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京沪高铁96m先拱后梁钢管混凝土系杆拱桥钢管拱吊装施工技术

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1列 京沪高铁9 6 122先拱后梁钢管混凝土 系杆拱桥钢管拱吊装施工技术 廖延军 (中铁十三局集团第四工程有限公司,黑龙江哈尔滨150008) 摘 要:介绍京沪高速铁路跨锡澄运河96 rft钢管混凝土系杆拱桥的先拱后梁法施工技术,包括钢管拱肋整体吊 装施工、横撑整体一次吊装就位、整体节段同时一次焊接合拢等技术。所制定的施工方案和技术措施经实践证 明是切实可行的,可为其他同类型桥梁施工提供借鉴。 关键词:钢管混凝土系杆拱桥;先拱后梁;钢管拱肋;横撑;整体吊装 中图分类号:U448.225文献标识码:B文章编号:1672—3953(201O)O5一OO47一O4 1 工程概况 考虑运河航运较繁忙,无法进行封航施工,因此 该桥只能采取先拱后梁法施工,钢管拱采用岸边整体 京沪高速铁路跨锡澄运河96 m先拱后梁钢管混 拼装成型后用两台浮吊进行单片拱肋及横撑的吊装。 凝土系杆拱桥,位于江苏省无锡市,设计里程为 DK1177+798.2~DK1177+898.4,两侧主墩分别为 2 拱脚安装 184 、185 墩,设计为一跨96 1Tl下承式平行系杆拱 拱脚预埋段与系梁端部实体部分整体现浇,拱 桥,梁全长100 m,计算跨长为96 m,矢跨比为f/l一 脚为预应力混凝土结构。拱脚预埋段的尺寸、方向要 1/5,拱肋平面内矢高为19.2 m。桥型布置如图1所 求非常精确,否则对钢拱的合拢会带来很大的困难, 示。拱肋采用等高度哑铃形截面,高3.O 122。每片拱 需反复丈量、检查核对,才能正式定位。根据拱脚及 肋由2根弦管组成,弦管竖向中心距2.0 m,为1 000 端横梁结构特点和现场施工条件,决定采用型钢支架 mmX16 mm钢管,两弦管之间用16 mm厚钢缀板连 来定位拱脚预埋段。拱脚预埋段长度为5.376 m,底 接,拱肋弦管及缀板内填充C50微膨胀砼。两条拱肋 模预压完毕后,用全站仪将拱肋轴线及前后定位控 问共设5道横撑,其采用空间钢管桁架,桁架弦管为 制点(下钢管前缘及上钢管后缘)、支腿横向位置点 500 mmX 14 mm、 400 mmX 12 ITlrn,腹管为 360 在底模上放出大样,用一台70 t吊车进行吊装,吊 mmX12 mm,横撑钢管内不填充砼。系梁采用砼的 装定位时主要控制定位点的标高及平面位置,拱脚 单箱三室截面,见图2所示。 定位完毕后进行型钢骨架的焊接,将两个拱脚预埋 段连接成整体。在拱脚砼浇筑完毕钢拱肋吊装前, 在拱脚上焊接限位马板及定位马板,定位板位于下 管下缘,要长出坡口前缘4 mm,保证拱肋对接后有 2 8 mm焊缝空间。限位板位于上管及下管水平轴线 图1桥型布置图(单位:cn1) 偏下10 cm,各两块。3 mm厚衬板要预先焊接好。 拱脚限位马板如图3和图4所示。 3拱肋的制作与安装 由于钢拱段属于加工半成品,为保证钢拱焊接 图2系梁横截面图(单位-Cne1) 质量,以尽量减少现场焊接施工为原则,根据实际运 收稿日期:2010—05-28 输条件、现场情况确定每节节段的长度,按照7个节 作者简介:廖延军(1965一),男,高级工程师,1987年毕业于石家 段进行划分,最大节段约长16.8 m。 庄铁道学院,主要从事土木工程施工管理工作 钢拱拼装采用支架法,拼装场地选在下游大堤 国防交通工程与技术-囝2010第5期 ・实例分析・ / 京沪高铁96 m先拱后梁钢管混凝土系杆拱桥钢管拱吊装施工技术 廖延军 、 采用一台150 t和一台100 t浮吊进行吊装,浮 吊就位吊点钢丝绳捆好后,两台浮吊同时慢慢起吊, 使钢拱离开支架50 C1TI,两台浮吊通过卷扬机牵引 图3拱脚定、限位马板位置图 圈4拱脚定、限位马板 垦定焦垡位 里马堑堡板 ,题 同时后退,进入运河,牵引一侧浮吊,使两浮吊 慢慢平面旋转转至正对桥墩位置,将两台浮吊的牵 引钢丝绳捆在桥墩上,静止浮吊,再起高拱肋至支座 顶适当高度处,卷扬机牵引两台浮吊钢丝绳往前推 进。推进过程中,保证两台浮吊始终同步前进,防止 上,场地长100 m左右,宽约30 m。拱片拼装前在 中间拱段两端处做临时砼支墩,墩基础尺寸为4 m ×6 m×0.8 1TI,在中间拱段两端之间不设临时系 因其中一台浮吊过快或过慢而使得钢拱架产生扭曲 变形。 