姚增峰 刘营 史永亮
【摘要】介绍国内大跨径悬索桥扁平钢箱梁式加劲梁安装施工工艺,钢箱梁的吊装方法及在吊装过程中出现的问题及处理方法。扁平钢箱梁采用单元件及分段结合形式出厂、龙门吊机吊装的施工方案。钢箱梁安装完毕后各项指标均符合设计及规范要求,可供类似大跨径扁平钢箱梁悬索桥施工时作为参考。
【关键词】大跨径悬索桥;扁平钢箱梁;加劲梁
1、引言
扁平钢箱梁结构是由众多纵横加劲和盖板组成的封闭式扁平薄壁箱型结构,梁高与跨径和梁宽相比很小。自从1966年英国的赛文悬索桥第一次采用扁平钢箱梁以来,其抗风性能好、整体性强、线条美观等优点得到了认可,扁平钢箱梁适合于大跨度斜拉桥、悬索桥和拱桥等,尤其在大跨度悬索桥建设中受到越来越多的关注。
随着我国刺激内需政策的进一步深入和我国国力的增强 ,作为重要交通枢纽的大跨悬索桥在我国将大有发展前途。同时,对于扁平钢箱梁式加劲梁架设方法的的研究具有重要意义。
2、架设方法
根据桥梁的线型搭设跨河栈桥,路面搭设临时支架并在支架上部铺设滚轮行走轨道,将加工好的钢箱梁单元段吊装至行走滚轮上并在桥的另一侧安装拖拉用卷扬机等牵引设备,沿桥轴纵向拖拉钢箱梁至预定的位置,通过千斤顶落梁并调整钢箱梁至准确位置后,对钢箱梁进行拼装焊接。
2.1 箱梁节段的运输
钢箱梁单元件及分段在工厂制造好后,结合陆路交通和水路运输,龙门吊机吊装,运至安装场地。其中,海港运输具有明显的优越性,特点是钢箱梁主箱体采用单元件在工厂制作,运输至现场进行安装,既不受道路运输条件限制,也保证了钢箱梁现场整体拼装质量;挑臂及靠近桥墩位置(考虑交通疏导)采用分段在工厂制作,减少了現场拼装工作量,也保证施工区域两侧车辆能顺畅通行;采用龙门吊机吊装,也避免了吊机对箱涵的影响,节约了施工成本。
2.2 箱梁节段的吊装
钢箱梁节段吊装采用的方法有两种,一种为大型浮吊吊装,另一种为桥面步履式起重机吊装。大型浮吊吊装需在钢箱梁吊装前先把节段吊装到位,直接吊装到临时支架上,并调整好钢箱梁节段的平面位置、里程及标高。节段吊装到临时支架后,调整好平面位置,为了使合拢段顺利吊装,待第一节段吊装完后,再将第二节段移到设计位置,并调整好标高。
桥面步履式起重机的吊装,采用桥面步履式吊机进行分节段的吊装,桥面步履式吊机根据钢箱梁的结构进行设计或改装,吊机的前支腿落在钢箱梁的纵横腹板交错处,横向宽度根据钢箱梁的纵向腹板进行设计,后锚根据钢箱梁上的后锚点进行布置,其整机的布置与吊装情况可根据具体实际情况确定。
2.3 主跨加劲梁安装
为防止吊装中风力造成钢箱梁节段的摇摆,在节段上安设抗风缆索,且抗风缆索是由两台轻型电动卷扬机拉紧。钢箱梁临时连接件应在大风来临前临时紧固(含上下口)以保证安全,警报解除后,再松开以方便施工。
为解决无索区梁段超过两次荡移过程中,钢箱梁重量的转换问题,设计了专用的钢箱式扁担梁。扁担梁上端设置两对吊点,靠内侧一对用于与主提升液压千斤顶下部锚固座连接,靠外侧一对吊点用于无索区梁段超过两次荡移时与临时吊索联系;下端也设置一对吊点,用于与纵扁担连接。为完成牵引作业,在散索鞍支墩上设置卷扬式牵引系统提供荡移所需的水平力。
在无索区梁段位置,特设置固定支架作为无索区梁存梁及后期线形调整平台,在固定支架前方,另搭设一移动支架,可横向移动并能与固定支架联成整体,解决短(无)吊索区吊机荡移角度不足的问题。
2.4 边塔处加劲梁安装
主跨箱梁吊装前,主缆在边塔处向下弯,鞍座上承受向下的力,且当整个架梁完成后也是这样。在主跨安装箱梁节段的过程中,边跨主缆越绷越紧,以致在边塔鞍座上出现向上的拉力。如果继续在主跨上进行主梁节段的吊装,这个向上的拉力将会增大到超出允许范围。因此,在主跨加劲梁节段拼装到一定数量后,在每个边塔旁应安装相同节段。
鉴于缆载吊机在主缆上的行走效率低、荡移作业时间长,为此可设置高矮支架结合牵引卷扬机、移位器等装置的移梁、存梁构造以及临时吊索等装置,以减少吊机荡移次数与提高行走效率。
摆动式吊装法可在边塔旁吊起箱梁节段,最后向岸边移动到安装处与吊索相连。
2.5 焊接
在安装工作开始时,加劲扁平钢箱梁呈现向上弯曲的现象,箱梁节段之间的接缝上面闭合,而下面会张开几公分的缝隙。随着安装工作继续不断地进行,主缆会逐渐接近其最终的几何线性,箱梁节段间的剩余缝隙也都能闭合,电焊工作就可逐一进行。
扁平钢箱梁标高精调好后,即刻焊上马板进行定位,焊接前,应将焊缝两侧20~30mm范围内的铁锈、油污、预涂底漆打磨干净,露出金属光泽,并对焊接区域进行打磨。焊接时,先用手工电弧焊接焊一层底,再用埋弧自动焊焊完剩下层数的焊缝,埋弧自动焊焊接过程中不宜断弧,如有断弧则必须将停弧处刨成1:5的斜坡并搭接50mm施焊,焊后应将搭接处修磨匀顺。多层焊的每一道焊完后必须及时将熔渣及缺陷清除干净,彻底清除药皮、熔渣、焊瘤等焊接缺陷。
3、架设时注意事项
1)在施工中,按设计的匹配件进行安装时,要控制外腹板的错台,通过调整匹配件的位置,尽量减少错台的数值,使外腹板的错台在可校正的范围内(25mm),而后再采用千斤顶校正。
2)确保节段施工时钢箱梁内纵腹板的刚度,对空腹式结构的纵腹板上进行临时加劲。
3)当一个节段的底板组合单元件组焊完毕后,切割一端余量,再组装相邻的下一节段底板组合单元件;焊接时组焊完该节段,再继续组焊相邻的节段。
4)每节段顶板上设置有节段的纵横基准线和标高控制点,采用全站仪确定节段纵、横基准线及用水准仪确定标高。
5)钢箱梁线型既有竖曲线又有预拱度,因此架设钢箱梁栈桥的搭设线型应该与钢箱梁制造的线型保持一致。钢箱梁到达设计位置后,采用千斤顶精确调整横纵向位置及高程。
4、结语
通过对扁平钢箱梁式加劲梁架设方法进行研究,采用钢箱梁节段卸船运输、转运、吊装及焊接等工艺,解决了施工难题,实现了工艺创新,提高了施工进度。为大跨径悬索桥钢箱梁安装技术提供了借鉴和参考。
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建筑工程技术与设计2014年33期