小關(guān)子水電站管橋主跨鋼拱架卸落設(shè)計(jì)

小關(guān)子水電站管橋主跨鋼拱架卸落設(shè)計(jì)

1全橋橋方案2小關(guān)子水電站管橋是四川省寶興河上、下、五級(jí)旁路容量的重要節(jié)水工程。它也是水電部和四川省的主要項(xiàng)目。該管橋位于寶興縣下游1.5km處,全橋長(zhǎng)為190.52m,橋面寬12m,橋上放置直徑為6.5m的引水鋼管,每延米荷載重400kN。該橋設(shè)計(jì)主跨采用單孔混凝土現(xiàn)澆懸鏈線無(wú)鉸等截面箱形拱橋,凈跨124m,凈矢高24.8m。主拱圈橫向分為4箱,縱向?yàn)?68室,拱圈高2.5m,每3m設(shè)置橫隔板塊,箱拱頂板寬10.2m,底板寬10m。2鋼拱框架基本結(jié)構(gòu)2.1下弦長(zhǎng)1000鋼架管橋鋼拱支架采用加強(qiáng)式64軍用鋼拱架,桁架高2m,計(jì)算跨徑為122.152m,共設(shè)7榀。每榀間距為15m,由33片基本三角桁架和2片端三角桁架通過(guò)3種規(guī)格下弦長(zhǎng)桿構(gòu)成拱架。拱架間設(shè)置橫聯(lián)及風(fēng)構(gòu)加強(qiáng)其整體性。基本三角架上弦長(zhǎng)4m,由4根等肢角鋼(∠100×10)組成,腹桿由2根槽鋼([100×50)組成,中間由鋼板角鋼加強(qiáng)聯(lián)接而成,每片重約850kg。端三角也采用以上同規(guī)格材料,每片重約670kg。下弦桿也由4根等肢角鋼(∠100×10)組成,中間設(shè)綴板加強(qiáng),每片重約250kg。材質(zhì)均為16Mn鋼。銷(xiāo)釘采用40號(hào)優(yōu)質(zhì)鉻鋼,拱腳銷(xiāo)孔為Φ100,基本三角銷(xiāo)孔為Φ75。7榀拱架總重300t,拱盔木材用量約280m3。2.2該橋的河道鋼拱支架兩端跨越寶興河,向中15m施工場(chǎng)地較平,其它地方河水滔滔。雅寶公路穿過(guò)該橋1孔12m橋下,比河床高12m。鋼拱架頂部比河床高35m。施工場(chǎng)地狹小,此處又在風(fēng)口位置,風(fēng)力大,這均增加了卸拱施工難度。3鋼拱框架拆卸方案的優(yōu)化和計(jì)算3.1采用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊掛的鋼索來(lái)吊掛方案目前我國(guó)拱架卸落大部分利用已完成的拱體進(jìn)行吊掛,采用倒鏈(或者吊車(chē)配合)來(lái)進(jìn)行拆卸,存在的問(wèn)題較多:(1)僅適用于河道平整,能進(jìn)入車(chē)輛地段,不適用于山谷河道中及大跨徑拱架拆卸;(2)卸落速度慢(一般重量2～3t);(3)發(fā)生費(fèi)用高,需用大型吊車(chē);(4)安全分?jǐn)?shù)偏低。相反,如采用卷?yè)P(yáng)機(jī)利用已完成的拱體進(jìn)行吊掛拆卸,即在離拱腳L/8處或其它地方各安裝1臺(tái)5t卷?yè)P(yáng)機(jī),使鋼索穿過(guò)拱體吊掛的鋼索來(lái)吊拆,克服了以上缺點(diǎn),具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)適用于任意地段,特別是大跨徑鋼拱架;(2)卸落速度快,可對(duì)稱(chēng)卸落(一般重量4～5t);(3)發(fā)生費(fèi)用低,僅用卷?yè)P(yáng)機(jī)就可拆卸、吊裝,可橫跨河道進(jìn)行搬運(yùn);(4)安全有絕對(duì)保障。經(jīng)認(rèn)真分析研究,決定采用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊拆的方案。此方案不僅拆除、裝運(yùn)費(fèi)用低,使安全質(zhì)量更有保證,技術(shù)更合理,而且充分利用了現(xiàn)有機(jī)具,也為今后工程施工打下基礎(chǔ)。3.2拱段吊裝施工根據(jù)現(xiàn)有的機(jī)具材料,為確保質(zhì)量安全、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益,采用如下受力分析:(1)5t慢速卷?yè)P(yáng)機(jī)最大拉力為50kN,每片三角桁架重850kg,每片下弦桿重約250kg,因此確定拆卸拱段數(shù)量最多4片(考慮到每片三角桁架最大沖擊力1000N);(2)卷?yè)P(yáng)機(jī)地錨按120kN進(jìn)行計(jì)算施工;(3)吊裝拱段的鋼索采用風(fēng)纜索Φ20,臨時(shí)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)取5,257/5>50kN,滿(mǎn)足吊裝要求;(4)吊掛在拱體上鋼索采用架設(shè)拱架用的扣索Φ32.5,臨時(shí)結(jié)構(gòu)安全系數(shù)取5,666.5/50>93.5kN(吊掛索最大受力),滿(mǎn)足要求。