4.2拱肋吊装 杆,在拱脚处设置扩大基础以抵消水平力,支点采用 4.2.1 吊装设备_I 碗扣架脚手管,脚手管上设置可调顶托,上布型钢和 方木,拱肋的预拱度直接设置在各支点上,通过32 t 螺旋千斤顶调整支点标高。 拱肋拼接采用50 t汽吊吊装,吊装从两拱脚段 开始依次临时锚接,拱段直接搁置在临时支墩上,顶 部采用槽钢斜撑的方式进行固定。底部搁在拱端的 支墩或上一节已拼装的拱段上面。安装完毕以后, 每片拱肋的重量为117.6 t,吊装采用泰交航工 8号(100 t)和泰交航工9号(150 t)两台浮吊同时起 吊。根据浮吊的有关参数,其起吊能力、起吊最佳角 度、垂直起吊高度均满足吊装要求。 经调查浮吊吃水1.5 m,目前实际运河水深4.3 ITI,可以满足浮吊运行要求。 4.2.2 起吊高度及吊点确定[2 调整标高及轴线,由于每安装下一节段对前一节段 的标高都有影响,施工中采用安装3个节段后焊接 确定吊点位置时不仅要考虑拱肋受力和变形 (其原则是吊点处的负弯矩与跨中正弯矩绝对值相 等),同时要考虑浮吊的起重高度和起吊重量等因素, 根据本桥实际浮吊的吊点设在拱跨的1/4和3/4吊 杆与拱肋下旋管交点处位置,吊点位置处浮吊起重 高度为32 m。 第1个接口,合拢段安装好后,调整标高及轴线符合 设计要求后进行接口的焊接。 在钢拱正式拼装焊接之前必须经过现场焊接工 艺进行评定,确定现场拼装焊接所用焊接材料、方 法、设备、人员等条件。为了保证安装过程中拱段和 拱架的稳定,在岸边埋设风缆地锚。 建立有限元模型,经计算拱肋两端变形为水平 方向向内收缩35.4 mm,竖向位移89.4 mm,拱肋 吊装就位后,在限位马板及自重的作用下,变形可以 恢复,同时保证了不会由于自重的作用产生向外的 变形。吊点受力见图5所示。 4拱肋的吊运 4.1吊运方法 国防交通工程与技术-囝2010第5期 ・实例分析・ 京沪高铁96 m先拱后梁钢管混凝土系杆拱桥钢管拱吊装施工技术 廖延军 同样的方法吊装第2片拱肋。 综合考虑吊装时的安全性及钢丝绳的安装拆卸 方便,整个中间段拱肋在150 t浮吊吊点位置设置 一4.2.4 施工控制技术 本桥在主拱拼装阶段,控制的目标是使主拱安 装完成后达到设计预计的裸拱位置,为此: (1)施工中必须严格控制拱脚预留量的切除。 个捆绑点,采用Q47 mrn钢丝绳捆绑拱肋一周后 直接挂到浮吊吊钩上。100 t浮吊不捆绑直接采用 Q47 mm钢丝绳兜住挂到浮吊吊钩上。 4.2.3 吊运安装 在拱肋吊装前反复测量两个拱脚间上下管口的距 离,根据不同温度时的测量结果,反复分析,进行拱 肋预留量的切除工作。切除时考虑单根拱肋受温度 在中间拱段安装前精确测量两拱脚预埋段之间 的距离、位置偏差,根据所测数据计算中间拱段长 度,切除预留量,并加工好对接环缝焊接坡口。拱肋 影响的伸长量、拱脚接口焊接预留间隙等因素,经实 合拢时的接头间隙控制在8~10 mm,如较大应重新 际测量单根拱肋受温度影响会有25 mm的伸长量, 打磨做好焊接坡口。拱肋的焊接顺序从下向上采取 最终选择在早上进行拱脚预留量的切除工作,很好 分层、间断交错方法施焊,每层不可一次施焊过厚。 地控制了拱肋的长度,取得了较好的效果。 两台浮吊就位布锚后,拱片两个钢丝绳捆绑点 (2)为克服在安装拱肋过程中对桥墩产生的水 与两浮吊两个吊钩吊好后,适当加载,通过浮吊吃水 平推力,采用下列技术措施:在安装拱肋之前,在两 线控制两台浮吊吊力,做到两台浮吊同时加力,受力 个拱脚间张拉部分钢束作为临时系梁,钢束采用7Q 均匀且相同。作好另一拱片的横向稳定措施(采用 5(ram)钢绞线;在填筑钢管内混凝土和安装系梁之 两台70 t吊车扶持),拆除影响吊装的钢拱肋临时 前在拱脚间安装永久钢束,永久钢束根据施工要求 连接(包括该片拱肋的拱架)。两浮吊同时起吊,至 分期分批进行张拉。 拱片离开拱脚支墩和中问支点5 cm后,停止起吊, (3)在施工前确定合理的施工步骤、现场严格按 全面检查,观察变形,一切无误后,启动浮吊上的布 预定的施工步骤进行施工、及时发现和纠正已经存 锚卷扬机,将浮吊慢慢牵引转身,使其朝南面桥位 在的误差是本桥施工控制的关键。为了减少误差出 处。此时通过锚绳调整其左右位置,使两台浮吊所 现的可能性,吊杆的下料长度可以在拱肋施工完成 吊拱肋正面朝向桥址,然后启动移位装置,使浮吊朝 后确定。 