上海公路桥梁(集团)有限公司 上海 200435
摘要:钢系杆拱桥是用于现代大桥的建设方案,主要运用钢材的弯曲应力来对大桥的主体进行拉伸,基坑支撑。现代的钢系结构拱桥在大跨度的桥梁上运用非常广。本文主要以南横引河桥为例对钢系杆拱桥进行分析。
关键词:钢系拱桥;设计;吊装
1钢系拱桥特点
钢系拱桥桥梁的跨度较大、宽度较宽,对于桥的载荷也是较高的标准,桥梁的底座称重能力要求较高,桥梁的基础支护以及安装、焊接吊装都是桥梁的基础建设要点。
1.1项目概述
南横引河桥作为崇明区建设公路项目中跨南横引河的一座新建景观桥梁,是崇明岛干线路网南北向的重要交集散性交通线路,是城桥镇、建设镇对外辐射的重要通道,同时也是2021年“花开•中国梦”花博会主要的疏解通道,在崇明岛生态建设和路网系统中有着重要的作用。南横引河桥中心桩号为K1+502.669,全桥长287.514m,主桥采用整幅布置,标准桥宽为29.5m。主桥为跨径69.514m的下承式组合梁钢系杆拱桥,上部结构采用梁拱组合体系,由钢拱和钢混组合结构桥面系组成。主墩采用双柱墩。双柱墩的桩基础为钻孔灌注桩。引桥为小箱梁结构,下部结构采用排架墩+倒T盖梁的结构形式。
1.2吊装技术
1.2.1吊装技术
采用先梁后拱的安装原则,在工厂内完成整体的预安装,根据现场施工情况对安装的顺序进行排列,明确吊装桥梁结构的顺序,根据河道汛期及道路情况对构件出厂规划好运输路径。对构件进行分析,安排好吊装要用到的吊耳。在出厂的时候对需要设计吊耳的应该事先安排。对地面的硬度进行检测,防止吊装机械发生不稳定现象。
1.2.2吊装方法
南横引河桥采用一台50吨的汽车吊与一台200吨的浮吊,对钢系拱桥的架构进行吊装。距离岸段的运用汽车吊进行吊装,河中支架以及中横梁、主纵梁采用200吨的浮吊进行吊装。50吨的汽车吊的起重范围为在作业半径为3.0-32米,主臂长度为10.65-40米,起重能力为50吨。200吨浮吊主臂长度为50米与40米。两者进入施工现场,进入预先设计好的场地。首先对端梁进行吊装,端梁吊装采用200吨浮吊,臂长50米,工作半径为25米,起重160吨。端梁分段在120吨。接下来就是对于河内支桩的吊装,以及钢材的焊接工作。
1.3工程结语
南横引河桥作为服务花博会主要的疏解通道,因为考虑景观所以采用了拱桥形式,作为古老的桥梁形式,拱桥以其优美的外形和坚固的结构而闻名。外观质量的控制以及主拱的安装是施工难点,决定了景观桥整体效果的成败,预计在2020年8-9月完工。
2影响工程的因素
2.1工艺原理
桥体在安装与运输途中满足分段运输。采用分段制、运输和安装。①拱脚梁支撑安装;②拱脚梁安装;③河中支墩安装;④钢桥梁体系安装;⑤两侧小箱梁安装;⑥钢拱肋体系安装;⑦吊杆及系杆安装;⑧预制桥面板安装。
2.2施工要点
钢系杆拱桥的安装涉及吊机的选择,施工测量计算、支撑架的设置、吊装与安装等多种工艺,钢拱的吊装与安装是整个工程的核心。
2.2.1测量
测量整个大桥的关键点,如:大桥的长度、基桩建设的选择点等。施工前测量:建立GPS的交接及控制,根据GPS的布局在施工区设立二级控制网,按闭合导线的观测,计算导线的精度,设定固定的水准。对测量的结果进行验证,只有符合安全标准,以及使用与现代桥梁建筑才能进入使用。形成整个工程建设基础的统一布局,对整个工程的建设标准做出基准线保证整个工程中,钢构的衔接刚刚好。施工中的测量:在钢系拱桥中,对于整个工程里面的钢材接触点测量精度非常高。在之前设置好的二级控制网上建立闭合环。对每个钢材的位置做好交接设定,测定钢杆到达地方,方便基础的建设。斜面主拱的测量方法是直角相交观测法。主拱分段安装,在二次控制的基础上对连接点进行控制和测量。在建设中,桥的建设对于水面的测量以及整个高度要求非常。以便于设计的桥梁是否符合预期标准。变形测量:钢材受到环境的温度以及其他因素的变化。在主体钢构施工安装后,监控每个标志点的实际变化,逐步施工查看确认建筑的变形情况。直到施工结束,测量是整个工程的关键。
