機(jī)械工程師論文刊發(fā)淺析鋼—混凝土組合拱橋施

　　摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了拱橋的負(fù)角度豎轉(zhuǎn)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，以重慶市萬盛區(qū)藻渡河光明大橋施工為背景工程，對(duì)鋼-混凝土組合拱橋在山區(qū)峽谷地形施工中使用負(fù)角度豎轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行闡述，并結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)采用負(fù)角度豎轉(zhuǎn)技術(shù)的適用范圍進(jìn)行探討，為同類工程施工提供參考。

　　關(guān)鍵詞：橋梁;負(fù)角度;豎轉(zhuǎn)

　　前言

　　豎轉(zhuǎn)施工在國內(nèi)拱橋建設(shè)中已有很多應(yīng)用實(shí)例，大多數(shù)都是提升豎轉(zhuǎn)或平轉(zhuǎn)，對(duì)于一般的溝谷、淺水河溝或季節(jié)性河流，常采用搭設(shè)支架組拼或現(xiàn)澆拱肋，然后再提升豎轉(zhuǎn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。當(dāng)橋位處于陡坡、峽谷、深溝或水流湍急的溝谷地形中，無法搭設(shè)支架或支架費(fèi)用較大時(shí)，采用豎向拼裝、負(fù)角度豎轉(zhuǎn)就顯得更加適用和經(jīng)濟(jì)。

　　1 工程概況

　　光明大橋位于重慶市萬盛區(qū)關(guān)壩鎮(zhèn)，是萬盛區(qū)連接趕水—貴州桐梓的出境路上跨越藻渡河的橋梁。光明大橋橋型布置為：0.96(橋臺(tái))+8.65(引橋)+75.0(鋼箱混凝土組合拱)+6.5(引橋)+4.2m(橋臺(tái))，全長(zhǎng)99.59m，寬12.5m。主橋?yàn)閮艨鐝?5m的鋼箱混凝土組合拱，凈矢高12.5m，矢跨比1/6，拱軸系數(shù)為1.756，鋼箱拱肋肋間凈距5.8m，拱肋區(qū)段鋼箱高1.8m，跨中區(qū)段鋼箱高1.45m，鋼箱寬1.2m;鋼箱箱壁厚12mm(跨中區(qū)段底板壁厚16mm)。主拱砼頂板厚40cm，板寬1.2m。鋼板材質(zhì)為Q345C，共重約120T。橋位區(qū)兩岸屬丘陵區(qū)構(gòu)造剝蝕地貌，地形起伏較大，地面高程在333.23～367.91m，相對(duì)高差34.68 m。圖1為光明大橋豎轉(zhuǎn)施工總體布置圖。

　　圖1 豎轉(zhuǎn)施工總體布置圖

　　2 施工工序介紹

　　拱肋具體轉(zhuǎn)體方案如圖2所示：

　　圖2 光明橋豎轉(zhuǎn)施工階段示意圖

　　2.1 第一階段：初張拉與助力推動(dòng)

　　豎轉(zhuǎn)前在地錨后用千斤頂將扣索初步收緊，施加40KN左右的初張拉力，并逐步放松拱肋后側(cè)浪風(fēng)索，使扣索和錨具夾片處于收緊狀態(tài)，然后在前扣點(diǎn)后安裝卡板鎖定錨具夾片，以防前扣點(diǎn)夾片松動(dòng)。在鋼箱拱端頭設(shè)牽引鋼絲繩，拉至對(duì)岸與50KN手拉葫蘆連接，錨固于橋臺(tái)預(yù)埋錨環(huán)上。然后收緊50KN手拉葫蘆并逐 步放松扣索和所有浪風(fēng)索。地錨后千斤頂隨之逐步放松開始進(jìn)行豎轉(zhuǎn)。拱肋后側(cè)已經(jīng)完全松弛的浪風(fēng)索在開始豎轉(zhuǎn)時(shí)拆除。

　　2.2 第二階段：豎轉(zhuǎn)調(diào)控

　　此階段扣索調(diào)控的控制目標(biāo)主要是控制松索速度和拱肋姿態(tài)，跟蹤測(cè)量拱肋的變形，盡量減少拱肋在合攏前的軸線偏差并控制拱肋截面出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的情況。按照總體設(shè)計(jì)布置，萬盛岸松索長(zhǎng)度28.14m，綦江岸松索長(zhǎng)度39.26 m，按單個(gè)穿心式千斤頂松索，豎轉(zhuǎn)速度1.5～2.0m/h，可以在20～28小時(shí)內(nèi)完成豎轉(zhuǎn)。

　　2.3 第三階段：中跨合攏

　　在兩岸拱肋基本轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)計(jì)軸線位置時(shí)，對(duì)全橋拱肋變形進(jìn)行精確調(diào)整，此階段除了采用扣索進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整外，還需要用側(cè)向風(fēng)纜索、手拉鏈子葫蘆和螺旋千斤頂微調(diào)拱肋軸線及截面的扭轉(zhuǎn)姿態(tài)。

　　3 施工中的問題及注意事項(xiàng)

　　3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)鉸的制作及安裝

　　每片拱肋處設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)鉸一個(gè)。鉸座是由50mm厚的鋼板彎成的帶肋半圓形。鉸座與鉸軸制作必須由專業(yè)廠家進(jìn)行加工，材質(zhì)及焊縫應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求。圓度加工誤差為±lmm.鉸軸內(nèi)灌注微膨脹混凝土?xí)r應(yīng)采用立放澆注振搗方式以使其填充飽滿，鉸座凹面及鉸軸表面應(yīng)除銹、拋光，安裝前涂抹四氟粉及黃油。鉸座及鉸軸在吊裝及運(yùn)輸過程當(dāng)中應(yīng)防止硬物碰撞其接觸面以防造成拋光表面的破壞增加轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。鉸座埋于拱座內(nèi)。并設(shè)置多根錨栓。由于其位置處于拱座頂端，其定位非常關(guān)鍵，定位的精度直接影響到后期轉(zhuǎn)體是否順利及合攏的精度。因此定位時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：

