厦门湖边大桥钢管拱安装施工技术

2011-05-30闵拥军

铁道标准设计 2011年8期

闵拥军

(1.西安理工大学，西安 710048;2.中铁一局集团有限公司，西安 710043)

1 工程概况

湖边大桥位于厦门市环湖里大道，大桥横跨湖边水库，为市区交通要道之一。大桥由主桥和两侧3联引桥组成，全长532 m。主桥为新颖的(48+80+48)m预应力混凝土下承式梁-单拱组合［1］，属于刚性系杆柔性拱结构(图1)。箱梁顶宽32 m，底宽24.8 m，梁高2.5 m，采用双向预应力筋布置。主拱为腰圆形钢管混凝土拱，跨度80 m，矢高16 m，位于桥梁中线上。钢管拱材质为 Q345C，断面为 1.4 m×1.8 m，内部填充C50自密实微膨胀混凝土。为了保证主拱线形和焊接质量，主桥钢管拱采用一次整体吊装工艺。拱圈内的混凝土则采用从拱脚处两侧同步对称泵压混凝土至拱顶的施工方法。

图1 湖边大桥主桥桥型及断面(单位:cm)

2 施工特点及方案选择

2.1 施工特点

根据湖边大桥主桥结构形式及施工现场实际情况，湖边大桥主桥施工具有以下特点。

(1)桥梁结构形式决定其施工顺序为先梁后拱，无法采用在桥正下方吊装主拱的施工方法。

(2)由于受湖边水库整治及引桥征地拆迁的影响，引桥施工进度远远滞后于主桥施工进度，主拱吊装设备无法经引桥到达主桥桥面进行主拱拼接安装。

(3)主拱设计位置位于桥梁中线上，由于桥面位置的影响，主拱无法在桥位下一次吊装到位［2］。

2.2 方案选择及难点

综合以上3点考虑并结合以往的施工经验，通过对主拱安装方案的多次研究对比论证，决定放弃原设计经引桥运输、在主桥桥面吊装主拱的方案，而采用将钢管拱拱段通过施工钢栈桥运输至桥下，利用吊装设备将拱段提升至桥梁左线翼缘板位置逐段拼装焊接，再整体滑移至桥中轴线位置后进行安装的优化方案［3］。其优点如下。

(1)拱段运输、主拱吊装在钢栈桥上进行，不需上桥，有利于主梁结构受力。

(2)主拱施工独立进行，不受引桥施工进度影响，可同步施工，节省了时间。

此方案的主要难点是钢管拱的稳定性:一是通过计算合理选择滑移支点位置，使钢管拱重心低于支点高度，确保钢管拱自身不会倾覆;二是通过设计计算［4］，使支架本身除满足强度、刚度和稳定性外，横桥向的稳定性也要满足要求，这样才能确保支架及拱整体不会倾覆;三是在横移过程中确保支架滑移速度一致，确保滑移过程中不会倾覆。

2.3 工艺流程

钢管拱逐段拼装，整体横移施工工艺流程如下:厂内制作1/4钢管拱拱节段→施工拱脚预埋段→施工横移临时设施→1/4拱段运输就位→1/4拱段逐段吊装就位→主拱拱圈调整焊接成形→临时拼装支架拆除→主拱横移→主拱微调就位→主拱焊接→滑移支架拆除。

3 施工总体布置及吊装设备

3.1 施工总体布置［5］

根据主拱施工方案，拱段运输道路和吊装平台利用原施工钢栈桥。主拱拼装平台采用3个拼装支架及2个滑移支架形成。每个滑移支架下横桥向设置2道滑移轨道，主拱从左线翼缘板处铺设滑移轨道通过滑移至桥梁中轴线位置。

3.2 施工设备

拱段吊装采用50 t履带吊，滑移的动力设备采用2台32 t的张拉千斤顶，滑移轨道采用43 kg/m钢轨，滑板采用不锈钢滑板。

4 主拱施工步骤

4.1 拱脚节段预埋［6］

在梁部施工时，于预留拱脚处预埋钢筋。将预埋节段置于定位架上并用全站仪通过三维坐标精确调整后与钢筋焊接，立模浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后拆除定位支架。

4.2 拱段运输

拱圈分为4段(每段平均自重200 kN)，在工厂内加工制作。利用厂内拼装胎架进行预拼装，然后通过临时连接板将各拱段拼装为整拱。检查整个拱的线形和临时连接板，试拼验收合格后，解体为4个拱段并编号。每个1/4拱段用平板拖车运输，通过桥梁左侧施工钢栈桥运送到达主桥桥位处。

4.3 临时支架搭设及滑移设备安装

临时支架分为拼装支架及滑移支架两部分。拼装支架采用加强型碗扣支架［7］，滑移支架采用万能杆件拼装而成。支架顶部设置拼装定位平台，作为拱段拼装、固定及焊接的施工平台。滑移支架的位置根据钢管拱滑移时的拱顶和拱脚变形量最小而确定。

滑移支架的滑道横桥向布置，滑道采用双排钢轨，滑板采用不锈钢结构并与滑移支架相固结，落于滑道上。由于桥面横桥向有1.5%横坡，为了保持滑道水平，滑道底采用钢垫块进行调整。

4.4 主拱分段拼装

将1/4拱段通过钢栈桥运输至桥位后，由50t履带吊将1/4拱段吊装于临时支架上。在1/4拱段吊装完成后，利用千斤顶调整1/4拱段位置，以此类推逐段调好每个1/4拱段，并用定位板临时连接。待全拱的线形调整、临时连接完成后，从拱顶向两侧对称焊接拱段成整个拱圈［8］。拱圈检测合格后，拆除拼装支架，仅保留2处滑移支架。