空间扭曲结构钢桥安装工艺研究.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD0 引言随着人们审美要求的日益提高,景观桥所占比例逐渐提高,且钢结构具有良好的性能,故空间扭曲结构钢桥在桥梁中应用日益广泛。因其造型新颖,结构复杂多变,给安装施工带来巨大的挑战。本文将依靠西一线跨绛溪河大桥其复杂的空间扭曲结构特点,讨论空间扭曲结构钢桥吊装技术。1 工程概况西一线位于空港新城玉城乡境内,为城市主干路,红线宽45 m,设计时速40 km/h,整体呈南北走向。其与机场南线、东一线、北一线共同构成了空港新城的一条环线道路,是连接空港新城绛溪南、北组团的重要骨干道路。西一线跨绛溪河大桥工程(如图1)位于西一线道路中段,平面位于半径R=400 m圆曲线上,
2、采用三跨连续下承式梁拱组合体系钢桥,跨径布置为(55+175+55)m。主体结构采用Q345qD和Q420qD,其中钢桥面重约5 561 t,钢拱肋重约5 724 t,全桥总重约11 285 t。本桥钢拱肋与边纵梁浑然一体,中心桩号处拱顶距桥面30 m,北侧钢拱内倾角度约47.69,南侧钢拱内倾角度约24.85,两拱于跨中交汇,拱间无其他横向联系。南、北钢拱肋采用单箱单室钢箱结构,以拱顶结合段为界,两拱小里程侧均为四边形断面,大里程侧均为五边形断面,钢拱肋空间形态十分复杂。2 分段情况2.1 桥面系分段情况2.1.1 钢桥面板结构形式本桥桥面系采用纵横梁形式,为三跨连续结构,全宽51 m,设四
3、根纵梁,两根边纵梁与拱肋共同构成了整个桥型的外立面,如图2。纵梁均采用单箱单室钢箱梁,与径向布置的横梁共同形成桥面系;横梁顺桥向标准间距3 m。桥面板采用正交异性桥面板。边纵梁分为边跨段和中跨段,中支点横梁处划分为拱梁结合段。图1 绛溪河大桥效果图图2 钢桥面立体图2.1.2 钢桥面板板单元划分根据制造、运输、吊装能力等因素,将桥面板进行分块。A/B横隔板板单元划分、端横梁板单元划分、中横梁板单元划分分别见图3、图4、图5。板单元划分后,制造上分为桥面板、横梁、横隔板及中纵梁等结构。2.2 边纵梁及拱肋分段情况根据制造、运输、吊装能力等因素限制,将边纵收稿日期:2022-12-21作者简介:袁
4、硕(1994),男,辽宁辽阳人,工程师,研究方向为桥梁工程。空间扭曲结构钢桥安装工艺研究袁硕,李峰,蔡明(中铁山桥集团有限公司,河北 秦皇岛 066205)摘要:为提高景观桥安装施工工艺水平,结合成都西一线跨绛溪河大桥安装工程,介绍其桥面系分段情况、边纵梁及拱肋分段情况,详细阐述空间扭曲结构钢桥安装施工方法,主要包括支架布置、支架计算、测点、吊钩及吊点位置、杆件翻身等工艺流程。通过本安装工艺,钢拱顺利安装合龙,吊装后满足设计要求,验收合格,可供同类工程参考。关键词:空间扭曲结构;钢桥安装;姿态控制中图分类号:U445.46文献标识码:B125总652期2023年第22期(8月 上)梁及拱肋各结
5、构部分进行分块。拱肋结构包括边纵梁、拱梁结合段、钢拱、拱顶结合段。各分支结构块体外形尺寸控制在5.5 m4.5 m25 m内,重量控制在75 t以内。节段划分原则、划分情况分别见图6和图7。图6 节段划分原则图7 节段划分情况3 空间扭曲结构钢桥安装施工方法成都西一线跨绛溪河大桥桥位地质条件良好,河跨宽度约 15 m,水深约 2 m,底面距离梁底高度最高18 m,拱肋呈空间扭曲形态,最高处距离桥面约30 m,故选择支架法作为本桥安装施工方案最为合适。安装顺序为:端横梁边跨中纵梁中支点横梁边跨横隔板及桥面板中跨中纵梁、横隔及桥面板边纵梁拱梁结合段拱肋。桥面系部分包含端横梁、中纵梁、中支点横梁、横