　　①定位應(yīng)在全站儀的始終監(jiān)測(cè)下進(jìn)行并確保位置準(zhǔn)確;②設(shè)置型鋼固定支架，支架下端不能懸空，需穩(wěn)固支撐于拱座基坑;③拱座澆筑混凝土?xí)r采取合理的振搗方式和順序，確保拱座及型鋼支架位置不變。由于半跨轉(zhuǎn)體設(shè)置兩個(gè)鉸支撐，為減少轉(zhuǎn)體摩擦及防止轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中出現(xiàn)轉(zhuǎn)鉸不同軸現(xiàn)象，兩鉸座定位應(yīng)聯(lián)測(cè)，以確保其同軸。

　　由于在設(shè)計(jì)上拱座處為無鉸拱，施工過程中必然存在體系轉(zhuǎn)換處理，其轉(zhuǎn)換方式為：拱腳段鋼箱就位，并插入鋼轉(zhuǎn)軸與拱座形成鉸接;調(diào)整鋼箱至要求位置(兩肋在橫橋向必須對(duì)齊)，用砌磚或其它可靠方式對(duì)鋼拱肋的豎向位置做臨時(shí)定位;臨轉(zhuǎn)體前，拆除箱底砌體，待拱肋豎轉(zhuǎn)合攏后，綁扎拱座處預(yù)留鋼筋并將其與拱肋通過焊接角鋼(或槽鋼)連接，并澆筑封鉸混凝土，使之成為無鉸拱。

　　3.2 浪風(fēng)索的布置

　　如圖3所示，拱肋兩側(cè)預(yù)先對(duì)稱掛設(shè)好側(cè)向浪風(fēng)索，并保持松弛狀態(tài)，每豎轉(zhuǎn)肋掛設(shè)2～4根。側(cè)向控制鋼絲繩選用6×37φ19.5mm鋼絲繩。浪風(fēng)索捆綁在扣點(diǎn)附近，與50KN手拉葫蘆錨固在岸上臨時(shí)浪風(fēng)地錨，用來調(diào)整箱拱的平面姿態(tài)，見拱肋浪風(fēng)索布置示意圖。需要說明的是：在豎轉(zhuǎn)過程中，浪風(fēng)索基本上處于松弛狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入合攏階段觀測(cè)到拱肋發(fā)生較為明顯的變形和偏位的時(shí)，可通過收緊浪風(fēng)索調(diào)整箱拱軸線。

　　圖3 拱肋浪風(fēng)索布置示意圖

　　3.3 鋼鉸線配索

　　根據(jù)豎轉(zhuǎn)松索長(zhǎng)度萬盛岸為28.14m，綦江岸松索長(zhǎng)度為39.26 m，本橋鋼絞線(鋼絲繩)配索表1所示。以拉力最大的萬盛岸作為鋼絲繩選用參考，按最大配索拉力900KN考慮，每側(cè)半拱用4根6×37(b類)φ28.0鋼絲繩，通過吊環(huán)彎轉(zhuǎn)成四根使用。為保證鋼絲繩受力一致，鋼絞線前扣點(diǎn)鋼橫梁設(shè)兩個(gè)400KN卡環(huán)。為防止意外起見，在吊耳位置額外增加的兩根短鋼絲繩作為保險(xiǎn)，在扣索初張拉收緊鋼絲繩后用繩夾將其與載重鋼絲繩夾緊。

　　表1 鋼絞線(鋼絲繩)配索表

　　部位 配索拉力

　　(KN) 安全系數(shù) 數(shù)量

　　(根) 長(zhǎng)度

　　(m) 富余長(zhǎng)度

　　(m) 總長(zhǎng)度

　　(m) 重量

　　(kg) 備注

　　萬盛岸 900 3.1 10 45 10 450 495 接鋼絲繩長(zhǎng)35m

　　綦江岸 565 3.9 8 105 20 840 924 接鋼絲繩長(zhǎng)45m

　　3.4 拱肋豎轉(zhuǎn)

　　正式轉(zhuǎn)體之前，為檢驗(yàn)轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的運(yùn)行正常，先試轉(zhuǎn)一次。轉(zhuǎn)體角度按1～3度進(jìn)行，經(jīng)過試轉(zhuǎn)體，確定轉(zhuǎn)體系統(tǒng)運(yùn)行正常后，在天氣正常的情況下即可開始正式轉(zhuǎn)體。豎轉(zhuǎn)速度必須進(jìn)行合理的控制，若測(cè)量發(fā)現(xiàn)拱肋出現(xiàn)較為明顯的橫向偏位或扭轉(zhuǎn)，要及時(shí)適當(dāng)收緊浪風(fēng)索約束，此時(shí)，浪風(fēng)索跟隨豎轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行松緊，轉(zhuǎn)體至跨中離合攏標(biāo)高20～40cm時(shí)停止轉(zhuǎn)體，若雙肋豎轉(zhuǎn)出現(xiàn)有一定的高差，可通過YCW25千斤頂單獨(dú)扣上1～2根鋼絞線進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)，調(diào)整扣索亦跟隨豎轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行松緊，待調(diào)整好兩個(gè)半跨的跨中標(biāo)高至統(tǒng)一高程時(shí)同時(shí)繼續(xù)轉(zhuǎn)體直至合攏對(duì)接階段完成。