拉西瓦水电站黄河大桥钢管混凝土拱桥拱肋吊装及裸拱线型控制技术

拉西瓦水电站黄河大桥钢管混凝土拱桥拱肋吊装及裸拱线型控制技术 拱桥拱肋吊装及裸拱线型控制技术 1 2 1 王海良, 聂秋祥, 张浩 ()11 石家庄铁道学院土木工程分院 河北石家庄 050043 ; 21 中铁十九局集团三公司 辽宁辽阳 111000 摘 要 :结合青海省拉西瓦水电站黄河大桥钢管混凝土拱桥的施工实践 ,介绍利用高强钢绞线作扣索 ,塔 、扣架一体 化拱肋吊装及动态调整裸拱线型的三拱肋拱桥施工技术 。 关键词 :塔 、扣架一体化 ;拱肋吊装 ; 动态调整 ; 线型控制 ; 三拱肋拱桥 + () 中图分类号 : U448122 2 文章编号 :1004 2954 200404 0026 03 文献标识码 :B 1 概述2 缆索吊设计 拉西瓦黄河大桥位于黄河上游山岭重丘区 ,桥址 ,缆索吊跨度为 260 m ,缆索吊设 考虑现场实际地形 处黄河河道宽度约为 计最大承重 120 m ,桥型设计为主跨一孔上 380 kN ;主索按 2 组设计 ,每组主索采用 6 根 承式钢管混凝土拱桥 ,边跨为简支预应力 T 形梁桥 , 承重索 ,2 组主索中心间距 14 m ,以保证主索中心间距大 主跨净跨 132 m , 拱轴为悬链线 , 设计净矢高 201308 于最外侧拱肋间间距 ;最大工作垂度 18 m ,垂跨比 :空载m ,矢跨比 1/ 615 ,拱轴系数 m = 1151 。拱桥拱肋分 3 f / L = 1/ 13 、吊重 f / L = 1414 ;两岸主塔高度均为 35 m。 片 ,各片拱肋之间横向中心间距 418 m ,相临拱肋间通 每组主索设 2 副跑车 ,每索的 1 副跑车与另一主索的对应 过 13 道横撑联结 ,主拱肋截面形式为哑铃形 ,每肋由 跑车吊一横梁 ,共设 2 副横梁用于拱肋的吊装 。 2 根直径 100 cm 的钢管和中间缀板组成 ,拱肋总高为缆索吊结构示意见图 1 。 2165 m ,总宽 110 m 。拱肋采用 Q345 E 钢材 , 拱肋钢 板厚度为 :拱脚至 6 号立柱与 5 号立柱中心点处采用 16 mm ,其余段为 12 mm ,拱脚至 6 号立柱与 5 号立柱 中心点处拱肋上下钢管及腹腔内填充 C50 钢纤维混 凝土 ,并在钢管内配置有 <25 钢筋 , 其余段填充 C50 微膨胀素混凝土 。()图 1 缆索吊结构示意 单位 : m 桥梁设计荷载为汽 80 t 级 ,验算荷载为特种平板 2 根 A S TM A416 1860 级钢绞 每段各拱肋均设 挂车 300 t ,人群荷载 3 k Pa ,地震烈度 8 度 。 线作扣索 ,钢绞线与主拱肋联结端为 P 锚 , 通过焊于 ,拱肋安装采用无支架缆索吊装施工 , 按设计要求 主拱肋的扣耳 与 主 拱 肋 联 结 , 扣 耳 构 造 示 意 见 图 2 。 上游 、中游两肋各对应段先在预拼场拼接 ,用缆索吊吊 缆索吊塔架采用 N 型万能杆件 。缆索吊各种索的规 装各段 ,并先进行合龙 ,然后吊装下游拱肋 ,最终实现 格 、性能及安全系数见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 2 。 全桥裸拱的合龙 。全桥纵向分成 9 段 , 最大长 度 21 ) (m ,最大吊装重 350 kN 包括上中游 2 段拱肋,单拱肋 各段长度 、自重见表 1 。 