6、隔及桥面板。边纵梁及拱肋部分包含边跨边纵梁、中跨边纵梁、过渡段、拱梁结合段、拱肋、拱顶结合段。桥面系陆上部分采用260 t汽车吊在路面吊装,河中部分桥面系及边纵梁采用汽车吊上桥在桥上吊装。过渡段、拱梁结合段、拱肋及拱顶部分采用350 t汽车吊在桥上吊装。下面将拱梁结合段、拱肋主要空间扭曲结构钢拱吊装施工方法论述。3.1 支架布置3.1.1 边纵梁、拱梁结合段支架施工布置本方案钢梁支架结构形式分为:边纵梁支架、中纵梁支架、端横梁支架、中支点横梁支架及中横梁(A和B)支架,岸上均采用扩大基础+钢管柱+柱顶分配梁形式,水中采用打入桩基础+钢管柱+柱顶分配梁形式。钢梁支架除水中钢管柱采用6308 mm
7、钢管,岸上钢管柱均采用4266mm钢管。型钢分配梁均采用2I32b。1)边纵梁、过渡段、拱梁结合段支架:岸上边纵单位:mm图3 A/B横隔板板单元划分单位:mm图4 端横梁板单元划分单位:mm图5 中横梁板单元划分126交通世界TRANSPOWORLD梁支架每个大节段节点支撑下均布置四根钢管柱及一个整体扩大基础,钢管柱顺桥向间距2 m,横桥向间距4 m,钢管柱柱顶设横向分配梁。水中边纵梁支架布置同岸上,其基础采用打入桩基础,钢管柱柱顶设横向分配梁。2)中纵梁支架:岸上中纵梁支架每个大节段节点支撑下均布置四根钢管柱及一个整体扩大基础,钢管柱顺桥向间距2m,横桥向间距3 m,钢管柱柱顶设横向分配梁
8、。水中中纵梁支架布置同岸上,其基础采用打入桩基础,钢管柱柱顶设横向分配梁。3)端横梁支架:每个端横梁横向分三个节段吊装,节段线位置均设支撑,共四组,基础均采用整体扩大基础,中间两组钢管柱横向间距3 m,最外侧两组间距2m,柱顶均设纵向分配梁,一端支撑在桥台顶,一端支撑在钢管柱顶。4)中支点横梁支架:每个中支点横梁横向分三个节段吊装,节段线位置均设支撑,共四组,中间两组钢管柱顺桥向两两间距3 m,横向间距3 m,其下设整体扩大基础。最外侧两组顺桥向两两间距3 m,横桥向间距2 m,直接作用在承台上。柱顶均设纵向分配梁。5)中横梁(A和B)支架:考虑到钢梁及拱肋安装需要,每个中横梁(A和B)跨中位
9、置均设节点支撑,两端悬臂拼装至中纵梁上。钢管柱横向间距3 m,顺桥向按中横梁(A和B)设计间距布置为3 m。岸上采用整体扩大基础,水中采用打入桩基础。中横梁(A和B)支架钢管柱两两间设连接系。3.1.2 拱肋及拱顶结合段支架施工布置拱肋节段下设置四根或六根4266钢管柱,柱顶设纵、横向分配梁,梁顶设三向调整结构。拱肋节段划分为顺拱肋长度垂直方向切割,顶面及底面分段线位置投影因拱肋倾斜向上存在偏差,考虑支架位置时按照拱肋底面节段划分位置布置。拱肋呈空间结构,采用拱肋投影无法完全表达空间姿态,故考虑在CATIA模型中建立钢管支架模型,拱肋支架初步布置完成后需检查与吊杆、吊机吊装等施工工况干涉情况,
10、同时底部分配梁应跨过至少两个横隔板使重量分担至下部钢梁避免局部载荷集中情况,根据干涉情况调整支架位置。模型建立完成后,在模型中测量每根钢管高度。之后现场测量支架位置桥面系实际标高与设计标高做对比,根据对比结果修正支架高度,同时应预留10 cm高度用于支架卸载时拱肋落梁高度。拱肋支架布置如图8。3.2 支架计算3.2.1 端横梁支架端横梁顺桥向一端支撑在桥台上,一端支撑在钢管支架上,采用汽车吊单机吊装,占位于地面上。端横梁自重约99 t,每米重约2.2 t,分三段吊装,则其下钢管最大受力9 t,考虑后续拱肋合龙段桥上运输,轮压140/4=35 t,则端横梁支架立柱受力最大44 t,立柱自由长度约
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