斜拉桥双套拱主塔整体提升技术

戴日红

(深圳高速公路股份有限公司,广东深圳 518026)

1 工程概况

某大桥钢箱梁双套拱斜拉桥主桥采用双套拱斜拉桥形式,主体结构包括双套拱塔和桥面钢箱梁两大结构体系。双套拱塔分为主、副塔,整体成倒U型,主副塔之间通过钢拉杆连接,由下至上设置26道400mm×600mm矩形装饰横撑。主副塔共设16对斜拉索,主跨钢箱梁上索距9m。其总体结构如图1所示。

图1 双套拱斜拉桥总体结构图

2 施工方案可行性分析

2.1 主塔、副塔竖转提升条件分析

本工程钢结构主塔、副塔均为倒U型结构,其中主塔高73.6 m,重约700 t,副塔高61.7m,重约400 t。由于其特殊的结构造型及现场施工条件的限制,主副塔的安装无法采用常规吊装施工的方法完成。若将钢塔整体在现场桥面进行平面整体拼装,在钢塔底部设置转动绞,然后利用“超大型液压同步提升技术”,先利用提升塔架将主塔同步提升竖转到位;再在主塔上设置提升设施,将副塔同步提升竖转到位。此种安装法将大大降低安装施工难度,于质量、安全和工期等均有利。

2.2 液压提升主塔

在靠近主塔桥墩侧设置门式塔架,将主塔在其平转位置投影线上进行整体拼装。完成整体预拼的主塔在其根部与塔座采用铰链定位,提升门架上设置液压提升器,通过钢绞线与主塔上对应位置的地锚连接,同步牵引将主塔起搬,直至主塔转至设计位置,最后焊接根部焊缝。

2.3 液压提升副塔

将副塔在其平转位置投影线上进行整体拼装,在已经同步竖转到位、底部转角已焊接好的主塔上设置液压提升器,通过钢绞线与副塔上对应位置的地锚连接,利用主塔起搬副塔,直至副塔转至设计位置,焊接根部焊缝。主、副塔竖转到位后,安装双塔之间的横撑以及斜拉索具等。

2.4 方案优越性

本工程中钢塔结构采用超大型构件液压同步提升施工技术进行安装,具有如下的优点:钢塔结构在地面整体拼装,便于使用机械化焊接作业,不但施工效率高,便于安全控制焊接质量和装配精度及检测精度容易得到保证;采用“超大型构件液压同步提升施工技术”吊装钢塔,技术成熟;采用液压提升竖转吊装,将高空作业量降至最少,加之液压整体提升作业相对时间较短,能够有效保证钢塔的安装工期;液压同步提升设备设施体积、重量较小,机动能力强,倒运和安装方便。

3 液压提升原理

3.1 液压提升技术原理

“液压同步提升技术”采用液压提升器作为提升机具,柔性钢绞线作为承重索具。液压提升器为穿芯式结构,以钢绞线作为提升索具,有着安全、可靠、承重件自身重量轻、运输安装方便、中间不必镶接等一系列独特优点。液压提升器两端的楔型锚具具有单向自锁作用,当锚具工作(紧)时,会自动锁紧钢绞线;锚具不工作(松)时,放开钢绞线,钢绞线可上下活动。一个流程为液压提升器一个行程,当液压提升器周期重复动作时,被提升重物则一步步向前移动。液压提升过程见图2。

图2 液压提升过程示意图

3.2 液压同步提升施工技术特点

通过提升设备扩展组合,提升重量、跨度、面积不受限制;采用柔性索具承重。只要有合理的承重吊点,提升高度不受限制;液压提升器锚具具有逆向运动自锁性,使提升过程十分安全,并且构件可以在提升过程中的任意位置长期可靠锁定;液压提升器通过液压回路驱动,动作过程中加速度极小,对被提升构件及提升承载结构几乎无附加动荷载;液压提升设备体积小、自重轻、承载能力大,特别适宜于在狭小空间或室内进行大吨位构件牵引提升安装;设备自动化程度高,操作方便灵活,安全性好,可靠性高,使用面广,通用性强。

4 主、副钢塔安装流程

设置门式塔架→拼装主塔→主塔的竖转→主塔锁定固结→拼装副塔→主塔上设置提升上吊点提升副塔→副塔提升竖转→副塔锁定固结→安装主、副塔间的横撑,使之形成稳定体系→拆除主、副塔的提升设施→主、副塔竖转提升安装完毕。详细过程如下:

1)在靠近主塔桥墩侧位置设置门式塔架。

2)将主塔在其平转位置投影线上按照设计要求进行整体拼装和焊接。

3)在搭设好的门式塔架平衡梁上设置竖转提升器和后拉稳定索具。主塔的竖转提升设备通过钢绞线与拼装好的主塔上的提升下吊具连接,稳定索与后拉锚点连接,建立好各提升设备间管路、线路连接。

4)设备连接完毕后,结构件及提升设备等全面检查。

5)门式塔架顶部提升竖转设备与后部稳定索交替分级加载,密切同步配合,准备提升竖转主塔。

6)分级加载完毕,即主塔竖转提升离开拼装塔架后,暂停提升,全面检查各设备运行情况及结构件稳定情况。

7)检查运行情况等正常,继续竖转提升主塔。在提升过程中,架设经纬仪测量塔架顶部,应使门式塔架水平位移保持在设计允许的范围内。

8)主塔提升竖转至接近设计位置后,暂停,微调提升点,使主塔处于设计位置,提升设备锁定、暂停,使主塔保持姿态不变。

9)进行主塔底部铰接处的补焊固结作业。

10)将副塔在其平转位置投影线上进行整体拼装,按照设计要求进行拼装和焊接。

11)在主塔上设置提升上吊点,通过钢绞线与副塔下吊点连接,主塔后拉稳定索(锚点为桥梁拉索孔),以减小提升竖转副塔时主塔的水平分力;建立各提升设备间管路、线路连接。

12)依竖转主塔时的工序,分级加载副塔提升器,稳定索具则无需预张紧,同时监测主塔吊点处的水平位移,使之小于计算所允许的范围内。

13)副塔提升竖转至接近设计位置后,暂停,微调提升点,使副塔处于设计位置,提升设备锁定、暂停,使副塔保持姿态不变。

14)进行副塔底部铰接处的补焊作业。

15)安装主、副塔间的横撑,使之形成稳定体系。

16)拆除主、副塔的提升设施。

5 结语

双套拱斜拉桥是一种新型的桥梁结构形式,本文介绍的“地面拼装、整体竖转提升”施工技术,具有一定的技术先进性和工艺合理性。运用液压提升系统进行拉索拱塔提升安装,简便易行、安全可靠,施工工艺合理可行,为同类型结构施工提供一种新的途径,具有一定的参考价值。

[1]杨 明,黄 侨,陈晓强,等.双套拱斜拉桥拱塔竖转提升测控技术[J].桥梁建设,2010(4).

[2]王 峰,周 舵,袁登祥.双套钢拱塔竖向翻转施工技术应用[J].天津建设科技,2010(4).

[3]陈 杰,陈春阳.宜兴荆邑大桥双套拱塔液压同步竖转提升施工[J].施工技术,2010,39(2):51-53.