1、浅议巫山大桥钢管拱吊装系统的设计与施工摘要：巫山大桥位于长江巫峡峡口，巫山大桥全长 332.78m。由于地形限制，不能使用转体施工工艺，拱肋成拱时采用钢管拱吊装工艺1。本文详细介绍了巫山大桥钢管拱吊装系统的设计与施工方法。 关键词：巫山大桥；吊装系统；设计；施工 Abstract: gap, wushan bridge is located in the Yangtze river wu gorge wushan bridge length 332.78 m. Due to the terrain, cannot use of construction process of arch rib
2、arch with arch lifting process 1. Wushan bridge of steel tube arch lifting system are introduced in detail in this paper the design and construction method. Key words: wushan bridge; Hoisting system; Design; The construction. 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 一、工程概况 巫山大桥全长 332.78m，分左右幅，主桥跨越张家港
3、船闸上游引航道（三级航道巫山港，施工期间桥下不断航） ，桥梁荷载等级为公路-级，设计行车速度 60km/h，跨径布置左幅为 320+280 +20+12.3+420m，右幅为 220+12.3+280+620m。 二、施工方案 巫山两端地形陡峭，施工现场比较狭小，根据设计文件及施工条件与地形局限，采用分段制作钢管拱、无支架缆索吊机安装、钢绞线斜拉扣挂就位的施工方法2。 2.1 分段制作钢管拱 （1）钢管拱肋的加工及安装 首先分段制作好钢管拱助，然后进行拱助段的无支撑吊装系统的安装，通过钢绞线的斜拉扣定位。 （2）拱肋弦管内混凝土的压注 采用自两端拱脚向拱顶连续压注。拱肋设计使用的是哑铃型钢管内
4、填混凝土的结构，设计的钢管的外直径为 90cm，所设计拱肋的高为220cm，所使用钢管的壁厚 1.2cm，缀板壁厚为 1.4cm，钢管内及腹腔内充 C40 微膨胀混凝土。 （3）吊杆 吊杆间距为 5.0m，每片拱肋设吊杆 14 根；内侧吊杆采用 PESFD7-55的镀锌高强钢丝索，外侧吊杆采用 PESFD7-73 的高强钢丝索，桥面以上2m 高度外包不锈钢套管。 （4）加劲主梁及横梁 中横梁高度为 60-140cm，宽 60cm。端横梁采用箱型断面，高 100cm-195cm，宽 190cm。桥面双向 2%横坡通过横梁高度的变化进行调整。所使用桥面板为实心板，其实心板的中板宽为 99cm、板的
5、厚度为 25cm，实心板的边板宽度为 99.5cm/124.5cm、板的厚度 25cm。系杆和横梁为预应力混凝土结构。 2.2 无支架缆索吊机安装 巫山大桥桥面跨径组合为跨径布置左幅为 320+280 +20+12.3+420m，右幅为 220+12.3+280+620m，主拱跨度L=78m，可见两幅的钢管拱不对称。因此使用无支架缆索吊装系统来安装拱肋、预应力钢绞线斜拉扣挂法施工。设计吊重 55t，受到地形的限制，采用主塔与扣塔分离的吊装方法。焊接相邻两节段的拱助时，要使所焊接的两个接头在端处固结，并且与结断间的横梁，形成一种框架结构。 （1）使用支架辅助扣塔安装 扣塔为管结构，通过对扣塔进行
6、分片或者是分节，再使用船将其运到这段桥孔其下的水域，将其吊至高度达 180m-290m 后，再安装到相应的位置，将其分节的扣塔安装完之后，再进行焊接，在此之前扣塔不能承受外力作用，所以，安装扣塔时不能使用塔吊来进行辅助。通过实施方案的分析和比较后，只能使用较轻的支架来辅助扣塔安装，因此选择了万能杆件，由系于其上的通长缆风索来确保稳定4。 （2）直接将缆索索塔在扣塔顶面上铰支 经计算知，缆索系统如果独立使用吊塔，需耗费大量的万能杆件，如直接将其绞于扣塔的顶面处，那么所需要使用的杆件将大大减少。扣塔的设计为钢管支架支撑，向 61010 的钢管内灌筑 C40 混凝土。经实践表明，扣塔可达到抗压设计要
7、求。 （3）索塔顶部只设纵向压塔索 索塔设计为双柱门式的索塔，索塔之间的距离为 20m。南岸索塔高度是 150.22m，北岸索塔高度为为 125.72m。经过施工现场实践表明，再建立四根 47.5 的纵向压塔索便能满足受力要求，用纵向压塔索锚固在索塔塔顶处塔，而横桥向不设。但在建索塔的附近，因为索塔越高受到的风力就越大，因此要再高度较大的索塔处增建横向抗风索。 (4)塔顶结构索鞍横梁下设置弹性支座 在塔顶结构索鞍横梁下设置弹性支座，使得受力分散。将分散排柱的绝大部分压力。索鞍设置在横梁中心，其值在 500KN-1000KN 之间。 （5）用桩锚固定吊锚并加设岩锚辅助锚固 经受力分析，本桥段的吊
