大瑞铁路怒江特大桥钢桁拱多杆件合龙施工技术研究

(中铁十八局集团第二工程有限公司，河北 唐山 064000)

近年来，我国建成了多座大跨钢桁拱桥,虽然这种类型桥梁有众多优点，但拱梁合龙施工时调整难度大,精度难以保证[1-5]。鉴于此,本文以具有世界级建设难度的大瑞铁路怒江特大桥建设为背景,对钢桁拱桥拱梁合龙技术进行研究,以提高合龙安全性和合龙精度。

1 工程概况

怒江特大桥受地形影响，全桥布置为连续钢混结合梁+连续钢箱梁+连续钢混结合梁，桥梁全长1024.2m。合龙口位于主拱圈中央竖杆靠瑞丽侧节间，由8根主弦杆、4根斜腹杆、2根上平联斜杆以及2根下平联组成(空间结构见图1，杆件统计见表1)。怒江特大桥处于亚热带湿润季风气候区，温暖湿润，雨量充沛，夏季长而炎热。

图1 合龙段空间结构

表1 合龙段杆件统计

2 关键施工工艺与温度影响分析

2.1 合龙段施工准备

2.1.1 温度及线形监控数据统计分析

根据项目施工组织安排，对2017年全年温度变化进行统计(10月温度曲线见图2，11月温度曲线见图3，12月温度曲线见图4)。

图2 2017年10月温度曲线

图3 2017年11月温度曲线

图4 2017年12月温度曲线

根据数据分析，10月0—7时温度较为恒定，变化区间为16～24℃。11月0—7时温度较为恒定，变化区间为11～17℃。12月0—8时温度较为恒定，变化区间为8～17℃。数据分析对比后确定0—7时为温度基本较为恒定时段，可作为2018年11月合龙恒温时段参考温度。

2.1.2 合龙前温度数据统计分析

绘制2018年8月、9月温度曲线(见图5、图6)。

图5 2018年8月温度曲线

图6 2018年9月温度曲线

根据数据分析，2018年8月温度恒定区段为0—7时，温度变化区间为23～26℃；2018年9月温度恒定区段为1—8时，温度变化区间为22～26℃。根据以上数据可得出：一天当中温度变化范围为：0—7时温度存在变低，且变化范围不大；7—12时温度显著升高；12—16时温度持续升高，在16时左右达到最高；16—20时温度显著降低；20—22时温度持续降低；22—0时温度降低趋于稳定。一天当中温差在0—7时变化小且稳定。

2.2 温度对拱圈线形影响分析

根据所确定的温度时段，组织测量人员对相应时段进行测量，并对测量结果进行分析，以确定该时段温度变化对钢桁拱测量结果的影响(测量结果见表2),据测量数据进行统计分析。

表2 温度对杆件坐标影响统计

2.3 合龙段杆件加工

2.3.1 合龙节间主桁斜腹杆的制造

怒江特大桥合龙节间主桁腹杆为工型结构(见图7)，在确定其制作长度前，必须根据四片主桁不同的测量尺寸“L上”和“L下”进行电脑放样，确定出斜向距离S、斜腹杆与下弦的夹角“α1”及斜腹杆与上弦的夹角“α2”，完成M(S)E19E20和M(S)A18A19杆件的斜腹杆接头孔群的加工，完成斜腹杆长度的配切及孔群加工。合龙节间主桁斜腹杆在制作时拟采用杆件一端预留工艺量的制作工艺，以后孔法施工，保证制作长度及制作质量。合龙节间主桁斜腹杆的制作技术措施与普通工型腹杆的控制措施一致，此处仅介绍其长度和钻孔精度的保证措施。

图7 合龙节间主桁斜腹杆制作工艺

2.3.2 合龙节间平联斜撑的制造

怒江特大桥合龙节间平联斜撑为箱形结构(见图8)，在确定其制作长度前，必须根据主桁上弦、下弦不同的测量尺寸“L1”和“L2”(以合龙段下弦为例)进行电脑放样，确定出斜向距离S1和S2以及平联斜撑与主桁杆件的夹角α1、α2、α3、α4，完成平联斜撑连接处接头板孔群的加工，完成斜平联斜撑长度的配切及孔群加工。合龙节间平联斜撑在制作时拟采用杆件一端预留工艺量的制作工艺，以后孔法施工，保证制作长度及制作质量。合龙节间平联斜撑的制作技术措施与普通平联斜撑的控制措施一致，此处仅介绍其长度和钻孔精度的保证措施。

