gè)灌注管。灌注時(shí)對(duì)拱軸線(xiàn)進(jìn)行觀測(cè)，用仰索和扣索進(jìn)行控制。5吊桿安裝每條拱肋下設(shè)23根吊桿，全橋共46根，吊橋采用鍍鋅鋼絲，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度：1670MPa，吊桿規(guī)格PES(H)5—109，吊桿外保護(hù)層為黑色單層熱擠高密度聚乙烯護(hù)層(PE)，厚5mm，每根吊桿在橋面以上3m段用不銹鋼管保護(hù)。吊桿上端為墩頭錨，下端為帶錨環(huán)的墩頭錨，為橋面高程的調(diào)整端，最大調(diào)整高度為20mm。(1)吊桿長(zhǎng)度的確定在兩拱肋鋼管內(nèi)填充混凝土后，準(zhǔn)確測(cè)量拱肋上墊板的高程，根據(jù)吊桿橫梁下墊板底部高程，確定每根吊桿的實(shí)測(cè)長(zhǎng)度，并向廠家提供吊桿的實(shí)際長(zhǎng)度，以便制做。(2)吊桿的安裝吊桿在安裝前對(duì)拱肋預(yù)留孔、吊桿橫梁的預(yù)留孔進(jìn)行全面檢查，消除孔內(nèi)的焊渣、混凝土等粘附物質(zhì)及管壁內(nèi)的銹跡，然后用直徑與吊桿錨頭相同尺寸的器具穿孔檢查。用纜索吊鉤將吊桿吊起，按每根吊桿的位置由鋼管拱肋上錨孔自上而下穿出，使46根吊桿全部安裝到拱肋上。6吊桿橫梁的安裝吊桿橫梁截面尺寸為十字形，高145cm，上部寬36cm，下部寬50cm，腰部寬80cm，梁長(zhǎng)1290cm，梁重24600kg。橫梁吊裝在臺(tái)后場(chǎng)地用兩組纜索吊主索吊鉤抬吊，吊運(yùn)到拱肋上方設(shè)計(jì)安裝位置，按計(jì)算值前后錯(cuò)開(kāi)約11cm，上下錯(cuò)開(kāi)約10cm，使12．9cm長(zhǎng)的橫梁能從兩拱肋7．4cm的間距中落下。橫梁落入拱肋后，兩吊鉤落平，同時(shí)下落到吊桿錨頭下方，