独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥拼装和架设顺序研究王培根 --中国期刊网

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独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥拼装和架设顺序研究王培根

发表时间：2020/9/15 来源：《基层建设》2020年第15期作者：王培根胡维东

[导读] 摘要：本论文以虎跳峡金沙江大桥施工过程为实例，分析了钢桁梁杆件拼装以及节段架设的合理顺序，在保证成桥阶段的桥梁线形和设计线形相一致的前提下，降低了施工过程对加劲梁杆件应力、工程质量的不利影响，为山区大跨度悬索桥钢桁加劲梁的拼装、架设研究提供了参考价值，推动了我国山区钢桁梁悬索桥发展。

        中铁大桥局集团第八工程有限公司重庆 400000
        摘要：本论文以虎跳峡金沙江大桥施工过程为实例，分析了钢桁梁杆件拼装以及节段架设的合理顺序，在保证成桥阶段的桥梁线形和设计线形相一致的前提下，降低了施工过程对加劲梁杆件应力、工程质量的不利影响，为山区大跨度悬索桥钢桁加劲梁的拼装、架设研究提供了参考价值，推动了我国山区钢桁梁悬索桥发展。
        关键词：独塔单跨；地锚式；钢桁梁悬索桥；拼装；架设；顺序
        1.工程概况
        虎跳峡金沙江大桥为主跨766m的独塔单跨地锚式钢桁梁悬索桥，仅在大里程丽江侧设有索塔，小里程侧设有隧道式锚碇代替索塔，全长1017m，是香格里拉至丽江高速公路的控制性工程。钢桁梁跨径为671m，钢桁梁由主桁架、主横桁架、上下平联组成，均采用Q370qD钢材，各杆件之间通过高强螺栓和节点板进行连接。主桁架为带竖腹杆的华伦式结构，由上弦杆、下弦杆、竖腹杆和斜腹杆组成；主横桁架采用单层桁架结构，由上、下横桁及竖、斜腹杆组成；上、下平联均采用K形体系、H型截面。主桁桁高6.0m，桁宽26m，一个标准节段长度11.5m。
        全桥共计59个吊装梁段，自小里程香格里拉侧至大里程丽江侧依次为B1～B59梁段，钢梁杆件共计2468根，节点板共计34430块，高强螺栓共计334396套，节段最大吊装长度为12.5m，最大吊装重量为103t。

