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吉林蓝旗松花江大桥单索面牵索挂篮设计与施工技术

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吉林蓝旗松花江大桥单索面牵索挂篮设计与施工技术_第1页
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11、概况 吉林兰旗松花江特大桥主桥为主跨 240m、 边跨 102.5m 的双塔单索面预应力砼斜拉桥见图 1 主梁采用单箱三室断面,箱梁顶宽 27.3m, 梁底宽 18.3m,主梁中心高为 3.05m见图 2 主梁 0#块长为 30m,标准节段长度 6m 重约 370t斜拉索布置在中央分隔带上,锚固在梁 体中箱内的锚梁上,斜拉索采用单索面双排索, 梁上索纵向间距为 6m,两排索横向间距为 1.1m 主梁标准段采用三点走形单索面牵索挂兰 悬臂施工 2、三点走形单索面牵索挂篮特点 2.1 牵索挂篮结构特点 因单索面牵索纵梁仅在梁底中心线设置, 为挂篮走形安全,在主桥箱梁边腹板梁顶设置 顶纵梁用于吊挂牵索挂篮前下横梁外侧顶纵 梁既作为牵索挂篮走形时前端两吊点,又作为 混凝土浇筑时前下横梁两外侧平衡吊点 三点走形单索面牵索挂篮组成除走形系统 外其余结构同其他牵索挂篮详见图 3 2.2 三点走形单索面牵索挂篮设计特点 2.2.1 顶纵梁在施工过程中调整单索面牵索 挂篮两翼缘标高、混凝土浇筑时承担部份荷载 和不平衡荷载在施工过程中挂篮顶纵梁起平 衡作用并通过控制顶纵梁前端吊点初张拉力来控制其施工过程中与斜拉索一起共同承担砼梁 体前端荷载。

2.2.2 牵索挂篮走形过程中,顶纵梁先走行 到位固定后作为挂篮底模平台前吊点走行的承 重梁,吊挂底模平台前端牵索纵梁前端通过 前下横梁吊挂在顶纵梁上的走形筐上,后端牵 索纵梁落在后走行框上,利用顶纵梁前吊点和 牵索纵梁后吊挂框三点吊挂底模平台向前走形 滑移挂篮 2.3 三点走形牵索挂篮优点 该牵索挂篮设计中充分合理地利用顶纵梁 结构,在施工和走形中充分发挥作用,走形时 采用三点走形,结构新颖、合理 3、设计中应重点关注的问题 由于单索面牵索挂篮牵索刚度不断变化, 且牵索索力调整时挂篮标高变化较为明显,因 此牵索挂篮设计计算时应进行空间整体模型计 算,将斜拉索各工况下实际的弹模及牵索挂篮 各杆件实际刚度带入整体模型进行分析分析三点走形单索面牵索挂篮施工技术陈长明陈长明(中铁大桥局集团第二工程有限公司中铁大桥局集团第二工程有限公司 江苏江苏 南京南京 210015210015)摘要:摘要:吉林蓝旗松花江大桥为双塔单索面预应力混凝土斜拉桥,主跨 240m主梁为单箱三室预应力钢筋混凝土箱梁介绍了三点走形单索面牵索挂篮结构特点、设计中应注意的问题、施工工艺和步骤、三点走形原理和操作要点。

关键词:关键词:斜拉桥;单索面;牵索挂篮;施工技术 277.817151.321承台192.0010250277.817设计水位144.00156.321192.3211025024000195.87 图1:桥梁总体布置图待浇梁段超垫超垫超垫抗剪柱牵索纵梁中锚固 11221/2 1--11/2 2--2外模斜拉索500牵索纵梁中吊挂辅助底纵梁后吊挂后下横梁前下横梁辅助底纵梁牵索纵梁后锚固斜拉索后锚固后支腿前支腿已施工梁段图3:挂篮总布置图前走形吊挂框顶纵梁顶纵梁前吊挂前下横梁与牵索纵梁横向交叉处牵索纵梁走形吊挂框牵索锚固超垫3008753802030089617352608930030087560245050305234.72661735图2:主梁标准断面图2中应注意两顶纵梁受力控制和线型控制,确保 顶纵梁和前下横梁受力安全和变形协调;同时 还需对因两顶纵梁传至梁体上的荷载进行横向 分析,确保梁体结构应力安全 4、单索面牵索挂篮施工技术 4.1 主梁施工方案综述 挂篮走行到位后,调整前吊点力将挂篮按 设计标高预抬,绑扎钢筋安装内模,安装斜拉 索并张拉,将挂篮标高预抬至设计位置,浇注 60%梁体混凝土,张拉斜拉索然后浇注剩余混凝 土。