着桥位缓慢移动。推进过程中,保证两台浮吊始终 (4)本桥的施工控制采取在结构稳定性满足要 同步前进,防止因其中一台浮吊过快或过慢而使得 求的前提下,对结构变形(高程)、应力进行双控,其 钢拱架产生扭曲变形。当拱肋靠近拱脚上方约5o 中以变形控制为主,严格控制拱肋关键截面在危险 cm时,将锚绳固定,使浮吊停稳。然后浮吊慢慢将 工况下的挠度变化、拱轴线偏位,同时关注材料应力 拱肋向下放,两端拱肋端部接近拱脚一定距离(约 发展状态及趋势。高程的变化反映了结构的总体宏 10 cm)时,用2 t手拉葫芦向下拉拱肋端部(防止浮 观表现,是结构各控制截面整体位移的综合反映,应 吊有摆动,与限位板相碰)进人限位板内,待两端拱 力跟踪测试是控制截面受力状态的直接反应。 肋都进入限位板后,两浮吊同时慢慢放下拱肋与拱 4.3横撑安装 脚进行合拢,到位后拱肋下端的定位板与拱脚的定 以往同类型桥梁横撑安装采用单个桁片吊装, 位板互相顶紧。 在空中将桁架片对位焊接成整体,要求精度高,风险 拱肋对位后,拉好缆风绳,测量组人员开始用全 因素、施工难度都大。鉴于锡澄运河河道繁忙,封航 站仪测量拱肋轴线位置,分别测量拱顶、1/4位置, 时间有限,为在最短的时间内高质量的安装完毕风 通过缆风绳调整轴线位置,待拱脚与拱肋轴线基本 撑,采用新的吊装方案:将米撑及K撑桁架片在地 一致时,固定缆风。 面上焊接好,预留出50 cm短接头焊接到主拱肋上, 然后将接口按规范要求 焊好,对局部错口部 将组装好的米撑及K撑整体一次吊装就位。 位用千斤顶调整,接口全部调整好后进行焊接;为使 采用此种方法可大大节约安装时间,每个桁架 浮吊在最短的时间内脱钩,及早通航,焊接时将拱肋 片吊装对位时间大约为90 min左右,焊接成整体的 上下管接口各焊接1/4长度(各管的上下左右部 1一中米桁架片吊装时间大约为120 min。 位),焊接好后,浮吊慢慢卸力、脱钩。 国防交通工程与技术_囝2010第5期 ・实例分析・ 京沪高铁96 ITI先拱后梁钢管混凝土系杆拱桥钢管拱吊装施工技术 廖延军 [1]杨文澜.起重吊装常用数据手册[M].北京:人民交通出 版社,2002 5 结束语 锡澄运河96 ITI系杆拱桥,根据现场实际,拱肋 E2]杨文柱.起重吊装简易计算[M].jE京:机械工业出版社, 2007 采用整体浮吊安装,横撑采用整体吊装,所制定的施 工方案和技术措施是切实可行的,为其他同类型桥 E33中华人民共和国建设部.GB 50205--2001钢结构工程施 梁施工提供了借鉴。 参考文献 工质量验收规范I-s-I.北京:中国计划出版社,2002 Hoisting and Construction Techniques for the Steel Tube Arches of the 96-m First-Arch-And--Then-Beam Arch Bridge with Stee卜C0ncrete Tie Rods of the Beij ing-Shanghai High_Speed Railway Liao Yanjan (4th Engineering Co.Ltd.,13th Engineering Bureau Group,Railway Building Corporation of China,Harbin 150008,China) Abstract:With the 96m arch bridge with steel—tube-concrete tie rods of the Beijing—Shanghai High-speed Railway across the Xicheng Canal as a practical example,the first-arch—and—then-arch construction method is introduced in the paper,including the integral hoisting construction of the steel—tube arch ribs,the integral hoisting of the transverse struts in place,the synchronous welding closure of the whole sections.All the construction schemes and