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1、 总第217期交 通 科 技Serial No. 2172006年第4期Transportation Science 而 若将主索设在桥下,则增加很大的工程量,且很难 实施。经过综合比选,决定采用竖向转体施工。2竖向转体施工设计及计算2. 1总体布置及计算 在10、11、12号主墩墩顶设扣索塔架,扣塔跟 墩顶均固接,通过通风缆和后风缆将三塔架连为 一体。后风缆及锚索锚固在边跨直线段上,在边墩和箱梁边跨直线段间设临时竖向预应力。钢管 拱节段由边跨的提升站上桥,由梁面运梁车运至 待架位置,由梁面活动龙门吊定点架设。两孔同 时在梁面上架设,一孔竖转合龙完成后再竖转另 一孔。总体布置见图2所示。图2主
2、桥钢管拱竖转施工总体布置图 (单位:m)整体计算采用平面杆系单元建立结构纵向模型,钢管拱肋的全部重量为3 400 t ,转体过程中结构动力系数取1. 25。上弦杆最大压应力为92. 7 MPa ,最大拉应力为130. 0 MPa ;下弦杆最大压应力为158. 1 MPa ,最大拉应力为30. 3 MPa ;腹杆最大压应力为130. 3 MPa ,最大拉应力为124. 6 MPa。主梁在转体施工过程中未出现拉应力,且压应力最大为19. 13 MPa ,安全系数为2. 27。2. 2 本桥拱肋竖转的特点(1)同一跨的两个半跨拱的拱顶段在梁面支撑架上是重叠的,因此拱肋节段的拼装和竖转均是有次序的。重
3、叠在中跨拱肋段上的边跨拱顶部分最后安装,竖转时先竖转边跨拱肋,后竖转中跨拱肋。(2)由于拱肋节段的梁面运输和架拱龙门吊机的走行,横撑包括拱肋支撑架的横向平联安装也有一定的次序,即架拱吊机的架设顺序和活动范围均自两端向跨中,最后在跨中拆除。(3)钢管拱为两跨先后合龙,因此中塔架的前后扣索分别为两孔拱的竖转承担扣索和锚索的作用。在竖转第二孔时,第一孔的侧跨的扣锚索仍然不能解除以提拱后锚力。因此无论千斤顶还是扣锚索系统实际都是按两孔同时竖转配备的。2. 3 扣索塔架和缆风设计扣索塔架设在11、12、13号墩墩顶0号块上,是竖转系统的重要承重结构,主要承受自重、 扣锚索力、 缆风力以及风力等荷载。总的
4、竖向力为16 000 kN ,允许的不平衡水平力为300 kN。塔架采用万能杆件设计,总高58 m ,横桥向立柱宽14 m ,纵桥向为变截面,底部与梁顶面固接。缆风系统由通风缆和后风缆组成。通风缆由2组4根直径48 mm钢丝绳组成,两端分别锚固于11、13号墩塔顶,并在12号墩塔架顶与塔固结;后风缆由2组4根直径48 mm钢丝绳组成,设在2个边跨,固定端锚固于10、14号墩墩顶梁面上,张拉端在11、13号墩塔顶。后缆风初拉力350 kN ,通风缆初张力310 kN。塔架用塔吊安装,拼装完毕安装通风缆和后风缆,并张拉到设计吨位,形成整体。由于塔架底部固结,整个系统的纵桥向不平衡水平力由塔架和缆风
5、共同承受。在竖转过程中同步调整锚索索力与扣索的水平力相等,并严格控制塔顶偏位。2. 4 梁面固定式提升站钢管拱节段船运至工地后,直接经提升站上桥。提升站共2座,分别设在11、13号墩的边跨侧。提升站采用万能杆件设计,吊重800 kN ,为悬臂结构,并有横移大梁。龙门吊高约10 m ,净跨28 m ,立柱柱脚固结于梁面。由于半跨7个拱肋节段长度相差不大,因此横移大梁上的吊点设计为固定式,两吊点中心距为16 m。最大受力时52006年第4期 李军堂王东辉:宜昌长江特大桥钢管拱竖向转体施工设计悬臂端变形30 mm ,后端单侧柱脚受拉120 kN。2. 5 拱肋支撑架 支撑架由万能杆件和部分新制钢结构