梁体纵向、横向、竖向预应力及斜拉索张 拉后,松开顶纵梁前吊点,前下横梁吊挂在牵 索上;向前滑移挂篮顶纵梁,走行到位并固定; 前下横梁通过吊挂框吊挂在挂篮顶纵梁上;进 行牵索体系转换;然后松开后吊挂,将牵索纵 梁落在走行框上;利用顶纵梁上的两前吊点和 牵索纵梁后吊挂框上的一点,三点向前滑移挂 篮至下一节段继续悬臂施工 4.2 工艺流程 节段主梁牵索挂篮施工步骤见流程图其 主要工序为:挂篮走行、提升到位→标高调整 →钢筋及预应力体系安装→牵索安装并调整标 高→牵索张拉→节段 60%混凝土灌注→牵索张 拉→混凝土养护及拆模板→主梁三向预应力张 拉与压浆→体系转换→挂篮脱模→挂篮前移 4.3 主梁牵索挂篮悬臂施工主要技术措施 4.3.1 挂篮走行前准备工作 梁体纵向、横向、竖向预应力张拉后,松 开顶纵梁前吊点,前下横梁吊挂在牵索上;向 前滑移挂篮顶纵梁,走行到位并固定;前下横 梁通过吊挂框吊挂在挂篮顶纵梁上 进行牵索体系转换;安装好牵索纵梁上的 挂篮走行框,并锚固 然后用千斤顶同步将挂篮前吊点和牵索纵 梁中吊挂均匀同步下放当挂篮下放到走行框 上后(下放高度约 30cm) ,将牵索纵梁落在走 行框上。

4.3.2 牵索挂篮体系转换 梁体预应力张拉完成后,安装弧形梁前端 的千斤顶,通过张拉千斤顶松开弧形梁上的张 拉杆螺母 1,然后将斜拉索锚杯螺母在斜拉索 锚垫板上拧紧,松开千斤顶,取出牵索用的张 拉杆,完成体系转换,塔端将斜拉索按监控张拉至成桥索力完成体系转换体系转换见图 4 4.3.3 挂篮走行 ①、安装好牵索纵梁上的挂篮走行框,并 锚固松开挂兰牵索纵梁中锚固、后锚固、后下横梁吊点,然后用千斤顶同步将挂篮前吊点 和牵索纵梁中吊挂均匀同步下放下放过程中, 前下横梁上的临时吊挂作为保险也同步下放 挂兰靠牵索纵梁走行框和顶纵梁前吊点三点支 撑 ②、当挂篮下放到走行框上后(下放高度 约 20cm) ,将前下横梁吊挂在临时吊挂上,松 开顶纵梁上的前点,同时顶升后横梁反顶装置 处的支撑杆,反顶装置上的支撑杆顶部装有滚 轮,以便挂篮走行时随之滚动,确保后横梁走 行平衡轮顶紧梁体,完成走行前工作 ③、在牵索纵梁顶设置反力座 ④、将挂篮前下横梁吊点重新安装到顶纵 梁走行框上将牵索纵梁走行框清理干净,涂 上一薄层黄油作润滑剂,以减小挂篮走行时摩 阻力在牵索纵梁主桁上各设 2 台 20t 千斤顶, 顶推牵索纵梁向前走行;在顶纵梁上设各设一 台 20t 螺旋千斤顶顶推吊挂走行框,带动前下 横梁向前滑移。

缓慢向前将挂篮走行到位三 点走形牵索挂篮走形照片见图 5.图 5:三点走形单索面牵索挂篮照片图 由于采用千斤顶张拉顶推方式,挂篮走形 平稳,走形方式较为安全、可靠 4.3.4 挂篮提升、定位 挂篮提升前先检查挂篮的中轴线、位置, 基本调整好后,利用挂篮顶纵梁上的前吊点和 牵索纵梁中吊点同步提升挂篮,提升高 0.3m 此时将挂篮中线及偏位调整好后将牵索挂篮中 锚固点锁定,后锚固点暂时不锁然后开始绑 扎钢筋、安装索道管 4.3.5、挂篮前端底模标高设定及挂篮锁定 根据监控单位给定的各节段挂篮到位的底 模标高,利用顶纵梁上的前吊点和牵索纵梁尾 部设置的竖向微调装置通过前端提升、尾部顶 拉绕牵索纵梁中锚固点转动来调节标高由于 标高调节时,斜拉索未安装,为减少挂篮反复 调节,先计算顶纵梁两吊点张拉力与挂篮对应 标高值以及牵索初张拉后挂篮对应抬高值;然 后换算出顶纵梁调整时立模标高,锚固挂篮, 安装斜拉索,进行牵索初张拉,并将顶纵梁上 的两吊点各张拉 145KN,检查挂篮各点标高, 达到监控标高后,灌注混凝土 本牵索挂篮通过施工计算先调整好挂篮并 为牵索预留变形值从而保证了一次调整挂篮标 高到位,工艺先进。