8、锚受力很大，且上、下部分的锚碇处受力相等。锚碇处与地面的倾角大于 450，锚碇附近的岩石出现破碎，说明锚碇处土抗力不足以维持锚碇。因此我们使用桩式锚碇，为了确保锚碇处桩基不会出现受力不足，在其锚碇后方使用无粘结预应力的岩锚，作为安全措施。岩锚的前端锚固于承台上，选用 Rby=1860Mpa 的钢绞线，张拉控制应力 0.6Rby。 （6）设置主动式承索器 主动式承索器是为了通过减小转线点与起重索之间的距离，进而减小吊点（吊具）的弯矩。承索器挂于主索上，托起组主索下的 2 根起重索和 2 根牵引绳，承索器间相互用 19.5 钢索相连，通过一台 50 KN 的卷扬机来形成循环线，随着卷扬机的启动，这
9、便很方便控制承索器达到一个最佳位置。本桥设置主动式承索器后每个吊点配重仅为 5t；相同的垂度使，如果没有设置这种承索器，每个吊点的弯矩将达到原来的 5 倍，可见承索器的强大作用。使用过程中，承索器轮还可以梳理起吊装置与牵引索，经过证实，在经过多次的强风之后，重索或牵引索因为承索器轮的原因并未出现相互打绞的现象。 （7）采用特制起吊滑轮组 滑轮组的使用是为了起吊时的省力与方便之用，本桥吊装系统滑轮组，滑轮组设计分上 5 轮下 4 轮，单轮按最大 200KN 受力设计，单轮的外直径设计为 480mm，轴承使用滚柱型。经过证实，所设计滑轮在吊装过程中运行正常，在吊装结束后，仍然没有任何一个滑轮出现问
10、题；起吊滑车组运行自如，起吊钢绳没有出现一次扭绞现象。 （8）使用卷扬机以保证恒力起吊 由巫山大桥的施工特点，所定制的起吊装置的卷绳为 24 mm 的钢丝绳，其卷绳量为 2200m，牵引卷绳为 28 钢丝绳，其卷绳量为1200m，设计的卷扬机可以提供 40Nm 的力矩做动力以用来和卷绳筒进行配备。 2.3 斜拉式的扣挂系统布置技术 斜拉式扣挂系统需要有扣塔、索鞍、扣锚、扣索、扣索固定端及扣索张拉等部分构成；其各部分的设计与施工如下： （1）所使用的索鞍轮为弧型，其半径为 2962mm，钢绞线以每束 6-10 根，每根钢绞线经过宽度为 54mm 的轮槽，实践结果表明，效果良好。 （2）扣桩锚锚固
11、、岩锚用作安全储备 由于地形限制，位于桩锚前端的土体粘性不够，土体抗力不足维持桩锚固定，考虑到桩上的承台的前墙上承受扣索的张力共 212500KN。前墙既受弯，也有上拨力，因此，将水平预应力束设置 8 束在前墙位置，竖向预应束设为 4 束，则相当于在每一侧布置 12 束的预应力束，即9j15.24 的岩锚，所设置的方向平行于扣索尾索方向。经实施中观测，该设计效果良好，岩锚在使用过程中所产生的偏移小于 1mm。 （3）设置扣塔平衡索 为保证扣塔顺桥向位移不超过规定的 7.5cm，因此，设置扣塔前、后平衡索。在拱肋节段安装前，设置前平衡索，为 43j15.24，拉力共计 1000KN，上端在扣塔顶
12、部锚固，下端在拱座上锚固；后端设置平衡索，以保证所锚固拉力符合要求。通过扣索进行张拉到位以后，下端锚固在扣锚的顶面，上端锚固在扣塔的顶端，经实践证实，该施工方案可以达到所预期得效果。 （4）对扣索进行分别设置 部分钢管拱节段上的扣索为临时扣索，临时扣索一端锚固在扣塔下端，一端固定在钢管架上；部分钢管拱节段上的扣索为正式扣索。正式扣索一端锚固在扣锚上，一端使用钢丝线张拉，处于千斤顶处以方便调节。 （5）正式扣索锚固端采用 P 型锚与专门锚具共同锚固 锚固过程中，首先在拱肋钢管的桁架上确定锚固端位，在锚固端位处设置一些相应的扣点及转点，在扣点的下方分别设置 4 个横梁，梁上设置有空，所设置的孔径分
13、别为 140mm（1#、2#、3#扣索处）和120mm（4#-6#扣索处） ，将锚固的锚索通过所有的孔，并使锚索的受力方向垂直于梁孔设置的方向。扣索专用锚具由锚头和锚环组成。 三、结束语 桥梁建设是一项实践性很强的工程，本文详细介绍了钢管拱吊装系统的设计和施工，希望能对实际施工有一定的指导作用。 参考文献 1许晓锋,周汉东,黄福伟;南海三山西桥主桥拱肋吊装施工控制梁;桥梁建设, 1998 (1):45 47 2张开银, 刘三元, 何雨微; 塔架与扣架一体化施工技术研究. 公路, 2001 (4):610 3林元培. 斜拉桥. 北京: 人民交通出版社, 1994: 227 238 4张开银, 向木生. 扣索内力动态测量的原理及应用. 振动与冲击, 1998, 17 (3):5256