表 1 各单段拱肋长度及自重 1 号段2 号段3 号段4 号段5 号段拱段名称 自重/ kN163146 162109 153123 75103 75 长度/ m161407 211692 201506 10104 10104 收稿日期 :2003 11 27 ( ) 第一作者简介 :王海良 1966 —,男 ,副教授 ,1991 年毕业于西南交通大 学桥隧及结构工程专业 ,工学硕士 。 图 2 扣耳结构 名 称主索牵引索起重索缆风扣 索两肋的合龙段 ,由 2 根横梁上抬 ,通过 2 根横梁的相互 钢丝绳直径/ mm4715 2115 2115 2115 错动将合龙段从北岸第 4 段与南岸第 4 段间的缺口下 每 根 拱 肋 每 212 110 110 110 钢丝直径/ mm段 用 2 根 部抬至设计位置 。为保证上抬合龙段时的安全 ,在合 6 ×37 + 1 6 ×37 + 1 6 ×37 + 1 6 ×37 + 1 钢丝绳型号 AS TMA416 右交右交右交右交 龙段下钢管横梁两侧 ,焊接挡板 ,以限制横梁的移动 ,2 1860 级 高 强 低 松 弛 钢296 296 296 1 430 破断力/ kN 根横梁间用倒链联结为整体 。 绞线 3 5 3 5 安全系数 () 4第 3 片的吊装 6 根循环索4 根走2 索6 根8 根根数与型式 按设计要求 ,在上游 、中游两片拱肋合龙后 ,再吊 3 、4 拱段扣索索鞍布置在塔架 缆索吊主索索鞍及 装第 3 片拱肋 。第 3 片拱肋的吊装用下游一组主索吊 顶层横梁 ,1 、2 段拱肋扣索索鞍布置在塔架中间横梁 装 ,采用原横桥向设置的一根横梁顺桥向布置 ,作为起 上 ,所有索鞍均为轮轴结构 。扣索通过 OV M 单孔锚 吊扁担 ,在吊装第 3 片拱肋前 ,先用缆索吊 、汽车吊将 具直接锚在布设于主地锚的钢横梁上 ,钢横梁有两种 , 中游 、下游拱肋间的横撑焊接与中游拱段 ,然后吊装第分别可以锚固 2 根或 4 根钢绞线 ,每个钢横梁通过埋 3 片拱肋 。由于下游主索中心与第 3 片拱肋的设计位 设在主地锚内的 2 个厚 3 cm 钢板与主地锚连接 ,钢板 置横桥向相差 212 m ,在拱肋吊装到合适的高度后 ,需 与横梁之间设销子 ,以便于张拉钢绞线时横梁可以适 用倒链将拱段横向拉至设计位置 。 当活动 。 4 拱肋线型控制 整个缆索吊装系统共设 2 个 10 t 牵引卷扬机 , 4 个 6 t 起重卷扬机 ,其中 ,2 个牵引卷扬机及 2 个起重 按设计要求 ,拉西瓦黄河大桥在拱肋吊装过程中 , 卷扬机设在北岸 ;另 2 个起重卷扬机布置在南岸 。 1 号拱段直接插入拱座预留孔道内 ,插入深度 60 cm , 吊装过程中 ,拱肋与拱座之间的联结相对较弱 ,可以允 3 拱肋吊装 许拱肋有上下移动 。在吊装过程中 ,塔架会发生顺桥 () 1拱肋的组拼 向变形 ,由于塔 、扣架采用一体化 ,塔架顺桥向变形势 由于场地限制 ,拱肋各段的组拼在南岸施工平台 必影响已挂扣索的索力 ,进而影响已吊各段拱肋的高 上进行 。施工平台由 3 道横桥向混凝土墩组成 ,每个 程 ,而且这种变形很难精确计算 ,考虑到现场以上两方 混凝土墩上铺设由型钢焊接的钢构件 ,钢构件与混凝 面的实际情况 ,拱肋线型控制采用了动态调整技术 。 () 1裸拱线型控制基准 裸拱线型控制主要控制钢土墩之间用螺栓联结 。待拼拱段立放在钢构件上 ,并 管拱肋吊装过程中各控 用倒链将拱肋与钢构件联结在一起 ,拱肋与钢构件之 制点的高程及横向偏位 ,裸拱成拱后的理想轴线高程间设有铁鞋 ,铁鞋与钢构件之间涂上黄油 ,以利于拱肋 应为制造轴线减去空钢管一次成拱的自重挠度 ,裸拱 在钢构件上横移 。