钢管拱异位拼装顶推施工技术.doc

1、钢管拱异位拼装顶推施工技术摘要：以合福客专南淝河特大桥 180m 钢管拱安装为例，详细介绍钢管拱异位支架拼装、体系转换及顶推就位施工的施工方法。该方法主要是在连续梁施工过程中预拼连续梁钢管拱，在连续梁施工完成的同时利用顶推设备将钢管拱顶推就位的施工方法。相比以前先梁后拱的施工方法大大节省了施工工期，对跨既有线施工也提供了便利。 关键词：钢管拱；支架；顶推；体系转换；安装 中图分类号： TU74 文献标识码： A 一工程概况 南淝河特大桥主桥采用（90+180+90）m 预应力混凝土连续梁与中孔钢管混凝土加劲拱肋组合结构体系，主梁采用预应力混凝土连续梁，横截面为单箱双室截面，桥面纵坡 3.45。

2、钢管拱拱轴线采用二次抛物线，计算跨径 L=180m，计算矢高 f=36m，矢跨比 1/5。拱轴线方程 Y=-1/225X2+0.8X，钢管拱加工及安装时设置 126mm 预拱度。主桥 117#118#墩跨合宁高速，高速与主桥夹角为 150。 二总体施工方案 由于主桥 117#118#墩跨合宁高速，车流量较大，原位拼装安全防护要求较高，危险系数高，根据现场情况选择在简支梁部位（110#116#墩）拼装钢管拱，钢管拱在简支梁部位焊接成型，转换结构体系后利用梁面铺设的轨道及液压千斤顶连续顶推至设计位置。 钢管拱拼装支架及连接系均采用螺旋钢管，立柱采用三根钢管布置成的格构式结构，钢管直径为 529mm

3、，壁厚 8m,；纵向连接系及横向连接系均采用 5298mm 螺旋管。 钢管拱拱肋在加工厂分 28 段（嵌补段除外）制作，运输至现场后利用两台 100t 汽车吊抬吊逐段安装，钢管拱支架拼装立面图见图 1。 图 1 钢管拱支架拼装立面图 钢管拱拼装焊接完成后，安装纵向贝雷片，并按顺序拆除支架同时张拉钢绞线，完成钢管拱结构体系的转换。利用顶推设备将钢管拱顶推至设计位置安装焊接嵌补段，解除钢绞线，再次转化结构体系。 本工程连续梁施工作业与钢管拱安装同时进行，连续梁施工完成，钢管拱即顶推至设计位置，不但缩短了施工工期，还保证了合宁高速的畅通。 三施工过程控制 3.1 支架安装 本工程钢管支架分为 14

4、组共计 28 根，其中最高的立柱高 55.081m。吊装作业采用分段吊装的方法：首先将立柱安装至桥面位置，再由汽车吊在桥面安装桥面以上部分。立柱平面及垂直度利用全站仪控制，确保立柱位置及标高的准确性，其中垂直度允许偏差不大于 2H/1000mm。 3.2 拱肋安装 钢管支架拼装完成并检收合格后方可进行钢管拱节段的吊装，采用两台 100t 汽车吊进行吊装。 汽车吊将钢管拱节段吊至钢管支架上固定同时将拱肋与顶推系统连接。为保证吊装到位后拱肋的稳定性，每个吊装段吊装到位后在不影响其他拱节段吊装的前提下应及时安装相对应的横撑。 在安装第一节拱肋时会产生水平分力与竖向分力。拱肋的下端放在临时拱座上，上端

5、放在立柱上，因为轮箱端头与钢轨必须焊接牢固，以此来克服水平力。另外在拼装过程中，拱肋上端的托盘上部必须与拱肋焊死，下部与立柱焊死。 第一节拱肋必须与临时支座安装就位好，并且侧面要求焊接，焊接长度不小于 1500mm，焊角高度大于 15mm。另外要用临时拱座抱箍将拱肋箍紧，两侧用螺栓连接并拧紧（8.8 级高强螺栓） 。 钢管拱吊装时，应由测量对每一吊装段进行跟踪测量，保证安装线形满足设计要求。第一节段安装工况见图 2。 图 2 钢管拱第一节段安装工况 3.3 张拉应力的控制 拱脚处的水平反力根据支架拆除顺序逐步计算，利用 Midas-civil建立钢管拱模型，见图 3，在走形系统底座处约束，模型

