钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工.pdf

第 卷第 期 年 月常 州 工 学 院 学 报 .:./.收稿日期:作者简介:梁蛟()男河北保定人工程师.主要研究方向为桥梁施工钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工梁蛟(中铁十八局集团第四工程有限公司天津)摘要:为探讨钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工要点结合小砩桥实际情况分析了钢箱梁及索塔安装施工的重难点 实践得出钢结构斜拉桥工程结构复杂施工难度大采取履带吊联合顶推平台的方法并加强线形控制和焊接质量及索塔施工的控制可保证施工任务顺利高效地完成关键词:钢结构斜拉桥钢箱梁顶推索塔中图分类号:.文献标志码:文章编号:()(.):.:引言钢箱梁及索塔安装施工是钢结构斜拉桥工程施工建设的重难点 徐兴国指出钢箱梁具有结构复杂、跨度大、吊重大等特点需围绕钢箱梁施工质量和线形控制等关键工序开展对应的技术研究 目前钢结构斜拉桥工程施工中多采取的方法为:钢结构在工厂预制生产运输到施工现场之后进行吊装、组拼、焊接再在顶推平台上进行顶推施工逐步完成钢结构斜拉桥工程任务 此种施工技术对各细节、各环节都有很高的要求需要结合工程特点和现场实际情况采取有针对性的安装施工技术才能更好地保证施工质量 基于此开展钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工的分析研究就显得尤为必要 工程概述小砩桥桥梁总长左幅.、右幅.主桥左幅跨径布置 ()、右幅跨径布置 ()主跨采用独塔斜拉长 ()钢箱梁常州工学院学报 年整幅设置桥面宽 梁高.两侧的辅助跨钢箱梁为、随道路中心线采用分幅断面设计每幅桥宽.斜拉桥索塔顺桥向为双柱变截面孤线形形似双手击掌横桥向为一字型 索塔高 上塔柱高 采用钢结构下塔柱高 采用钢筋混凝土结构 河水常水位约.流速为./冲刷深度为 桥址位于澄潭江河漫滩河流阶地地貌主要分布为第四系全新统冲洪积层以圆砾、卵石为主河床较稳定 重难点和解决方法分析小砩桥位于嵊州市丽湖片区丽湖大道上根据规划丽湖片区要形成“两横两纵”的干路网结构属于城市主干路上的重要节点 索塔为钢索塔高度大最大吊重达到.钢箱梁采用步履顶推法施工桥面竖向纵坡为.最大的高度差达到 节段设置了预拱度线形控制难度大 钢箱梁及索塔安装施工属于危险性比较高的工程项目难点和解决方法如下:一是钢索塔的体积比较大解决对策为在厂内分段预制现场吊装拼接二是索塔重量大不具备整体吊装的条件解决方法为采取大吨位塔吊进行分节段吊装三是钢箱梁重量大无法进行整体安装解决方法为顶推安装四是钢箱梁焊接质量控制难度大解决方法为做好焊接材料的选择及焊接前的准备工作确定合适的焊接工艺参数加强全焊缝的质量检测 钢箱梁及索塔安装施工.合理划分阶段和单元案例工程规模比较大不具备整体安装条件只能进行分节段安装但为保证钢箱梁的整体性最大限度地减少焊缝将梁端纵向划分成 个节段具体情况如图 所示图 中 、为辅助跨梁段直接在工厂预制后拼装运输到施工现场后运用支架法进行安装 到 主跨梁段板单元运送至现场后分幅顶推单独吊装中横梁钢箱梁节段图 钢箱梁节段划分图在现场顶推平台上组拼为保证整体线形采用 节段整体焊接焊接完成验收后顶推主跨节段分 个顶推轮次.选择合适的安装设备为满足钢箱梁及索塔安装施工的要求需要选择合适的机械设备由于本工程斜拉桥主梁采用分体式钢箱梁断面主跨两个箱体中间用横向联系梁连接辅助跨箱体平面上随路中线横向距离逐渐拉大不设置横向联系梁 钢梁单个箱体为扁平闭口流线型钢箱单箱双室钢箱梁全宽 梁高.梁顶设 的横坡梁底为水平 单个箱体底宽为.箱顶宽为.塔高度大重新优化分节后单节最大质量为.