枫湾桥钢结构安装专项施工方案

枫湾桥钢结构安装专项施工方案

秦林森

中铁一局集团桥梁工程有限公司陕西省渭南市401121

摘要：枫湾桥为单跨150m下承式钢箱梁拱桥，克服施工过程中支撑受力大、拱肋合拢段的精度控制难、吊杆施工控制要求双控等技术难题，在75天的极限工期下完成钢结构合拢任务，介绍了钢结构的安装施工方案。

关键词：钢箱拱；钢结构；枫湾桥；吊装

1工程概况

枫湾桥采用三跨连续下承式钢箱拱、钢-混凝土组合桥面板，桥型布置为79.41+150+79.41m，桥梁全长为308.82m，桥宽57m，双向10车道。钢结构工程包括拱肋、吊杆、风撑以及桥面系纵、横梁、附属结构等，全桥钢结构均采用Q345qD。主桥横向设3片竖向垂直拱肋，纵向设一大两小三跨拱肋，主拱采用风撑连接，保持稳定，桥面系采用钢-混组合桥面，通过吊杆将力通过拱肋传递至桥台、墩台处。

2钢结构施工总体方案

枫湾桥钢结构分为两部分内容，即桥面系结构和主拱结构。

2.1结构施工思路

桥面系结构包括纵梁、横梁及桥面钢板、加劲板，采用汽车吊站于中间向两端分节段拼装主纵梁—普通横梁-次纵梁吊装—桥面板吊装原位拼装的方法进行施工。首先将3个纵梁各分为23个节段单元，并在三个纵梁下方搭设钢管支架，依次从肇庆侧向广州侧原位吊装。

2.2主拱结构施工思路

主拱结构包括拱肋、吊杆及风撑，采用胎架支撑+高空原位安装的方法进行施工。待单跨桥面系结构对接施工完成后即在主纵梁搭设支撑胎架施工，支撑搭设完成后采用汽车吊对拱肋、风撑进行高空原位安装。拱肋合拢后进行吊杆安装、拱肋支撑胎架拆除等工作。

3主要吊装设备选择

纵梁、支点横梁及2#-3#以及0#-1#拱肋节段采用一台利勃海尔350t汽车吊吊装。0#-1#墩间拱肋采用采用一台利勃海尔400t、一台350t汽车吊双机抬吊吊装。普通横梁、悬臂横梁及次纵梁采用一台徐工100K（100t）汽车吊进行吊装。

4钢结构安装

4.1主梁及拱肋施工

4.1.1构件分段

4.1.2主梁及悬臂横梁安装

主梁采用350t汽车吊原位拼装。由于旧桥只有24.6m宽，汽车吊侧方位吊装工况下，尾部配重与中纵梁冲突，故先安装边纵梁，边拱拱肋施工完成后再进行中纵梁支撑及主梁安装。

边纵梁重41.45t，吊装时汽车吊工作幅度17m，吊高18.6m；350t汽车吊在配重140t，工作幅度18m，臂长30.1m时额定起重量为51.1t，吊装占比81%。满足吊装要求。

悬臂横梁重13.06t，吊装时汽车吊工作幅度21m，吊高18.6m；350t汽车吊在配重100t，工作幅度22m，臂长30.1m时额定起重量为36.2t，吊装占比36.1%。满足吊装要求。

4.1.3拱肋安装

4.2合拢

本工程合拢段在主梁及拱肋均有设置。合拢前应先将两侧钢箱拱校正焊接完成，并在合拢前反复观测合拢口长度，掌握温度对合拢口长度影响规律，根据测量数据配切合拢段。合拢段余量的切割，全部在地面起吊前完成，对接就位后，用钢码板连接固定，校正装配，并进行环缝的焊接施工。根据本桥合拢温度20℃及合拢季节在夏季，合拢一般选择在温度偏低的早晨6：00以前进行。

主梁边跨合拢段留100mm余量，中跨合拢段预留200mm余量。

主梁合拢施工流程

拱肋合拢段设置在每片拱拱顶节段，预先放置在拱顶不焊，使用码板临时固定。待单片拱肋吊装完成后在设计温度下焊接合拢段。对于横向三片拱，先合拢中拱再合拢边拱，合拢时间要求在一天之内完成。

考虑设计温度为20°，现场环境温度最大可达40°，考虑钢材线性膨胀，合拢段梁段各留一定焊缝宽度，边拱半跨轴线长度47.18m，中拱半跨长度84.78m，Q345钢材线膨胀系数为，则最大伸缩量达到：

故拱肋制造过程中在20℃条件下在中拱合拢段梁段各预留25mm宽焊缝，边拱合拢段梁段各预留20mm。

4.3吊杆施工

4.3.1吊杆概况：吊杆采用GJ钢绞线整束挤压吊杆，主桥拱肋共3×（9+17+9）=105组，共210根根吊杆，纵向采用双吊杆，纵桥向吊杆间距8m，双吊杆间距0.6m，横向22.75m。主跨边拱、边跨边拱每根吊杆钢束为15-15；主跨中拱、边跨中拱每根吊杆钢束为15-27；抗拉强度σb=1860Mpa。