拼装完毕的拱肋横移由布设在组拼 线型控制应依此作为安装控制的基准 。 场一侧的卷扬机提供动力 。在组拼过程中 ,一台 25 t 钢管制造轴线按设计给定的预拱度为 : 跨中预拱 汽车吊配合工作 。 度为 0115 m 。在结构分析时 ,制造拱轴线型按考虑预 () 2拱肋的吊装 由于预拼场设在南岸设计拱轴位 拱度后的悬链线布置 ,拱轴系数采用 1151 , 计算矢高 置以下 ,为减少 采用 201632 m 。 吊装北岸拱段时南岸缆风的松 、紧次数 , 先吊装北岸 () 2裸拱悬臂安装各点预调值计算 裸拱在悬臂吊1 、2 、3 段 ,然后吊装南岸前 3 段 ,吊装北岸第 4 段 ,吊 装时各控制点的高程应为各点基准 装南岸第 4 段 ,最后吊装合龙段 。 δ 高程加上实际安装的预调值 在吊装完南岸第 2 段 ,吊装南岸第 3 段 、南岸第 4 δ ( )= d y - d y + d y 1 2 段 、北岸第 4 段 、合龙段时 ,南岸各段缆风影响缆索吊 式中 d y ———骨架一次成拱各点的自重挠度 ; 横梁顺桥向移动 。此时 ,为保证南岸已吊装各段的横 d y ———骨架悬臂安装的累计吊扣挠度 ; 1 向稳定 ,南岸已吊装各段的缆风应交错松 、紧 ,严禁南 () d y ———松扣挠度 解除扣索时挠度。 2 岸已吊装各段缆风全部一次打开 。 骨架一次成拱各点的自重挠度是指骨架合龙且拱 拱桥上游 、中游各拱段先在预拼场焊接横联 ,形成 脚没有完全固结时各点的挠度 ,计算模型分别按空钢 ( ) 管自重作用下的两铰拱 拱脚铰接、空钢管在自重作 整体 ,由缆索吊 2 个横梁吊起 。 () 3合龙段的吊装 ( ) 骨架悬臂安装吊扣挠度为拱肋在悬臂安装各段 段控制点的高程 。在半跨全部吊装完毕后 ,对半跨所 时 ,各控制点的悬臂挠度 ,计算模型为在扣索作用下的 有各控制点进行一次调整 。通过动态调整已吊装各段 悬臂曲梁 。 控制点的高程 ,抵消由于塔 、扣架一体化对扣索索力 、 松扣挠度为空钢管合龙后 ,在各扣点作用一个反拱肋高程的影响 ,避免了由于塔 、扣架变形不易精确计 向索力 ,在反向索力作用下 ,空钢管各点的挠度 ,反向 算的弊端 ,而且简单可行 。 () 索力的大小为合龙时各段的最终索力 。 4温度的考虑 根据各拱段在扣索 、自重作用下应平衡的原则 ,分 设计要求合龙温度为 12,15 ?,控制点高程的测 别计算各个工况下各扣索的张力 。扣索索力计算考虑 量也在合龙温度附近进行 ,以抵消由于温度变化对拱 以下 3 种状态 。肋线型的影响 。 () 第一种状态 待安装段扣索不受力 ,待安装段一 5扣索减小颤振措施 在吊装拱肋时 ,桥址处风力达到 4,5 级 ,扣索长 半自重作用于相临已安装段的端部 ,计算相临已安装 度最大达到 180 m ,如此长钢绞线在风力作用下颤振 各段的扣索索力 。十分明显 ,北岸 3 号段上游内侧扣索由于颤振 ,钢绞线 ,计算已安装各 第二种状态 安装段扣索已受力 在扣耳附近断掉 4 根钢丝 。可见 ,为保证拱肋吊装过 段扣索索力 。 程中的安全 ,减小扣索颤振十分必要 。在现场 ,采用在 扣耳 、扣索索鞍 、锚固横梁处钢绞线两侧加木条作为耗 4 段均已安装完毕 ,作用在第 4 段端 第三种状态 能装置 ,有效地减小了扣索钢绞线的颤振 。在采取此 部一半的合龙段重量时 ,各段扣索索力 。在悬臂阶段 , 措施后 ,没有发生由于钢绞线颤振而引起扣索的断丝 各段之间焊接连接 。