鉴于本工程特点拼装平台处采用 台 履带吊进行板单元吊装辅助跨节段采用 汽车吊进行吊装横梁采用 汽车吊进行吊装索塔采用大吨位塔吊分节段安装顶推设备需要具有一定的竖向调节能力(不小于 )和水平纠偏能力(不小于.)本工程采用 步履顶推设备进行顶推 步履顶推设备是由步履顶推器、液压系统、同步控制系统等组成的独立完整的液压顶升平移装置具有承载能力大、调整精度高、操作方便、适应性强、性能优良等特点吊耳需要布设在横隔板结构处的面板上在每个分段上对称布设 只吊耳 案例工程钢索塔节段最大的重量为 则每个吊耳的承受力不超过.第 期梁蛟:钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工依据节段结构形式节段吊装通过四绳起吊节段吊耳围绕节段重心对称布设钢丝绳与水平夹角控制在 单根钢丝绳的拉力以最重的起吊节段计算公式如下:()()式中:为节段重量()为起吊钢丝绳的根数(根)为起吊钢丝绳与水平最小夹角()综合安全系数取 倍最小破断拉力 ()根据建筑施工起重吊装安全技术规范()选用直径 的钢丝绳其抗拉强度为 最小破断拉力可以达到 满足节段吊装的使用要求.顶推施工本工程顶推施工平台立柱采用直径 厚度 的钢管主梁采用 拼 工字钢拼装胎架垫梁采用 型钢支架连接体系采用 槽钢及连接钢板组成 拼装平台基础断面采用.的 砼条形基础顶推支墩基础断面采用.的 砼扩大基础拼装平台高.平面图如图 所示图 拼装平台平面图针对钢箱梁重量大无法进行整体安装的问题在搭设顶推施工平台时为保证钢箱梁安装能够顺利进行具体的安装施工步骤如下:第 步按照设计图纸安装顶推施工平台、运梁通道、顶推支架、导梁等为正式顶推施工做好准备 在顶推平台上安装 和 步履在支墩上安装 步履第 步通过履带吊将制作好的板单元吊装到施工平台上并布置线形胎架进行 及导梁的拼装第 步进行左幅第一次顶推后先和 临时支墩接触再顶推到 临时墩上但需要留出不小于 的空间导梁需要悬挑出 为右幅顶推创造良好的条件重复左幅顶推方法 左右两幅交替顶推一幅顶推一幅拼装可有效提升顶推的速度 第 轮顶推如图 所示第 轮拼装完毕如图 所示图 第 轮顶推图图 第 轮拼装完毕示意图第 步修改平台胎架模板调整模板标高使之与第 轮匹配左幅第 轮在施工平台上拼装同时调整到设计线形 左幅第 轮顶推导梁到达临时墩越过墩施工平台留出长 的拼装位置重新修改胎架标高右幅同左幅交替施工第 步第 轮箱梁在平台上拼装由于纵坡原因第 轮比第一轮高.通过修改胎架立柱增加高度拼装过程中严格执行线形监控指令保证全桥线形 左幅第 轮顶推导梁到达临时墩施工平台留出长 的拼装位置重新修改胎架标高右幅同左幅交替施工第 步第 轮箱梁在平台上拼装拼装完毕后进行顶推顶推到导梁越过 临时墩第 轮箱梁在平台上拼装拼装完毕后进行顶推顶推至导梁到达 永久墩开始拆除导梁第 步第 轮继续顶推直至达到落梁位置此时在施工平台上拼装第 轮拼装完毕后利用三维千斤顶进行落梁辅助跨节段运送节段到现场利用 汽车吊开始吊装墩和墩墩和墩之间的节段 和 为合龙段加 余量 通过 汽车吊吊装中横梁及合龙段中横梁吊装时常州工学院学报 年吊机站位在跨河通道上合龙段吊装同其他辅助跨节段 主跨顶推完毕后如图 所示图 主跨顶推完毕示意图(单位:)在进行钢箱梁拼装时需要加强线形控制主要是按照设计提供的预拱度值在拼装平台上科学合理地调整胎架支点高程以保证钢箱梁安装后的线形能够达到预拱度的设计要求 此外在钢箱梁顶推中线形也要合理控制主要按照施工监控单位指令进行施工线形控制本工程钢箱梁在顶推安装施工中纵向和横向如果超过设计及时使用千斤顶进行纠偏处理.