吊杆锚头构造：

4.3.2吊杆施工

（1）吊杆安装流程

（2）吊杆安装

吊杆拉索根据设计计算长度在工厂内制作成成品索，吊车吊装上桥，在吊杆相应的位置放索；利用安装在拱肋上的卷扬机或吊车提升吊杆张拉端进入拱肋预埋套管与吊杆锚固端传入系梁上预埋套管内并用锚固端锚具固定，然后利用设在桥面上的卷扬机牵引拉索张拉端与张拉端锚具固定，按设计要求张拉到位，并进行防腐处理。吊索收紧应对称，张拉分多次进行。

1）桥面上放索：对吊杆索安装的机具设备进行检查保证其运转良好，将成盘吊杆索放开并置于相应位置。采用吊车将成品索吊装上桥，为便于放索，将索架平放并用几个小千斤顶顶起索架，利用卷扬机牵引即可完成放索。放索架设计成圆盘结构，由上下底盘构成，之间设轴承和滚珠。

2）拉索连接结构：使用汽车吊进行挂索安装，先安装上锚，再安装下锚。吊杆安装，先测量吊杆端实际距离，考虑结构安装偏差、预拱度调整吊杆长度，然后交由专业厂家按如下顺序进行安装：设备就位－上锚安装、固定－下锚安装、固定－吊杆张拉－调整-安装附属构件。

吊杆的下锚箱在主梁上集成，上锚箱在拱肋中集成。在钢拱肋胎架拆除前，安装吊杆，拱肋合拢后，按设计给出张拉顺序进行张拉。

（3）安装施工验收：成品索的外表面不应有深于1mm的划痕，不得有面积大于3cm2的损伤。

吊杆安装质量检查表

（4）吊杆调索张拉

吊杆施加预应力是进行体系转换的关键工序，具有裸拱加载的特点。由于结构的特殊性和体系转换时重量较大；同时，张拉时各索力和拱肋、系梁变形互相影响，索力难以控制；为了保证拱肋纵向和横向的稳定性，吊杆张拉必须遵循慢、细、严的原则，必须分次分步骤多次张拉，以逐步接近达到设计索力。

拱肋支架拆除后，可以进行吊杆张拉工作。吊杆张拉时，严格按照设计张拉次序对吊杆进行张拉，且三个拱肋同时对称进行。

将张拉杆自上而下穿入并与连接螺母对应的螺纹连接好，将张拉螺母旋入张拉杆，对中千斤顶活塞。

连接油泵油管与压力表，按照张拉程序张拉、测量、记录与观察。张拉过程中固定端与桥面要安排专人观察、检查，防止固定端螺母位置的变化与索体偏心。张拉过程中为保证索体应力准确，减少应力损失，张拉螺母必须不断旋紧到与钢垫板完全密贴后才能放张锚固。在张拉过程中，要不断观测工具夹片，防止千斤顶回油时，拉索产生冲击，损坏千斤顶和油泵。同时观察油压表读数以及传感器读数，使两者基本保持一致，如果两者相差较大，应立即停止张拉并分析原因。

（5）吊杆锚具防护及减震器安装

1）锚具防护：每一跨拱上的吊索安装，张拉结束后，可将拱肋上锚端涂装专用防护油脂，安装索导管口处的减震器及防雨罩，并进行密封处理。

2）下拱肋内吊出口处内置式减震器安装：拱肋吊杆索导管内下拱肋口处安装减震器，一般还要注意对减震器安装稳定性的加固事项。

3）梁内吊杆锚端的防护

①梁内锚端处涂装专用锚具防护油脂，安装保护罩。

②锚具清理后，涂刷二遍锚具防护油脂。

③安装锚具保护罩，并进行密封处理。

涂刷第一遍防护油脂安装锚具保护罩

5结语

通过枫湾桥钢结构的吊装方案，考虑本桥拱肋钢箱梁为抛物线弧形，且边跨拱肋间无水平联系，安装难度大，以及温度对合拢口长度影响等，重点严控：

（1）边拱安装过程中，设置横向临时支撑，确保安全过程安全稳定；

（2）在合拢段安装前，对合龙间距连续监控，测量分析合拢段长度数据，对合拢段进行适当修割，确保成桥线形的准确性；

（3）吊杆采用分级张拉的方法进行张拉，确保张拉过程中桥面、拱肋变形的稳定性。

总之，我们通过了对枫湾桥钢结构安装施工方案，确保了大桥在施工过程中结构受力和变形始终处于安全范围之内，成桥后钢结构的线型符合设计要求，结构横载受力状态接近设计值。