6、组拼而 成,与砼箱梁顶面固接,支架顶面安装型钢梁及钢管拱肋调整设施。较高的支架在纵桥向设置联结 系,横桥向也设有临时联结系。2. 6 架拱龙门吊机 架拱吊机为特殊设计的双悬臂异型龙门吊 机,其横桥向的尺寸受2个因素制约:外缘受制于上下游钢管拱肋的净距,内缘又要让梁面运梁车 及拱肋节段通过。采用万能杆件和部分新制杆件 设计,横桥向主吊点吊重800 kN ,纵桥向辅吊点 吊重100 kN ,负责安装部分横撑。4个立柱底部 各配重20 t ,空载走行,定点起吊。起吊时另一侧的柱脚与砼梁面间用导链对拉。2. 7 扣锚索及竖转系统 每条拱肋有2组竖转扣索。1、2号扣索前端 分别锚于主拱肋约L/4和L/2
7、处。锚索与扣索相 对应,也采用2组,锚固端通过预应力锚固在箱梁直线段上。竖转扣锚索均为 15. 24钢绞线。1号扣索采用3 - 1415. 24钢绞线(单侧,以下 同) ,2号扣索采用2 - 1315. 24钢绞线,安全系 数均为2. 5。扣锚索锚固端均采用挤压P型锚。 扣索采用电脑控制的液压同步连续千斤顶张拉,锚索用普通千斤顶张拉。扣锚索在塔顶用分配梁 相连,张拉端均设在塔顶,采用吊挂法张拉。 目前国内已采用竖向转体施工的几座桥,包 括丫髻沙大桥1,西梧州桂江三桥2,京杭运河特 大桥均采用塔顶索鞍系统,即前端扣索绕过塔顶索鞍后在另一侧的下方张拉。此法的优点是操作 系统都在下面,便于操作;缺点
8、是由于在竖转过程 中,扣索的夹角是变化的,因而扣塔要承受较大的 不平衡水平力,需设置强大的缆风系统,扣塔架也 做得比较强大。这种扣锚索分设、 塔顶单独张拉的竖转体系的优点是受力明确,扣锚索都设千斤 顶控制,可有效控制塔顶的不平衡水平力,减小了 缆风和塔架的规模;缺点是要增加千斤顶的数量。2. 8 后锚固系统 边跨直线段的实体部分较短,只有1. 6 m。锚固点处总力为16 000 kN ,在边墩支点会出现3 500 kN理论负反力,因此在边墩顶部的5 m实 心段预埋钢绞线,对边墩和梁体间施加4 680 kN 竖向预应力。后锚索锚固段也是采用钢绞线,锚 固端设在梁端部,张拉端设在主梁顶面上。该锚固
9、预应力和后锚索及后缆风间通过锚梁连接。为 避免由于锚固预应力过大而对梁体产生大的拉应 力,锚固钢绞线采用分次张拉的方式。3 拱肋竖转施工步骤(1)张拉后风缆和通风缆至设计吨位。 (2)安装11、12号墩塔架的扣、 锚索系统。12号墩的锚索利用1213号墩的扣索。(3)同步分级张拉11号墩塔架两侧扣锚索至拱肋脱离支架为止。中间分次对拱肋、 扣索塔 架、 扣锚索力及后锚点进行应力和变形测试,并对 各个部位进行检查。按照每次张拉10 % ,扣锚索 水平力相等的原则进行。(4)继续同步张拉,直至竖转到一定标高,拆除12号墩侧半跨拱肋上的临时架拱支架。 (5)同步分级张拉12号墩塔架两侧扣锚索,使拱肋脱
10、架。(6)先后同步分级张拉11、12号墩塔架两侧扣锚索,竖转到设计位置。(7)利用2号扣索调整线型,吊装合龙段,并焊接。 (8)安装13号墩塔架的扣锚索系统,将11号墩的连续千斤顶倒至13号墩主跨铡。按(3)(7)的步骤竖转第二孔。(9)两孔扣锚索上的千斤顶同步分级放松,同步拆除三塔的扣锚索。竖转完成后,补焊转铰处的弦管,浇筑拱脚二 期混凝土,拱肋成无铰拱结构,压注钢管混凝土, 待混凝土达到设计强度后,安装张拉吊杆,铺装桥面及其他附属设施,调整吊杆索力。4结语随着计算机控制的液压连续提升技术的发 展,大吨位整体提升或下放技术有了长足的进步,同时也促进了桥梁施工技术的发展,竖转施工将 会越来越之泛地应用。目前宜昌桥正在进行主梁 悬臂施工,上部竖转方案已通过专家论证,即将进 入实施阶段。参考文献1 徐升桥,尹浩辉1 丫髻沙大桥的设计与施工J 1 铁道标准设计,2000(5) :921612 宋祥武1 桂江三桥钢管拱竖转施工技术J 1 铁道标准设计,2001 ,21(1) :2022216李军堂王东辉:宜昌长江特大桥钢管拱竖向转体施工设计 2006年第4期
