东平水道特大桥钢桁架拱桥跨中合拢施工技术
2017-09-04
1 概述
跨东平水道采用85.75+286+85.75m钢桁架拱桥，其中主桁架中宽15m，总宽约16m，桥面采用正交异性板整体桥面。主桥全长457.5m，共计42个节间，其中边跨16个节间，中跨26个节间，桥式布置图如下：
钢桁梁架设过程中，边跨8节间采用55t门吊拼装，中间辅助临时支墩支撑稳固；中跨采用架梁吊机悬臂拼装，在中墩支点布设一台吊索塔架，利用两道扣索固定钢桁梁，在边跨设置后锚或边墩压重混凝土进行防倾覆，具体结构形式如下所示：
2 钢桁梁架设总体施工方案
钢桁架拱两边跨采用临时支墩半伸臂拼装，中跨采用拱上架梁吊机为主，吊索塔架辅助悬臂安装、跨中合拢的施工方法。
边跨8个节间桥面以下的钢桁梁由55t提升站在临时支墩上安装。利用大吨位汽车吊和提升站在钢桁梁第3节间下弦位置拼装55t全回转拱上架梁吊机，剩余所有节间由55t拱上架梁吊机安装。钢桁梁悬臂安装至主墩位置，主墩支座安装就位并完成墩顶布置，向跨中悬拼两个节间后，起顶主墩及边墩钢桁梁，依次完成钢桁梁的位移调整。悬拼钢桁梁至中跨第三个节间后，利用塔吊在A9上安装吊索塔架。继续悬拼钢桁梁至中跨第六个节间，完成广州侧全部压重工作。架梁吊机前移一个节间，进行挂索作业并张拉，调整索力后继续悬拼，完成两层扣索张拉后，采用两岸边墩的落梁和33#墩纵移的方式调整合拢口，精调并完成钢桁梁合拢。
3 钢桁梁跨中合拢施工方案
3.1、合拢前准备工作
3.1.1、钢桁梁架设
⑴广州侧钢桁梁架设完第20节间，预留本节间钢桁梁杆件上下纵向平联、横联不安装，作为合拢杆件起吊空间用。预留广州侧第21节间作为合拢节间。
⑵贵阳侧钢桁梁架设完第21节间，吊机后退至第18节间。
⑶贵阳侧架梁吊机后退至第18节间，广州侧架梁吊机前移至安装合拢杆件的第19节间。撤除贵阳侧与广州侧两悬臂端多余的施工荷载。
⑷在广州侧和贵阳侧G21’、G22、A21’、A22、E21’、E22钢桁梁杆件顶端设置测量控制点，测量人员和监控人员全天24小时对钢桁梁的纵向位移、轴线、标高进行测量监控。根据测量数据，确定温度对钢桁梁合拢口数据的影响，为下一步钢桁梁合拢提供数据支持。
3.1.2、钢桁梁合拢调整与监控
⑴为了消除钢桁梁悬臂拼装挠度及转角影响，使跨中合拢时悬臂端“顶平”，按钢桁梁安装设计计算要求，当广州侧钢桁梁拼装至A11节点后，应将钢桁梁整体向跨中纵移355mm*90%=320mm；31#、34#墩支点钢桁梁预落，贵阳侧31#墩落梁660mm，广州侧34#墩落梁513mm。
⑵东平水道钢桁梁施工监控合拢纵移值、预落值计算值与施工实际预设值见下表：
以上设计计算值与实际预设值之差要求在本阶段正式合拢前补足，是否一定要按比较值补足，要看钢桁梁合拢口实际监测资料和荷载实际布置，重新计算支点高差、钢桁梁转角及纵移值。当转角误差较大广州侧钢桁梁支点又无下降空间时，应起顶广州侧主墩钢桁梁或调整吊索广州侧索力，将广州侧钢桁梁前端调高满足角度要求。由于贵阳侧采用后锚固形式，因此在调整贵阳侧合拢口顶端数据时，尽量避免再次落梁。
调整工作包括三部分：即中线（横向Y）、间距（纵向X）、高程（竖向Z）。先调整横向，再调整纵向，最后调整竖向。中线偏差可通过33#墩墩顶横移千斤顶顶移和被迫需要的吊索索力调整和来实现。间距调整方法：通过广州侧33#墩，墩顶布置的纵移千斤顶施顶将钢桁梁纵移，使合拢口间距调整至（0，+100）mm。高程调整方法：高程偏差调整主要是通过广州侧34#边墩支点起落来实现，高程偏差不大时可采用在广州侧钢桁梁前端减少施工设备或在桥面上移动压重调整，使两悬臂端高程与理论一致。