        图1 虎跳峡金沙江大桥总体布置图
        2.钢桁梁拼装架设
        钢桁梁杆件数量众多，杆件间均通过高强螺栓和节点板进行连接，一般选择以单根杆件、单个桁片或者单节段为单元进行拼装架设。金沙江大桥地处山区峡谷，高差大，风势急，作业难度高，且桥位下方为旅游公路，若以单根杆件或单个桁片为单元进行架设不仅会造成施工工期延长，还会大大增加高空作业的工作量，对桥上施工人员的人身安全及桥下车辆的通行安全造成极大威胁。故选择在桥位下方上游700米处（桥位正下方边坡不良地质发育，不宜建设场地）建设钢梁拼装场进行整节段拼装，再通过运梁台车运输至桥位下方采用缆索吊机进行吊装架设。
        2.1钢桁梁拼装
        因大、小里程侧钢梁节段朝向并不一致，为避免增加工作量，拼装时分为大、小里程两组拼装线同时进行，每组拼装线均按“1+2”连续匹配拼装，即每轮拼装2个吊装节段，留1个整节段（母梁）作为下一轮次的拼装基准，既可以提高了节段间的拼装精度，又降低了架设阶段的节段间对接难度。
        钢桁梁拼装时为加快拼装速度，同时考虑减少高处作业，降低施工风险，通过理论分析与现场实践对杆件拼装模式及顺序进行了不断优化。拼装时，并不直接在支架或台座上自下而上地进行节段杆件的逐根安装，而是将每个节段划分为下平面、主桁立面、横桁立面等数个吊装单元，将部分杆件预先在拼装场地平面拼装形成一个吊装单元，然后吊装至组装场地竖向组拼为整体，钢梁单元吊装时应多次试吊确定单元重心让对接端稍微向下倾斜，以保证对接方便。组拼时由下而上，先下平面，后主、横桁立面，尽快形成闭合稳定的结构体系，然后安装上平面平联。这样既提高了施工效率，同时加大了地面低处作业量，操作方便，易于控制拼装精度。
        另外，考虑到钢梁节点板板空中对接时，移动困难，钢梁在拼装场拼装及后期架设之前，将对接口节点板预先用螺栓、冲钉拼装在杆件上，以减少架设时的高空作业，确保安全，并加快施工进度。钢梁对接时，只需将未带节点板的待架设钢梁弦杆插入已架设杆件节点板内即可（对接口节点板是安装在前一架设梁段杆件上）。
        钢梁拼装完成，各项技术指标（桁高、桁宽、对角线长度等）验收满足要求进行杆件间高强度螺栓施拧时同样应提前进行观察，确定节点每个板面每颗高强螺栓的施拧顺序，避免出现选择某一板面先施工，该板面部分或者所有高强螺栓施拧完成后会对该节点其他板面的高强螺栓穿入或施拧造成影响，导致必须卸掉已施拧高强螺栓，重新规划施拧顺序，不仅费时费力费料，还影响施工进度。
        总体上为便于应力释放，减小板面变形，高强螺栓施拧还应满足从节点刚度大的部位向不受约束的边缘方向进行，对大节点则应从节点中央沿杆件向四周进行。
        2.2钢桁梁架设
        考虑缆索吊在大里程侧索塔附近存在吊装盲区，不宜选择B57～B59节段作为合龙梁段；且小里程侧B1～B3节段设计位置与山体竖向距离较近，下方边坡陡峭，若作为合梁段，吊装提升时安全风险较大，钢梁易与山体发生碰撞。故以B4和B56节段作为最终合龙段。
        采用缆索吊机由跨中段向岸侧对称架设B5～B55节段，再先于合龙段架设两侧端部节段（B1～B3、B57～B59），最后合龙B4和B56节段。

        钢桁加劲梁的连接形式主要分为铰接法、刚接法及刚铰混合法。铰接法即是钢梁每节段之间通过临时连接件进行铰接，吊装过程中钢梁内部基本无应力产生，但抗风稳定性较差，且钢梁吊装完成接近设计线形后需逐段刚接，工期较长。
        刚接法即是钢梁在吊装至设计位置便与前节段刚接，吊装过程中钢梁刚度大，抗风稳定性强，但因钢梁未达到设计线形，一般需施加外力促使节段间刚接，会在钢梁内部形成较大的装配应力无法释放。
        虎跳峡金沙江大桥结合实际情况采用了较为折中的刚铰混合法，即每两个吊装节段为一大单元，单元内两节段主桁上、下弦杆刚接，各大单元间主桁上弦杆通过临时铰铰接，下弦杆处于自由状态。随节段的逐步吊装及桥面系、二期恒载的施加，钢梁线形越来越接近设计线形，铰接处上弦杆通过监控计算确认后可提前转铰接为刚接，铰接处下弦杆则待开口缩小至设计大小左右时再进行刚接，既有效控制了钢梁应力，又具有较好的抗风稳定性对抗峡谷风。
        3.结论
        目前，山区悬索桥钢桁梁施工技术已较为成熟，如何在不断发展创新新技术的同时根据现有施工技术结合不同桥梁的特点通过合理优化钢桁梁拼装时的杆件连接方式、拼装顺序以及架设时的节段连接方式、吊装顺序，将会对山区钢桁梁悬索桥提高施工效率，控制工程质量，降低钢梁应力起到巨大作用。虎跳峡金沙江大桥钢桁梁的拼装架设施工过程中便通过选择合理的施工顺序节省了大量的成本投入，工期、安全、质量方面也得到了有效保证，为山区悬索桥钢桁梁施工提供了参考。
        参考文献：
        [1]吕治国，山区钢桁梁悬索桥主梁架设方法及应用，城市建设，2010。
        [2]姚进，庄值政，张凤凰，山区悬索桥钢桁架加劲梁安装技术，公路，2013。
        [3]唐颖，史文洁，陶路，王龙，山区大跨度悬索桥钢桁梁施工技术，城市建筑，2015。