钢箱拱肋安装施工技术

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1、钢箱拱肋安装施工技术内容提要：秦汉大道灞河桥是全国现有桥面最宽（53.5m）的系杆拱桥，本文全面介绍了钢 箱拱肋在吊装大跨度情况下的的安装施工技术，为类似拱肋安装施工提供参考和借鉴。关键词：钢箱拱肋安装技术1.工程概况及关键技术1.1.工程概述秦汉大道灞河桥工程位于西安国际港务区内部路网“五横”之一的东风路上，跨灞河， 桥梁东西走向，全长505.3m，桥面全宽53.5m，总计14跨。图-01单组拱肋结构示意图秦汉大道灞河桥由主桥和东西两侧引桥构成。 其中东西两侧引桥上部结构各为2联预应力混凝 土梁，跨径对称布置；主桥上部结构采用2跨半 中承式连续系杆拱桥，跨径布置为：2X89.25m二 178

2、.5m；主桥横向布置4道连续系梁，纵向2跨 布置24道吊杆横梁和5道墩顶横梁，系梁、横 梁均采用现浇预应力混凝土；主桥横向每跨布置 4棉钢箱拱肋，共计8棉钢箱拱肋，2棉拱肋为 一组，间距10.5米，设横撑；组与组之间拱肋 敞开式布置，间距18.5米，不设横撑。拱肋截 面采用钢箱截面，每棉拱肋由两端的拱脚拱肋和 主拱肋组成。1.2. 地形地貌及水文情况秦汉大道灞河桥工程地处灞河下游，工程地貌为河床及漫滩，地形平缓开阔。勘探揭露， 场地内地层自上而下依次由第四季全新统人工填土、冲湖积冲填土、冲洪积砂砾及上更新统 冲洪积粉质粘土、砂砾和中更新统冲积粉质粘土、中粗砂组成。灞河属渭河一级支流，属雨 水补

3、给性河流。灞河已辟为生态园，设有多级梯级橡胶坝。1.3. 施工关键技术每棉主拱肋钢箱总重135T，设计分解为5个节段，最重节段（中幅主拱肋）自重达30T， 中墩主拱肋距离桥面边沿宽度为18.5m，中幅主拱肋距离桥面高度为19m，河床地面距桥面 高度约14m。综合工程安全、质量、进度、经济等多方面的比选考虑，并参考多位专家的指 导建议，通过安全技术数据计算，确定在桥的两侧河床滩漫上支立350T的汽车起重机进行 钢箱拱肋安装施工，安装中系梁主拱肋时吊装跨度仍然有24m，安装中系梁主拱肋的吊装高 度最高达到33m。同时具有如此大的吊装自重、吊装跨度、吊装高度，在国内系杆拱桥梁施 工中非常罕见，因此钢

4、箱拱肋安装施工技术成了本工程施工关键技术之一，主要包括钢箱拱 肋节段吊装、定位及焊接。1.4. 现场实地勘察情况（1）根据现场实际情况，选择在降雨稀少的季节，在灞河漫滩上支立吊车，进行钢箱 拱肋的安装施工。（2）场地措施： 将下游橡胶坝的闸门提升并把水放干，同时保持上游橡胶坝继续蓄水； 安排人员进行汛情警示值班； 对进场道路和施工现场进行换填硬化。2. 施工准备2.1. 人员准备：根据吊装工程量和确保吊装安全的要求，合理的配置施工人员，并做到职责清晰、分工 明确、指令通畅。特种作业人员须持证上岗。2.2. 空钢箱拱肋准备：加工及预拼:通过招投标选定合格的专业加工生产商，在厂家加工制做钢箱拱肋节

5、段， 并编号，在定型台座上进行安装预拼，保证工地端口的对合精度，且达到设计及规范合格要 求。由第三方进行100%无损焊缝检测，合格后才能准许装车出厂。运输：按照施工部署进度要求，安排钢箱拱肋节段有序地运输进场，平稳地卸放在吊 点附近，并做好标记。定线标记：节段吊装前，在节段上标示里程基准线、标高基准线、端口控制线（退后 50mm划线）、钢箱拱肋中心线（顶板、底板上都标示）。2.3. 辅材准备：根据安装进度要求，辅助材料分批进场。2.4. 电力准备：现场安装1台S-500KVA变压器，备用1台TZH-100KW柴油发电机，能满足 高峰用电需求。2.5. 拱脚拱肋安装：先将定位支架与支座预埋钢板进