technical measures made for the construction arc proved feasible in construction practice.It may serve as a useful reference for the construction of other bridges of the same type. Key words:arch bridge with steel-concrete tie rods;first-arch-and-then-beam;steel-tube arch rib;transverse strut;integral hoisting (上接第46页)以往对黄土隧道开挖方法的认识。 与其它开挖方法相比较,在进度、安全、经济效益等 方面,环形导坑预留核心土法和三台阶法明显优于 其它方法。 (3)结合太中银ZQ一Ⅱ标5O多座黄土隧道施工 实践,深刻体会到:黄土隧道采用快速、安全、可靠的 施工方法是关键,先进熟练的施工工艺是保证,精细 严密的施工管理是途径。 (2)如何有效控制黄土沉降变形是贯穿整个黄 土隧道施工的主题。在整个施工过程中,严格贯彻 参考文献 [1]中铁二院工程集团有限责任公司.TB10121--2007铁路 “管超前、非爆破、短开挖、少扰动、严治水、强支护、 早封闭、勤量测、紧衬砌”二十七字方针,并运用大拱 脚、锁脚锚管、封闭成环、二衬紧跟等技术措施,减少 隧道监控量测技术规程Es].北京:中国铁道出版社,2007 [2]杜永昌.高速与客运专线铁路施工工艺手册[M].北京: 科学技术文献出版社,2008:1018 隧道开挖后的沉降变形。 Construction Techniques for Large-Cross—Section Loess Tunnels of the Tai__Zhong-Yin Railway Zhang Yaguo, Yao Zhanhu (Project HeadqUarters of the Tai-Zhong—Yin Railway of the Traffic Ministry of China,Lvliang 033014,China) Abstract:With the geological characteristics of the large-cross—section loess tunnel of the Tai—Zhong-Yin Railway taken into ae’ count,the-ring-shape&pilot-hole-with—the-core-earth—pre-retained method and the three-bench method are adopted for the exca— vation operation of the tunnel,the main construction processes of which are dealt with in the paper,with stress placed on the in— troduction to the initial supporting and retaining for the tunnel,2nd lining,water prevention and draining during construction, and the control techniques for settlement—caused deformation.It may serve as a useful reference for the safe and high—speed con— struction of loess tunnels. Key words:large-cross-section loess tunnel;excavation method;settlement—caused deformation;initial supporting and retaining; 2nd lining;water prevention and draining during construction 国防交通工程与技术_囝2010第5期 

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