6、中仅计入钢管拱自重荷载，计算结果为 F=214.6t。 图 3 钢管拱支反力计算模型 3.4 立柱的拆除及张拉钢绞线 拱肋安装完毕后，用贝雷片将两侧支座连接起来，并穿上钢绞线，准备卸载张拉。卸载顺序如下： 1）将号柱顶端托盘拆除掉，让立柱与拱肋脱开。 2）每侧钢绞线张拉力达到 80t 后，将号柱顶端托盘脱开。 （共有4 束钢绞线，每束 10 根 15.2 的钢绞线，每侧 2 束） 3）每侧钢绞线张拉力达到 140t 后，将号立柱顶端托盘脱开。 4）每侧钢绞线张拉力达到 188t 后，将号立柱顶端托盘脱开。 5）每侧钢绞线张拉力达到 190t 后，将号立柱顶端托盘脱开。 6）每侧钢绞线张拉力达到

7、 210t 后，将号立柱顶端托盘脱开。 7）每侧钢绞线张拉力达到 216t 后，将号立柱顶端托盘脱开。 注意：a.左右立柱同时对称拆除。 b. 最后张拉力可以超张拉 5%-10%。 所有支架脱空后，用 100t 吊机吊钩提着立柱上端，用切割的方式，将立柱分段拆除，安放到桥下合适位置（注：在分段拆除前，要将连接系拆除） 。 3.5 顶推施工 钢管拱顶推施工要连续进行，准备工作需要做好，避免不必要的耽搁。我们用夹轨器及液压缸等顶推钢管拱前进，需要使用两套设备顶推左右两个前方轮箱组；泵站及液压缸均需要事先检修，并准备足够的液压油；将各条轨道在出发点和就位点之间分成若干小单元，来确定两边轮箱组的行进速

8、度，并在液压缸上标上刻度方便调节顶推距离；配备对讲机等通讯设备进行及时通讯；考虑预先浇注好的拱脚高度等，设置顶推拱的最低高度，使得拱能够顺利通过。 钢管拱的顶推应选择在天气情况良好，持续风力较小的时候顶推。非工作状态下，防止结构由于风力过大造成倾覆，利用钢丝绳与梁连接，贝雷片上部钢丝绳穿过拱肋吊杆孔拉紧纵向贝雷片，下部钢丝绳连接贝雷片与桥面挡渣墙钢筋。 顶推过程是整个钢管拱施工中最难控制的一个环节，也是要求最高的一个环节。要求钢管拱安全稳定的沿轨道行进。 此次钢管拱的顶推前进速度约为 0.5m/min，两套设备及两套备用设备型号规格一致，液压缸一端连接到夹轨器，一端连接到钢管拱前进方向的轮箱，

9、轮箱上焊接耳板与液压缸销接连接。 两个夹轨器操作人员，操作两台夹轨器，两个泵站操作人员，分别控制两个液压缸，四个拱脚需要四个技术人员监测四个拱脚的行进速度，另外施工队长或现场负责人作为总指挥，进行综合控制。所以监测人员遇到问题马上汇报并暂停顶推，处理后继续进行。 准备工作做好后开始顶推作业，两个泵站操作人员需要配合工作，同时顶推。其他人员根据事先在轨道上标注好的标记检验钢管拱的四拱脚速度（在钢轨上画刻度线，间隔 1 米，油缸上也要做好刻度标记） ，当出现两侧轮箱行进不一致时，在下次顶推时慢的一侧液压缸多顶推相应距离。沿轨道将钢管拱顶推到位，并与拱脚连接。 3.6 顶推就位后的微调 钢管拱顶推到

10、位后，会产生纵向、横向及竖向的微偏差，为保证整个工程的质量，需要对这些误差进行微调整。 竖向及横向调整 竖向及横向的微调整通过钢轨进行调整，将就位拱肋反方向顶推，适当调整钢轨的竖向、横向位置，对整个系统的竖向及横向做出调整。 纵向的调整 纵向调整主要靠滑移量的控制。 四结语 钢管拱的顶推施工已成功在昆山娄江 136m 钢管拱、合蚌线九龙岗特大桥 160m 钢管拱、兰新线达坂城 136m 钢管拱及合福铁路南淝河特大桥180m 钢管拱的施工中成功应用，钢管拱异位拼装，顶推就位的技术也逐渐成熟。随着现在施工因施工环境及工期的制约，钢管拱的顶推施工会在以后的工程中得到更多的应用。 参考文献 1向中富等.新编桥梁施工工程师手册.北京：人民交通出版社，2011.6. 2钢结构设计与计算/包头钢铁设计研究总院，中国钢铁结构协会房屋建筑钢结构协会编著.-2 版.-北京：机械工业出版社，2006.1