4主要技術(shù)法規(guī)和施工方法4.1長(zhǎng)6座舊橋長(zhǎng)2級(jí)(1)拱上排架柱必須澆筑到1/3高度后,方可落拱,不得進(jìn)行裸拱施工(根據(jù)計(jì)算要求);(2)頂板后澆縫混凝土強(qiáng)度要達(dá)到箱拱設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào);加2及加3橋與上述1號(hào)及8號(hào)橋在同一河段,按Q100=8300m3/s或7800m3/s均可。加1橋Q100=5500m3/s,V100=1.88m/s,I=0.00019,R=6.87m。即此處I及R與1號(hào)橋相差較大,流量雖小些,橋長(zhǎng)仍為450m。若流量減為5000m3/s,橋長(zhǎng)450m也可以。總之,筆者建議在城市規(guī)劃時(shí),要把舊橋是否需要加寬和規(guī)劃的街道中心線一起考慮,使設(shè)計(jì)在技術(shù)上更合理,造價(jià)上更節(jié)省。(來(lái)稿日期2001-02-22)(3)為確保落架前施工便利及落架后的人身安全,拱盔上的人行道和扶手在落架前必須拆除;(4)考慮到落架后,第一拱盔受壓,木板、方木損壞,且具有彈性,造成不安全因素;第二為減少落架阻力,便于落架,因此必須提前拆除拱腳處三角方木及底板;(5)拱腳處砂箱位置要清理干凈,不得積水,以便砂箱搗砂;(6)拆除混凝土底板與拱架連接螺桿,減少落拱阻力;(7)落架前要對(duì)箱拱L/2、L/4、L/8、3L/8處各點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量。4.2獨(dú)立拱門(mén)為確保拱圈受力逐漸增加,避免發(fā)生顫動(dòng),產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力,因此應(yīng)逐步地、均勻地、對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行施工。(1)出砂量測(cè)定每榀拱架兩拱腳各有2個(gè)砂筒,各安排1人負(fù)責(zé)下落。7榀拱架必須同時(shí)同步進(jìn)行。按照指定的尺寸及要求,掌握出砂量,并用口杯進(jìn)行測(cè)定。每進(jìn)行一次都要觀測(cè)砂箱,拱頂變形情況,直到拱盔與箱拱脫離2～8mm,然后停留穩(wěn)定3～4h后,全部一次性落完。(2)拆除拱門(mén)由拱腳向拱頂對(duì)稱(chēng)拆除,先拆木板,其次橫木,然后弓形木。(3)箱拱地板裝飾首先處理好施工縫、棱角;其次底板上拉筋要涂防銹漆,后用砂漿封閉。(4)拆除壓載箱，用砂筒完成后，加載盒中的石頭開(kāi)始清除，每次載荷為500kg/筐,直到卸完為止,需對(duì)稱(chēng)同步進(jìn)行,否則易造成拱架變形。4.3改拱架(1)按照簡(jiǎn)圖進(jìn)行吊掛鋼索布景,卷?yè)P(yáng)機(jī)布置,吊掛索要拉緊(采用倒鏈),見(jiàn)圖1。(2)為了防止拱架原風(fēng)纜礙事,必須把每榀拱架用鋼索與吊掛索連接固定緊好后(每榀拱架固定5處),再拆除上下游各7道風(fēng)纜。(3)拆除順序:首先拆除風(fēng)鉤,然后逐榀拆除。每榀拱架先拆中間3片,后再對(duì)稱(chēng)拆除第2段4片,第3段4片,第4段3片,第5段2片,最后3片。(4)跨越河道時(shí),利用拱體加導(dǎo)向滑輪,采用2臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)。5提高卷?yè)P(yáng)機(jī)的質(zhì)量和拱段開(kāi)挖和拆段質(zhì)量為確保安全順利地完成,施工中必須做到以下幾點(diǎn)。(1)落拱時(shí),第一操作人員要堅(jiān)守工作崗位,聽(tīng)從統(tǒng)一指揮;第二觀測(cè)人員應(yīng)及時(shí)匯報(bào)箱拱撓度變化及拱盔是否脫離,并做好記錄;第三應(yīng)嚴(yán)格掌握砂子計(jì)量,統(tǒng)一安排執(zhí)行,否則造成桿件扭曲,增加施工難度。(2)對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)應(yīng)仔細(xì)檢查,要熟練掌握其性能。拱段下落速度一定要慢,防止拱段扭曲變形和造成鋼索拉斷。(3)在拆卸時(shí),用繩索把拆卸拱段與非拆卸拱段連接好,防止沖擊或擺動(dòng)傷人。(4)每拆一段都要對(duì)鋼索進(jìn)行檢查,特別是吊掛的鋼索,一定要防止被拱體棱角切割(一般在混凝土棱角處加墊布)。(5)拆卸拱段要基本對(duì)稱(chēng),最多相差一段。(6)整個(gè)拆除過(guò)程中,要對(duì)箱拱L/2、L/4、L/8、3L/8各點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)并記錄,核對(duì)與計(jì)算是否吻合。6鋼拱架的清理效果鋼拱支架從落拱到拆除,共用12d時(shí)間,中間未出現(xiàn)任何安全事故,也未出現(xiàn)拱架扭曲變形情況,箱拱應(yīng)力逐步遞增,完全符合設(shè)計(jì)要求,鋼拱架拆除順利,效果十