因此 ,在计算各段扣索索力时 ,两 现象发生 。 相临拱段间的连接可模拟为固接 。利用 AL GOR 分析 () 6吊装第 3 片时注意事项() 软件计算各段拱肋索力 拱脚按铰接结果见表 3 。 第 3 片拱肋吊装时 ,上游 、中游两片拱肋虽然已经 kN 表 3 各阶段扣索索力 合龙 ,但拱脚处仍没有完全固结 ,为保证在吊装第 3 片 1 号索2 号索3 号索4 号索阶段工作内容 拱肋时不会将其重量过多地施加于已合龙的拱肋 ,在 1 第 1 段安装11719 吊装时应采取相应的措施 。 2 吊第 2 段238 3 14513 15516 现场在吊装第 3 片时 ,先用缆索吊将第 3 片拱肋 第 2 段完成 4 吊第 3 段55185 30618 (各控制点高程控制在设计值 此时 ,第 3 片于第 2 片拱 5 第 3 段完成84183 17216 19118 ) 肋之间的横撑还没有与第 3 片拱肋焊接;然后张拉扣 6 98187 10612 28717 吊第 4 段 索索力至 1/ 2 计算值 ,使缆索吊大钩松一部分 ,测量控 7 第 4 段完成78195 11617 19817 13817 8 吊第 5 段59 12615 11 279 制点高程 ;再拉扣索 ,松大钩 ,通过起重大钩与扣索逐 9 5713 11916 10615 26315 合龙次力的转换 ,将起重大钩受力传递给扣索 。每次测量 各控制点的控制高程基本在计算值附近 ,这样可以保 坐标原点以理论拱轴线的拱顶 ,计算所得部分控 证在吊装第 3 片拱肋时 ,不会对已合龙的上 、中游拱肋 制点竖坐标预调值结果见表 4 。 线型产生过大影响 。 表 4 部分控制点计算预调值 骨架自 成拱理 吊扣 松扣 空管成 X 坐标 Y 坐标 预调值 节点 重挠度 想轴线 挠度 挠度 拱挠度 备注 编号 / m / m / mm / mm / mm / mm / mm / mm 5 结语 拱顶 115 81715 - 01141 285 71549 41254 111803 - 31088 - 01 0 161667 11048 9 71867 8 11056 767 8 11998 31763 51761 21106 8 2 3/ 4L 拉西瓦黄河大桥已于 2002 年 10 月顺利合龙 ,经 331333 41716 5 51276 41721 776 21754 21627 51381 - 01105 3 1/ 4 L 检测 ,裸拱拱肋线型符合设计要求 ,说明项目组所采用 拱脚 201042 3 01554 201042 854 01172 01369 01541 01013 4 66 的塔 、扣架一体化动态调整线型整套技术是可行的 ,拉 西瓦黄河大桥裸拱的顺利合龙 ,为类似桥梁的施工提 注 :成拱理想轴线 = 骨架自重 + Y 坐标 ,空管成拱轴线 = 吊扣挠度 + 松扣挠度 ,预调值 = 骨架自重挠度 - 空管成拱挠度 。 供了有益的经验 。 参考文献 :() 3裸拱动态调整方法 每段拱肋吊装时 ,按计算所给出的高程预调值 ,控 1 向中富. 桥梁施工控制技术M . 北京 :人民交通出版社 ,2001 . 周玉申. 缆索起重机设计M . 北京 :机械出版社 ,1993 . 制各控制点的高程 ,在吊装下一段拱肋时 ,校核已吊装 2 ( ) file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56