2.2.2现场施工安排
吊装方案采用先桥架后拱的吊装方法来完成钢桥的全部安装为原则。
为保证先桥后拱为安装原则,工厂制作的主跨分段桥梁、拱架必须在工厂完成整体预拼装,拆装前做好预拼装的基准线,标记、编号及装配的临时靠山,编号在平面布置图中详细标明,保证安装精度,确保拱肋、主跨钢箱梁在安装位置的准确性。
各节段构件的吊装顺序和进场方向要根据现场工作情况来确定,确定节段构件的出厂装车方向。
根据分段构件的重量以及重心位置来确定吊耳规格以及布置尺寸。
如果有必要工厂焊接吊装环,搁置,等分段钢梁,零件图和布置图应提前提交给工厂。
必须在工厂完成现场安装分段构件上的标记和标识;必须在出厂前去除所有分段构件的对接件上的粘接剂。
施工过程中,测量定位应通过安装位置角度范围和地面放线垂直度同步控制。
临时钢支架落地采用混凝土基础,分段钢梁吊装搁置后须进行沉降观测,标高调整采用千斤顶。
汽车吊作业区域和运梁车进场路线的场地须事先平整压实,并需铺设走道板或路基箱。
进入现场的大型起重机械必须按照规定进行试验和标识,并进行申报。
2.2.3吊装
选用1台50t汽车吊,1台200t浮吊,对钢拱架桥所有分段构件以及临时支架进行组装与吊装。
①主桥主纵梁Z侧、Y侧,拱肋Z、Y侧分段地面拼装用1台200t浮吊进行吊装。
②拱脚和端横梁分段以及主桥主纵梁和拱肋段吊装用1台200t浮吊进行吊装。
③河中临时支架及支架下桩管选用200t浮吊进行吊装。
④中横梁、次纵梁选用200t浮吊进行吊装。
⑤端横梁分段的临时支架,拱脚下的临时支架及靠近岸边的三道次纵梁吊装选用1台50t汽车吊进行吊装。
2.2.4卸荷
由钢柱和主拱支撑整个桥梁的钢结构。卸载后,支架上的荷载逐渐转移到钢柱和主拱上,最终完成了桥梁的施工。卸荷就是重新将桥体结构重新分布的过程,整个桥梁的承受力的主体发生变化,在卸荷过程中应该更加稳定的进行。遵循“变形协调,卸载均衡”先卸中间逐步向两边扩散,最后卸掉主拱的支撑架。在卸荷过程中,各个主拱下都应该设置临时支撑点,将每个需要支撑的地方用其他钢材以及千斤顶做好稳定支撑,防止钢梁的滑落。
3人为因素对施工影响
①人为因素对施工影响:在桥梁施工中相关单位为了对施工现场进行有效的判断,对桥梁的施工结构会做出理论上有效的施工设计方案,对大桥的设计做出起步的判断,影响到大桥的未来走向。设计之后会对大桥进行模拟搭建,为了有效控制施工现场与施工理念的偏差会督促设计人员进行现场勘探和测绘。测绘人员的测绘数据对于后期的建设以及桥梁的稳定结构有着重要意义,它不仅关乎施工的正常进行,保证各个钢构的协调性。而且对于施工人的安全和完工后的使用也有很远的影响。人员的测量对于不良因素的出现对于工程的影响是十分巨大的,如:使用仪器的不规范,测绘条件不足对桥梁的测量都有影响。②结构参数设置对桥梁的影响:结构参数对于桥梁施工而言是桥梁施工据以实行的标准,钢材与混凝土的应力设定,对于桥的载荷有着重要的影响。③桥梁现场的情况:桥梁施工对于现场的影响比较巨大,桥梁处于水的附近,当地的气温以及水因素对于桥体的构造都有影响力。
4结语
现代桥梁建筑的需要越来越大,规模也越来越大,对建设标准也越来越高。钢系杆拱桥对于一些环境等有特殊情况的要求上比其他桥梁更加稳定,在城市中也符合审美标准。因此在钢系杆拱桥的桥梁上工程技术人员对于钢系杆拱桥运用也更加普遍。提高钢系杆拱桥质量也是在不停地探索。
参考文献
[1]魏斌,万应强.高速铁路大跨度钢系杆拱桥钢拱施工技术[J].建筑技术开发,2019.