图8 合龙节间平联斜撑制作工艺

3 合龙段杆件安装关键技术

合龙按先内侧合龙再外侧合龙的工艺，即“先内后外、先上后下、依次安装”顺序施工。

3.1 合龙节间杆件存放

根据合龙节间的结构组成及特点，整体吊装顺序按上述要求执行，但为了保证吊装作业的顺利完成，在吊装主桁下弦杆合龙段前必须先将主桁上弦合龙段及上平联斜杆起吊至8号墩扣塔上方的临时存放平台进行存放(见图9)。

图9 8号扣塔临时存放平台布置示意图

3.2 合龙段主弦杆安装方法

3.2.1 合龙段主弦杆安装地面准备工作

图10 吊装用吊具示意图

在小里程20号、大里程19号节间弦杆吊装时，将合龙段外侧底面拼接板临时锁定同步吊装(见图10、图11)；并将内侧拼接板(除顶面的外)安装到弦杆端部相应位置缩到槽口内部，利用螺栓临时固定，内箱顶面拼接板先放在内箱底面拼接板上。在地面上将合龙外侧顶部及左右两侧的拼接板安装至设计的位置，一起吊装。

图11 弦杆姿态调整装置示意图

在以上工作准备完成后，开始对合龙段进行吊装。合龙段杆件吊装主要有两种形式：上弦杆、上平联、斜腹杆，采用缆索吊机吊挂扁担梁再吊挂杆件；下弦杆采用缆索吊机吊挂扁担梁再抬吊件。具体做法如下：吊装前先将扁担梁吊点调整至设计位置，扁担梁吊点位置对应杆件统计表如下：单个弦杆设置4个吊点，吊耳均采用主拱弦杆的吊耳；吊耳安装好后，利用缆索起重机和扁担梁将杆件起吊悬空，再利用数显角度测量仪和手拉葫芦进行角度调整，将杆件自转角调整至3.6578°后起吊进行安装。

3.2.2 合龙段弦杆安装施工方法

合龙段上弦弦杆长度为4.77m，单重仅为25.2t，采用单个扁担梁进行吊装，将拼接板形成倒U形口(无外侧底面拼接板)放入20号节间接头(见图12)。

图12 合龙段上弦吊装时拼接板安装示意图

杆件吊装就位后，开始安装拼接板，每个面内侧拼接板为3块小板，需3名操作人员合力加上链条葫芦辅助完成安装。拼接板安装步骤如下：

a.3名操作人员通过弦杆底面人洞进入拱箱内部，利用吊耳处螺栓挂链条葫芦移动内侧顶面拼接板，拖到一定位置后，利用链条葫芦将拼接板提到一定高度，再通过2人合力将拼接板举到安装位置，孔位对上后，第3人立即上螺栓固定。

b.利用链条葫芦将内侧底面拼接板拉至安装位置，利用螺栓固定。

c.将内侧侧面拼接板的固定螺栓取下，取螺栓过程中操作人员需将板件抬住，防止板件由于内倾角度倾覆而造成危害；螺栓取出后，操作人员将板件立放在拱肋底板(靠上侧放于加劲板)，再通过链条葫芦将板件拖至合适位置，拖拽过程中操作人员需将板件抵住，防止板件由于内倾角度发生倾覆。以上工作完成后，操作人员将板件抬起。

3.2.3 合龙段平联斜杆安装施工方法

上平联斜杆长11.69m,重6.5t。下平联斜杆长12.08m,重7.3t。采用辅钩吊装。捆绑方式见图13。

图13 合龙段平联斜杆吊装示意图

4 结 语

大瑞铁路怒江特大桥采用温度配切法合龙，为合龙提供时间保障，同时，采取系列辅助措施，保证主桥中跨顺利合龙，避免主梁之间焊缝定位精度受温度影响大，减少合龙过程中受温度的影响。施工过程中制定详细的合龙施工步骤及分工表，最终实现悬臂施工与合龙之间各道工序有序、紧密衔接，确保温度变化及焊缝定位精度均处于允许误差范围内，实现主拱圈高精度合龙。