6、行固接，再定位拱脚拱肋，拱脚拱肋与 定位支架焊接固接并在侧面加适当的骨架支撑。2.6. 支架准备：埋设地锚、安装临时支撑架，并在吊装前进行复测，确保高程、里程及支撑架状态满足 吊装要求。支撑体系安装施工 格构柱支架预埋件与系梁浇筑同步施工。 临时支架底部采用四块规格均为400mmX 400mmX 20mm钢板，柱脚与系梁上的预埋件固接。 临时支架调节：采用调节段与液压千斤顶进行，主要用于钢梁吊装时调节钢梁标高和安装图-02单组拱肋临时支撑体系示意图结束后进行钢梁卸载。调节段高度为500mm左右。2.7. 吊装设备准备：选用350T汽车吊，并按照标记站位，见图-07。3. 钢箱拱肋的安装施工3.

7、1钢箱拱肋吊装：施工部署本桥主体结构施工部署为先梁后拱。即先完成主桥系、横梁砼浇筑并张拉系梁纵向N3、 N4钢束，再按照横桥向先中系梁后边系梁的吊装顺序，进行主桥主拱肋8棉钢箱主拱肋的 安装。纵桥向每棉拱肋吊装分两步进行，即：先安装边幅节段，后安装中幅节段合拢。边幅节段吊装拱肋节段运输到安装点后，由有丰富经验的的起重工指挥起吊。在吊耳挂钢丝绳（连接 倒链），用1台350T汽车吊起吊，通过倒链慢慢调整拱肋的空中姿态，缓慢地移至接头处， 使其与先前安装的节段（或拱脚拱肋）接头处对接板吻合，然后测量拱肋端头处的标高及轴 线位置，通过可调底座和倒链逐步调整标高和轴线位置，达标后将拱肋与支架临时焊接定位

8、， 缓慢放松吊点，使拱肋完全由支架支撑。用同样的方法完成其他拱肋边幅节段的安装。中幅节段合拢吊装中幅节段的合拢吊装应选择在环境温度10150C时进行。在拱肋合拢前，对已安装的 拱肋进行精确测量，并根据需要进行温度修正，选择温度稳定时实施合拢。合拢时，现将两 端的边幅拱肋适当抬高，再缓慢将中幅节段下放，缓慢靠近接头，直至准确合拢。测量人员 立即测量，并根据测量结果调整拱轴线，直至符合要求为止。然后焊接连接，放松吊点，撤 走起重机。图-03边幅拱肋吊装图-04中幅拱肋合拢节段吊装3.2测量控制图-05拱肋测量定位点布置图图-06调节与标记 图-07吊车站位图测量定位点设置每个拱肋节段上布置8个测量

9、定位点，在拱肋节段装制造时冲眼并涂红油漆作为标示。 见图05。测量布署根据设计院给定的坐标点和高程控点、钢拱肋节段尺寸，支撑体系定位、标高，以及每 一分段定位轴线及标高，编制出详细的测量任务书，结合土建施工进行详细的测量复核和定 位。线形控制拱肋节段安装定位以测量坐标为基准。采用全站仪控制拱肋节段平面坐标位置和高程来 精确定位。组拼过程中，采用轴线和高程双控，按设计要求设置预拱度。3.3.拱肋定位拱肋吊装前，将拱肋所对应的标高及拱肋中轴线引到支架上的双拼工字钢上，做好标 记，见图-06；调整定位前将临时固定用的连接钢板割除，使拱肋呈可活动状态。当拱肋的测控点调整到距离设计值偏差在15mm以内时

10、，采用连接钢板与支架临时固 结。3.4微调校对：对测控点采用全站仪精确测量其三维方向的偏差值，并进行统计汇总，有针对性的进行 微调到位。轴线方向偏差，采用在拱肋侧边槽钢上安装千斤顶，侧向调节到位；标高有偏差，采用在拱肋两侧安装千斤顶，同时调节到位；里程上有偏差，如需向拱中部调节，在拱脚安装千斤顶进行顶推到位；如需向拱底方 向调节则采用活络螺丝回拉到位；上下口轴线方向偏差，对于高的一边用连接钢板将拱的一边与工字钢固定，另一端用 千斤顶上推调平到位。调整结束后，对各监控点测量，满足定位要求后立即加固，安排节段连接施焊。4. 节段施焊拱肋焊接用的焊材均已材质复验，并附有有资质的检测单位出具的检验合格