5、斜拉索在弧形梁上的位置的确定 对于斜拉索理论交点距梁底较远的斜拉桥, 其弧形梁的半径将较大,接长张拉杆较长斜 拉索牵索状态锚固在弧形梁上,成桥后锚固在 梁体上,梁体索道管按照成桥状态斜拉索倾角 设置,对于同一根长度较长的斜拉索,在牵索 初张拉力下与成桥后倾角变化较大,通常斜拉 索不能按照一种角度锚固在弧形梁上,否则随张拉杆螺母 2分配梁张拉 杆图 4:体系转换图弧形梁千斤顶撑脚连接套筒张拉杆螺母 13着施工过程中斜拉索索力变化后斜拉索将会在 索道管出口处相碰为解决此难题,国内牵索 挂篮通常在弧形梁上设置锚固点调整装置,通 过调整不同索力状态下锚固点位置来保证其不 与索道管出口相碰,由于斜拉索在张拉受力状 态下调整困难,本牵索挂篮另辟蹊径解决此难 题 通过计算比较选定为浇筑 60%混凝土斜拉 索调索索力梁端倾角从斜拉索锚垫板处向下延 长,通过测量挂篮实际位置得出其在牵索纵梁 弧形梁上的锚固点,然后安装牵引杆并锚固在 弧形梁上,从而保证了牵索张拉杆一次安装到 位,解决了牵索挂篮施工过程中斜拉索与索道 管相碰的技术难题,通过技术措施取消了弧形 梁上锚固点微调改变斜拉索施工过程中倾角的 方法,方便了施工。

实践证明,该工艺措施施工过程中不用调 整斜拉索在弧形梁上的位置,也能保证其在施 工过程中不与索道管相碰,也能保证斜拉索成 桥后居于索道管中心工艺先进 6、关键技术 6.1、顶纵梁前吊点力的控制 施工中通过张拉梁顶纵梁前端设置的精轧 螺纹来调节立模时前下横梁上下游标高,来控 制主梁上下游翼缘及梁底两外侧线型通过两 顶纵梁上的吊杆来解决施工中上下游加载不均 造成挂篮的稳定性 由于该牵索挂篮前端有牵索、顶纵梁前吊 点共同受力,而各点刚度不一,同时也必须控 制顶纵梁上吊点传递至梁体两边腹板上的力, 通过计算,每侧顶纵梁上在混凝土浇筑前,吊 点预张拉 145±50KN,然后与牵索挂篮一起共 同作用,混凝土浇筑过程中不再调整即可满足 施工要求 6.2、单索面牵索挂篮施工中对传于梁体荷 载的分析及控制 由于单索面斜拉桥拉索布置在主桥中心, 施工中后下横梁荷载必须吊挂在边腹板,同时 挂篮顶纵梁荷载也将传递至边腹板,边腹板荷 载通过横梁传递至斜拉索因此必须准确掌握 和控制施工中传于梁体荷载的位置及大小,对 主梁结构进行纵向及横向应力分析方能保证主 梁施工过程中的安全为此,本挂篮设计过程 中将挂篮各支点、锚固点、吊点及挂篮各部件 按照实际结构尺寸进行三维建模,斜拉索按照 实际锚固点及各工况下修正弹性模量模拟,进 行空间整体计算,准确得出各工况下锚固点反 力,及斜拉索各节段需要牵索索力和顶纵梁吊 点控制力。

6.3、单索面牵索挂篮走形稳定技术 本牵索挂篮采用体系转换完成后,顶纵梁 先走形到位并锚固,然后利用顶纵梁吊挂前下 横梁两点,在牵索纵梁底设置牵索纵梁走形框, 三点进行挂篮走形走形方式独特,走形前将 走形框通过张拉精轧螺纹预张拉 80t 将其与梁 体锚固,保证挂篮走形框走形过程中不晃动, 同时通过张拉钢绞线方式走形挂篮,保证了挂 篮走形过程中平稳、快速 6.4、本桥根据不同索长斜拉索安装时及调 索后索力计算出梁端斜拉索倾角,然后选定斜拉索安装倾角从斜拉索锚垫板处向下延长,通 过测量挂篮实际位置得出其在牵索纵梁弧形梁 上的锚固点,然后安装牵引杆并锚固在弧形梁 上,从而保证了牵索张拉杆一次安装到位,解 决了牵索挂篮施工过程中斜拉索与索道管相碰 的技术难题,通过技术措施取消了弧形梁上锚 固点微调改变斜拉索施工过程中倾角的方法, 方便了施工,保证了斜拉索成桥后居于索道管 中心 7、结束语 该牵索挂篮设计中充分合理地利用顶纵梁 结构,在施工和走形中充分发挥作用,走形时 采用三点走形,结构新颖、合理作者简介: 陈长明(1973-)男,高级工 程师, 1997 毕业于武汉交通科技大学交通土 建专业,工学学士(ccmchen@) 。

联系:15869132848 。

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