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【摘 要】沙溪大桥主桥采用主跨176m钢桁组合连续刚构,为目前世界同类型桥梁最大跨径。钢桁梁采用130t缆索吊机分节段对称拼装,杆件间全焊接连接,腹杆和下弦杆灌填混凝土。结合现场实际对钢桁梁定位精调、边跨荡移法施工、杆内混凝土灌注等施工关键技术的阐述,为后续类似桥梁施工提供技术参考。
【关键词】钢桁梁;全焊接;缆索吊机;杆内混凝土;山区桥梁
1 工程概况
沙溪大桥全长1408m,主桥为主跨176m的钢桁组合连续刚构,跨径布置100m+176m+176m+100m,主桁架桁高5.5m~16m,标准节间水平长12m,两片主桁架弦杆中心间距9.5m。主桁架由上弦杆、下弦杆、腹杆和杆内灌填混凝土组成。上弦杆、下弦杆和腹杆采用焊接箱形断面,在节段连接处,上下弦杆均设有人孔,方便现场焊接施工。钢桁梁三维效果图如图1所示。
部分下弦杆、腹杆内灌填自密实微膨胀混凝土。钢桁架上横梁、纵梁均采用焊接工字形断面,钢桁梁在墩顶负弯矩区设置下平联钢筋混凝土板。
全桥钢桁梁共分为84节段,各节段在拼装场内现场焊接制造,其中最重节段5-5重量约103t。
图1钢桁梁三维效果图
2 方案研究
传统钢桁梁吊装工艺分为两种,即采用桥面吊机安装工艺和采用吊车、浮吊等设备吊装工艺。由于沙溪大桥位于福建山区,钢桁梁距地面净空高度达到130m,传统设备吊装工艺不适用于此桥施工,且桥梁上跨沙溪河、205国道和鹰厦铁路,同样不具备桥面吊机安装工艺的运梁要求。故选用起升高度达、作业跨度大的缆索式起重机进行钢桁梁节段安装。
3 总体施工方案
全桥钢桁梁共84个节段,单幅42个节段,总体架梁顺序按墩位由墩顶向跨中对称架设,其中3#墩和7#墩边跨2个节段使用缆索吊机荡移安装就位。在5#节段安装前,需完成0-4#节段杆内混凝土和下平联混凝土板的浇筑。
4 施工关键技术
4.1 缆索吊机拼装及试验
130t缆索吊机主要由塔架、缆索系统、提升系统和电气系统等部分组成。缆索吊机塔架设置在主桥边墩整体式盖梁上,两岸设置桩基承台式锚碇。整体安装顺序为:塔架安装+锚碇施工→先导索过跨→通(前)风缆过跨→主索过跨→起重索牵引索过跨→天车安装→风缆张拉→整体调试。
缆索吊机整体调试完成后,按照空载、100%、110%、125%额定荷载进行荷载试验,试验项目主要为起重机升降、行走及动静载试验,全部检验合格后方可投入使用。
4.2 钢桁梁节段安装
4.2.1 节段旋转
钢桁梁杆件在拼装场内拼装成节段,吊装前需使用龙门吊配合旋转吊具将节段旋转90°。旋转吊具由两道横梁、一道主梁和旋转中心组成,主、横梁间螺栓连接便于拆卸周转。
4.2.2 节段对位精调
钢桁梁节段对接口为开口结构,上弦杆和腹杆间无节点连接,节段起吊后杆件由自重产生弹性变形,虽在上下弦杆间设置型钢临时连接以减少变形,但仍存在最大12mm的变形量,且节段间采用全焊接连接,无冲钉定位,导致节段对位产生偏差,故采用“支点旋转法”进行对位精调。
吊装前,在已吊装节段下弦杆对接口处设置4道底托板,单个底托板可承载15t,底托板与钢梁使用精轧螺纹连接。吊装时,先将钢桁梁节段吊装至底托板上,通过缆索吊机吊重监测系统,严格控制底托板承载重量。再以底托板为旋转支点,辅以手拉葫芦调整上弦杆和腹杆对接位置,最后焊接码板临时固定。通过此方法,优先保证下弦杆平顺对接,再通过底托板承载消除节段弹性变形,根据监控指令调整上弦杆位置。
图2节段对位工装
4.2.3 荡移施工
边跨钢桁梁节段采用缆索吊机荡移法吊装。荡移施工时在两侧引桥桥面设置2台15t卷扬机,配置6×37φ28mm钢丝绳和4门100t滑车组。边跨节段前端设置临时吊耳连接卷扬机,通过卷扬机和缆索吊的共同牵引,完成节段对接就位。
4.2.4 杆内混凝土施工
钢桁梁腹杆和下弦杆上预留灌浆孔和出浆孔,采用顶升法灌注杆内混凝土。国内圆管杆内混凝土施工工艺及质量控制比较成熟,方管杆内混凝土采用泵送顶升施工工艺较为少见。通过施工前的建模验算,方管采用顶升法灌注杆内混您土时,整体变形较大,方管存在向圆管变形的趋势,实际施工过程中极易发生钢板鼓起的问题,施工前有必要采取加固措施。
腹杆按1.5m间距,每层设置2道φ25钢筋对拉拉杆,对腹杆受力薄弱面进行加筋补强,在灌注孔上下另设两层拉杆,同时泵送口处的泵送压力仍对杆件产生较大变形,在灌注孔上30cm处设置一层抱箍加固。
顶升过程中需控制进口压力在4MPa内,严格控制混凝土的和易性,确保连续浇筑,待出浆孔流出新鲜混凝土后,停止灌注。
4.2.5 合龙段施工
合龙段采用单根杆件安装的方法,即在单跨钢桁梁节段安装完成后,连续观测24h合龙口长度变化,现场配切合龙段杆件长度,选择低温、合龙口长度稳定的时间同时安装上、下弦杆合龙段杆件,精确调整位置,实现主桥钢桁梁合龙。
5 结语
沙溪大桥为主跨176m的钢桁组合连续刚构桥,为世界同类型桥梁最大跨径,钢桁梁采用了缆索吊机大节段吊装、全焊接结构。通过节段对位精调、杆内混凝土施工、边跨荡移施工的重点技术研究,制定了针对性的技术措施,可谓今后类似工程提供参考。
参考文献
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