11、报告:CO2 气体保护焊，焊材采用四川大西洋CHT-711，? 1.2mm。焊接施工 所有焊接作业必须由持有有效合格操作证件的施焊人员进行操作。 钢箱拱肋焊接采用CO2气体保护焊，节段接头采用对称焊。 拱肋合拢焊接需在符合设计合拢温度10150C时进行。 焊接操作时设置遮风棚等避风措施，以避免焊缝出现焊坑、气孔等缺陷。焊缝检测：焊缝外观质量要求成型美观、整齐，尺寸符合设计和工艺要求，做到无裂纹、无气孔、 无夹渣、无焊瘤、无弧坑等焊接缺陷。焊接完成24小时后，报请建设单位安排第三方检测 单位对所有钢箱拱肋节段接头焊缝进行100%无损伤超声波探伤检查，并出具合格报告。5. 验算分析5.1 .拱肋安

12、装吊耳的选用图-08吊耳示意图拱肋安装吊耳设置在拱肋顶板上，与纵向加劲和横隔板结构相交位置对应。查起重机 械安全规程(GB6067-85)，各拱肋均设置4个吊耳，单个吊耳的允许负荷取30吨力。5.2.支架校核支撑体系体系结构形式&50D图-10格构柱平面图图-09格构柱正、侧面示意图图-11格构柱脚示意图临时支撑采用钢管格构柱形式，主肢采用219mmX6mm的Q235钢管，截面采用1.6X 2.5米，宽度方向为横桥方向，格构柱钢管主肢与系梁间通过预埋钢板固接。支架高1017.5 米。支架横撑采用L75X8的角钢，间距2.5米；顶部承重横梁采用H300X300X 12X 12并 与主肢钢管焊接，

13、在承重横梁上设置调梁千斤顶和标高调整垫块。同一截面上的两格构柱间用20槽钢连接，加强横向稳定性。支架受力验算分析钢拱肋分段重约30吨，单个拱肋分段由四点支撑，各支点平均承重约7.5吨，在拱肋 标高调节过程，极端情况单个支点可能承重15吨。运用SAP2000软件建立计算模型，模型 计算高度取为10m和17.5m，柱脚与系梁固接，按固接考虑，分别在柱顶处于单个自由端和 和横向用20a槽钢固结连接时进行受力分析，验算各荷载工况下支架的最大应力比和最大位 移，钢管格构柱支架强度满足要求，支架顶部位移在可控制范围以内，横向稳定。点1和4各加15吨力工况（支架高17.5米）柱脚与系梁固接，按固接考虑，柱顶

14、按自由端考虑。图-13变形图图-12加载图图-14应力比图图-15加载图图-16变形图点1和4各加15吨力，下沉约3mm，主肢最大应力比0.270，横撑最大应力比0.035, 最大支座反力约21吨。横桥向位移约17mm，需有相应的约束。点1和4各加15吨力工况（双支架高17.5米），两支架格构柱顶端横桥向用20a 槽钢刚性连接，即把工况2的格构柱顶端进行了连接。图-17空钢箱横截面图横桥向的两支架间用20a槽钢连接后，支架的横桥向位移由17mm降到了 5mm。支架整体稳定性计算（依据钢结构设计规范GB 50017-2003）以17.5米高的钢管格构柱为例，各缀条不参与计算截面面积：A0=160

15、.598cm2弱轴惯性矩：I2=1036943.538cm4惯性半径：i2= V （I2：S） e80.5cm确定值:钢管格构柱柱长17.5m，按一端固定，另一端自由计算：入=p Xl0：i=2X 17.5：0.805o43.5，查表 C-2, =0.882。钢管格构柱承重按300kN(30吨力)考虑，稳定性计算如下：荷载按动载考虑：N=1.2X32+1.4X300=458.4KNa =N：(里 XA0)=458.4KN： (0.882X 160.598cm2) 3.24KN/cm2=32.4N/mm2f=205N/mm2 稳定性满足要求。5.4. 拱肋结构安装变形校核拱肋截面如图-17,截面惯性矩：I=7894192cm4拱肋分段长：l=16.5m拱肋每米重约：q=1.75t/m17.5KN/m弹性模量：E=2.06X1011N/m2拱肋分段安装时按水平简支梁计算，跨中最大位移Fmax=-5XqXl4： (384XEXI)=-5X 17500X 16.54： (384X2.06X 1011 X0.078994192)=-1.04mm在施工允许范围内。5