3.1.3、天气选择及合拢温度选择
合拢前要准确掌握合拢前后的气象资料。合拢时钢桁梁梁体温度差最小或无温差。一般选择在晚上10：00至凌晨6：00，合拢一旦开始，应不间断地尽快完成。当轴线偏差在2cm以内，或者里程偏差在2cm以内时，可以考虑通过次日天气情况以及温度的影响来调整。具体如何调整要视合拢前24小时监控数据而定。
3.2、合拢步骤
钢桁梁合拢总的歩骤是，先拱肋后系杆。
顺序是：拱肋下弦杆—桁拱斜杆--拱肋上弦杆—桥面系杆—桥面板—上平联—下平联。
第一步：启动33#墩顶布置，通过广州侧钢桁梁整体纵、横移和竖向千斤顶起落，以及被迫需要的吊索塔架索力调整，将跨中钢桁梁梁端合拢点的X、Y、Z三向偏差调整到安装精度要求之内，先行合拢钢桁拱肋下弦。
第二步：将钢桁拱斜杆下端插入节点后，拼装上节点冲钉螺栓，暂不调整合拢。
第三步：利用顶拉设备千斤顶在上弦节点间施力，使得上弦节点栓孔对应，进行钢桁梁拱肋上弦合拢。
第四步：解除33#主墩支座纵向临时约束。
第五步：通过31#、34#两边墩起顶钢桁梁及必要的合拢口千斤顶顶拉，使系杆合拢口达到系杆合拢杆长度要求，进行系杆合拢，从而完成全桥合拢。
4 合拢因素分析及控制
4.1、合拢因素分析。
经分析，影响合拢的主要因素有如下方面：
1、合拢前两岸钢梁的拼装精度影响因素。合拢前需要测量两岸钢梁的线性指标要求，包括：合拢口两桁的绝对标高、相对标高、轴线偏差、纵向里程偏差。影响线性指标的方面主要有：悬臂施工安装精度影响，钢梁安装现场监控。
2、合拢过程影响因素。合拢过程主要受日照、温度、现场临时荷载、吊机设备等因素影响。综合考虑合拢口距离差值，有时候需要用温度的变化来进行调整。综合考虑现场临时荷载的影响，吊机站位及起吊的影响后确定最佳的合拢方法和调整方案。
4.2、合拢控制
按照合拢工艺的要求，预先对钢桁梁进行了24小时全天候监控检测，根据监控检测数据，确定预先合拢哪一桁杆件，然后按照合拢口距离的变化和差值，确定合拢措施和方法。主要方法和措施有：
1、横向偏差调整：一般情况下，横向偏差值不超过3cm，大悬臂状态下，钢桁梁轴线偏差敏感性特别大，因此，稍微施加很小的拉力均可以调整至允许偏差内。可以采用葫芦倒链、对拉设施进行调整。如果横向偏差超过5cm，需要对主墩位置进行细小的横向调整，来满足合拢口横向偏差在允许范围内。
2、竖向偏差调整：影响竖向偏差的原因很多，易造成每桁竖向偏差不一致。因此，一般情况下，通过边主墩起落梁来调整两桁竖向偏差，待哪一桁满足要求后，对竖向偏差大的那一桁采用顶压调平装备进行调平。
3、纵向偏差调整：一般在1cm～2cm范围内的调整措施主要方法有：通过尖冲钉夯击高栓孔眼，夯击时需要对角夯击，来逐步调整，通过夯击力可以使偏差逐步达到要求，合拢段位置，也可以采用穿入高栓的方法替换冲钉，这样的话也可以减小一部分偏差。
5 结束语
钢桁拱架跨中合拢方法有很多种，本文介绍的这种方法精确度高，基本可以达到“无应力”状态合拢要求，保证了钢梁线性及受力状态。目前，该桥已顺利实现合拢，得到了业界的一直好评。
参考文献：
[1]张春新、刘代兴，钢桁拱桥精确合拢施工技术，铁道建筑，1003-1995（2010）01-0082-02
[2]贵广南广铁路广州枢纽东平水道钢桁拱桥跨中合拢施工方案
