浅谈天保湾大桥中承式钢桁架拱桥的施工控制重点--中国期刊网

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浅谈天保湾大桥中承式钢桁架拱桥的施工控制重点

发表时间：2020/12/11 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张彬1 袁彬2 邹瑞3

[导读] 摘要：随着天府新区的不断发展，市政基础设施也不断地加大，大跨径兼景观效果的桥梁相继在锦江上兴建，锦江生态带整治项目（二期）-天保湾大桥就是其中的一座，该桥为中承式钢桁架拱桥，主跨为单跨230米，桥梁设计不仅考虑车行、人行交通功能，还兼备景观效果，为天府新区锦江生态带增添了一道亮丽的彩虹。

        1.身份证号码：63010319820228xxxx；2.身份证号码：51030419830529xxxx；
        3.身份证号码：51012219800331xxxx；
        四川省兴旺建设工程项目管理有限公司四川成都 610000
        摘要：随着天府新区的不断发展，市政基础设施也不断地加大，大跨径兼景观效果的桥梁相继在锦江上兴建，锦江生态带整治项目（二期）-天保湾大桥就是其中的一座，该桥为中承式钢桁架拱桥，主跨为单跨230米，桥梁设计不仅考虑车行、人行交通功能，还兼备景观效果，为天府新区锦江生态带增添了一道亮丽的彩虹。本次主要就钢桁架主梁、拱脚连接铰、全断面焊接型钢桁架拱及体系转换等施工主要控制重点进行阐述。
        关键词：钢桁架主梁及拱脚连接铰；全断面焊接型钢桁架拱；体系转换；
        1、项目概况
        天保湾大桥是天府新区锦江生态带整治项目（二期）建设中的一座，项目位于天府新区沈阳路西段，西接益州大道，东连天府大道南段，是锦江片区接入天府大道的重要通道，其建设为进一步加强该片区与天府新区核心区的联系，完善区域路网，带动片区锦江两岸的协同发展起到基础性作用。项目全长880米，其中桥梁长589m（主桥长230m，西引桥长207m，东引桥长152m），主桥为跨径230m的钢桁架拱桥，主桥桥面宽度43.5m，设双向六车道的机动车道，两侧各设3.5m非机动车道和3.5m人行道，主梁采用正交异性桥面板钢梁，主拱采用全断面焊接型矩形钢箱截面桁架拱，桁架拱连接采用“K”字撑连接。桥头堡采用高度抽象的“竹笋”造型，大桥拱圈采用“中国红”，桥头堡采用米黄色的整体配色方案。
        1.1主梁采用正交异性桥面板钢梁，材质采用Q345D，钢梁共划分为主纵梁段、桥面段、翼缘段、端横梁段，由工厂进行单元件预制，现场搭设支架平台进行吊安，采取全熔透焊接等工艺焊成整体。
        1.2拱脚连接铰采用耐蚀合金铸钢ZG310-570，铰支座设计为竖向承载力55000KN，锚固水平承载力为竖向承载力的45%，横桥向承载力2000KN，设计摩擦系数0.05，设计横桥向位移±10mm，铰支由连接座、上摇、下摇、滑动套、预埋板、端面板、套筒、锚杆组成，其中滑动套采用新材料高力黄铜润滑材料。
        1.3桥梁桁架拱采用矩形箱型截面，钢材采用Q345D，顶、底板采用34mm钢板，腹板采用30mm钢板，由工厂进行单元件预制，现场搭设支架进行吊安，采取全熔透焊接等工艺。
        1.4本桥共设16对32根吊杆，其中桥头两端为Φ165mm规格的刚性吊杆，剩余为GJ15-37填充型环氧涂层钢铰线吊杆，整个吊杆共分为拉杆、上下端叉耳、销轴、吊索锚具、调节套管5部分，吊杆初张最大索力为1910KN，成桥最大索力为2190KN。

        2、施工要点
        2.1拱脚连接铰
        拱脚连接铰是整个主桥最关键部位之一，安装定位精度要求较高。拱脚预埋件的施工直接影响到拱脚的安装精度，因此拱脚预埋件采取二次施工的方式，即先浇筑拱座混凝土（预留出锚杆及预埋板的位置），后灌浆的施工工艺。
        拱脚预埋件主要施工流程为：测量定位→支架安装→预埋灌浆管安装→支座混凝土浇筑→预埋件安装→灌浆，预埋灌浆管选用长2.3m的Φ200钢管（壁厚6mm），每根灌浆管由Φ50钢管（壁厚3.8mm）连通。灌浆管下端使用钢板焊接封闭，灌浆管连通共设置三排，分别在底部和中部及上部20cm处设置。在最底部设计进浆管引出拱座混凝土，最高点设置出浆孔。在拱座斜面预留10cm深预埋板安装槽，尺寸与预埋板尺寸一致。安装预埋板之前在预留槽内设置钢筋支架，用于预埋板在拱座斜面上支撑。回填灌浆料选用套筒专用灌浆料，灌浆材料由最底部进浆孔灌入，从最顶部出浆孔流出后即灌浆完成。