索塔节段安装索塔节段吊装采用 动臂塔吊 范围内起重 可满足工况要求 塔吊标准节与梁外缘距离 便于塔吊安拆 塔吊采用桩基承台基础索塔节段在工厂预制完成后运输到施工现场用塔吊进行吊装节段在厂内根据设计线形制作全胎架在胎架上组装预拼具体预拼操作时在每个相邻节段上焊接与之相匹配的构件(见图)上下节段的匹配件通过冲钉销连接、固定从而保证索塔的线形 塔节的安装、固定、焊接等操作全部在塔身中完成 当塔节固定完成后及时对焊缝进行焊接为保证焊接的质量在正式焊接前用码板将焊缝固定防止焊缝在焊接过程中变形影响线形标准图 索塔节段匹配件设置图 焊接方法为保障焊接质量需要对焊接过程进行全面控制 在正式焊接之前需要做好技术交底选择高水平的焊接操作人员做好焊接材料、器材的准备工作 以保证焊接操作能够连续不断的进行 焊接材料必须有出场质量保证书和进场复检报告 在焊接施工中焊接部位、焊接材料、焊接方法如表 所示表 焊接部位、焊接材料和焊接方法焊接部位焊接方法焊接材料钢箱梁顶板纵向和横向对接焊缝打底焊道实心焊丝 气体保护焊直径.的填充焊道埋弧自动焊 腹板对接焊缝实心焊丝 气体保护焊直径.的底板横向对接焊缝实心焊丝 气体保护焊直径.的桥面附属设施焊缝实心焊丝 气体保护焊直径.的定位焊和返修焊缝焊条手工电弧焊直径 的 在整个焊接操作中每位焊接人员必须严格执行焊接工艺中的相关规定严禁私自更改焊接参数、焊接顺序、焊接方向等 焊接环境相对湿度不应超过 温度不能低于 在贴陶质衬垫之前需要将焊缝及其 范围内油漆、铁锈、水分等全部清理干净衬垫中心线对准焊缝间隙中心将衬垫粘贴牢固完成衬垫粘贴后需要及时焊接打底焊道为避免发生缩孔问题熄弧时需要回焊 将弧坑引出焊道接头焊接速度要快若发生缩孔缺陷应及时清除缩孔再重新第 期梁蛟:钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工施焊为保证钢结构斜拉桥工程的总体质量焊接完成之后需要利用超声波探伤仪和 射线进行无损检查判断焊缝中是否存在裂纹、未熔合、未焊透缺陷 具体的焊缝无损检测范围、质量等级、检验等级如表 所示表 焊缝无损检测范围、质量等级和检验等级表焊缝名称焊缝质量等级探伤方法检验等级探伤比例探伤部位检验标准纵向和横向对接焊缝级超声波焊缝全长/级 射线以十字接头为中心直径 /对接焊缝产品试板级超声波焊缝全长/.索塔施工控制为确保索塔施工质量需做以下施工监测:一是主梁标高监测 沿桥纵向用精密水准仪测试 个主梁节段断面标高在每个主梁上布设 个测点每一工况均进行标高测试 由于测量精度可能受到日照的影响测量时间最好选在一天中温度变化最小的时候(即日出之前)或者通过多次测量找到日照对高程的影响规律以便消除日照对测量精度的影响二是索塔变形监测 做好各阶段各工况前后索塔沿桥轴线方向的位移及塔形测量三是对主梁轴线位置及其截面尺寸进行测量四是主梁应力、索塔应力监测 采用钢弦式应变计对位于塔根部附近和跨中的主梁测试截面及位于其根部索塔测试截面进行监测 监测时间选在每次斜拉索张拉后 结论结合工程实例本文分析了钢结构斜拉桥工程钢箱梁及索塔安装施工情况 分析得出钢箱梁及索塔安装是钢结构斜拉桥工程施工的重点和难点如钢索塔的体积比较大、索塔重量大、钢箱梁重量大、钢箱梁焊接质量控制难度大 这些重难点的存在会对施工进度、质量以及安全造成重大的影响 在小砩桥施工中针对这些重难点采取了分节分段施工、顶推施工、加强焊接质量和焊缝检测的方法并做好索塔施工控制确保施工任务高效、有序的完成可为同类工程提供借鉴参考文献徐兴国.西江特大桥混合梁斜拉桥钢箱梁架设关键技术.铁道建筑技术():.张倩.双塔双索面斜拉桥钢箱梁安装技术研究.中国水能及电气化():.杨红兵闫荥伟.浅谈大跨度钢箱梁顶推施工技术方案分析.科技与创新():.左雁彭云涌万小龙.场地受限条件简支钢箱梁不等跨顶推对策及受力分析.中外公路():.何科.独塔斜拉桥钢箱梁计算与分析.城市道桥与防洪():.马琼锋严小卫.超宽混合梁斜拉桥钢箱梁悬臂拼装施工关键技术.中外公路():.柳士伟王海海李华清等.中央双索面斜拉桥索塔区梁段安装技术.公路交通科技(应用技术版)():.徐志学.大跨径公路斜拉桥钢箱梁施工技术分析.交通世界():.责任编辑:刘景平