        2.2钢桁架拱肋
        步骤一：预埋拱脚铰座
        步骤二：进行支架安装，支架分配梁顶部调节短管与拱肋接触面与拱肋线性一致。
        步骤三：拱肋构件散件吊装，先吊装下弦杆，拱肋分段之间采用临时连接件固定。
        步骤四：腹杆的安装，腹杆测量定位，采用临时连接件连接，并用支撑杆加强。
        步骤五：上弦杆的安装，同理采用临时连接件与弦杆、腹杆连接。
        步骤六：A1～A6拱肋节段在桥面卧拼，形成上下弦整体分段，受空间影响，采取上下游拱肋先后拼装，先后吊装。
        步骤七：同理依次从两边向拱顶合拢。合拢段预留余量，在吊装合拢段前，测量合拢长度，根据实际切割余量，合拢段吊装时机选择在清晨，避免温度变化的影响；同时在最短的时间进行定位、测量、调整、焊接。
        步骤八：安装风撑，从跨两侧向中间安装，安装时机可根据拱肋分段安装进度来跟进。拱肋分段上下游通过风撑连接成整体后才能安装下截段。
        步骤九：拱肋支架拆除，安装吊杆并张拉完成体系转换。

        控制重点：
        1．拱肋现场安装精度的控制，根据设计图纸提供的基准温度下的理论尺寸，考虑环境条件、施工焊缝收缩和结构受力端的压缩量等影响因素确定拱肋节段的制作尺寸，并按要求进行预拼，吊安前首先由第三方监测单位给出线型指令，根据指令数据进行吊安及临时连接，环缝焊接前由施工、监理、第三方监测单位共同复测，每一施工阶段都做好永久性的记录。记录包括测量记录、日期、时间和环境温度、桥面实际荷载、桥面线形、桥梁轴线以及施工过程的调整情况。测量工作在气温及梁体温度较为恒定的状态下完成，以尽量减少温度变化对测量结果的影响。
        2．焊接控制重点，根据本桥结构设计特点和相关规范要求，选取了12种典型焊接型式，按接头分为对接接头、全熔透角接头、部分熔透角接头、贴角焊缝角接头4种接头形式（如图一），根据焊接方法及相关参数（如图二）进行试板的制作，并对其焊接评定进行专家论证，为现场的焊接工作给出指导性文件。
        接头型式及接头部位表

        （图一）
        对接焊缝焊接方法及相关参数

        （图二）
        熔透角接焊缝焊接方法及相关参数

        （图二）
        部分熔透角接焊缝焊接方法及相关参数

        （图二）
        贴角焊缝焊接方法及相关参数

        （图二）
        2.3体系转换
        吊杆初张时采用200吨双千斤顶+扁担索夹和长丝杆进行张拉，成桥调索采用YCW200B千斤顶进行调索张拉。根据设计文件和监控指令进行张拉，张拉顺序为D7、D8→D6、D9→D5、D10→D4、D11→D3、D12→D2、D13→D1、D14→G1、G2，吊杆张拉时采用4点对称同步张拉。

        吊杆安装及张拉：
        步骤一、材料及设备的准备工作，起重吊装辅助系统安装
        步骤二、上下端叉耳及销轴的安装
        步骤三、吊杆上端锚头吊装及吊杆下端锚具安装
        步骤四、吊杆张拉施工并锚固
        步骤五、进行吊杆吊索
        控制重点：吊杆的张拉及监控。由于主梁自重及桥面荷载先通过梁体传给吊杆，再传递给拱肋，最后传到桥墩上，而吊杆的不同施工加载顺序会对吊杆的均匀受力造成一定影响，因此如不对各施工阶段吊杆进行随时调整和现场的实时监控，将会造成局部吊杆杆力增大，弹性变形过大，从而导致梁体变形，直接影响拱肋线型和桥梁的使用。
        吊杆内力张拉顺序为：
        第一阶段（初张拉索力）：全桥主梁合龙后，根据设计文件和监控指令，按照设计顺序及张拉力，张拉顺序为D7、D8→D6、D9→D5、D10→D4、D11→D3、D12→D2、D13→D1、D14→G1、G2，吊杆张拉时采用4点对称同步张拉。
        第二阶段（全桥调索）：桥面二期荷载施工完成后，根据设计控制参数及监控指令参数进行最后一次调整吊杆内力和主梁的线形至设计要求值（该阶段只对不符合设计要求的吊杆进行调整，已满足设计要求的不做调整）。
        3.结束语
        中承式钢桁架拱桥是工程建设广泛使用的结构类型，针对本桥梁做好主梁、拱脚连接铰、全断面焊接型钢桁架拱及体系转换的重点把控，才能保证结构安全、保证达到运营安全。
        参考文献：
        [1] 《板桁组合结构受力分析》    作者：魏民
        [2] 《高速铁路正交异性整体钢桥面结构形式、受力性能和设计计算方法研究》   作者：罗如登
        [3] 《变曲率竖曲线钢—混凝土组合连续梁负弯矩区施工过程仿真分析及控制》   作者：薛楚渤
        [4] 《论桥面板维修加固》        作者：张芹
        [5] 《美国钢结构设计手册（下册）：钢桥部分》       作者：布洛肯布洛夫（美）麦里特（美）主编