機械工程師論文刊發淺析鋼—混凝土組合拱橋施

　　摘要：本文簡單介紹了拱橋的負角度豎轉技術的應用和發展，以重慶市萬盛區藻渡河光明大橋施工為背景工程，對鋼-混凝土組合拱橋在山區峽谷地形施工中使用負角度豎轉技術進行闡述，并結合橋梁結構特點對采用負角度豎轉技術的適用范圍進行探討，為同類工程施工提供參考。

　　關鍵詞：橋梁;負角度;豎轉

　　前言

　　豎轉施工在國內拱橋建設中已有很多應用實例，大多數都是提升豎轉或平轉，對于一般的溝谷、淺水河溝或季節性河流，常采用搭設支架組拼或現澆拱肋，然后再提升豎轉至設計標高。當橋位處于陡坡、峽谷、深溝或水流湍急的溝谷地形中，無法搭設支架或支架費用較大時，采用豎向拼裝、負角度豎轉就顯得更加適用和經濟。

　　1 工程概況

　　光明大橋位于重慶市萬盛區關壩鎮，是萬盛區連接趕水—貴州桐梓的出境路上跨越藻渡河的橋梁。光明大橋橋型布置為：0.96(橋臺)+8.65(引橋)+75.0(鋼箱混凝土組合拱)+6.5(引橋)+4.2m(橋臺)，全長99.59m，寬12.5m。主橋為凈跨徑75m的鋼箱混凝土組合拱，凈矢高12.5m，矢跨比1/6，拱軸系數為1.756，鋼箱拱肋肋間凈距5.8m，拱肋區段鋼箱高1.8m，跨中區段鋼箱高1.45m，鋼箱寬1.2m;鋼箱箱壁厚12mm(跨中區段底板壁厚16mm)。主拱砼頂板厚40cm，板寬1.2m。鋼板材質為Q345C，共重約120T。橋位區兩岸屬丘陵區構造剝蝕地貌，地形起伏較大，地面高程在333.23～367.91m，相對高差34.68 m。圖1為光明大橋豎轉施工總體布置圖。

　　圖1 豎轉施工總體布置圖

　　2 施工工序介紹

　　拱肋具體轉體方案如圖2所示：

　　圖2 光明橋豎轉施工階段示意圖

　　2.1 第一階段：初張拉與助力推動

　　豎轉前在地錨后用千斤頂將扣索初步收緊，施加40KN左右的初張拉力，并逐步放松拱肋后側浪風索，使扣索和錨具夾片處于收緊狀態，然后在前扣點后安裝卡板鎖定錨具夾片，以防前扣點夾片松動。在鋼箱拱端頭設牽引鋼絲繩，拉至對岸與50KN手拉葫蘆連接，錨固于橋臺預埋錨環上。然后收緊50KN手拉葫蘆并逐 步放松扣索和所有浪風索。地錨后千斤頂隨之逐步放松開始進行豎轉。拱肋后側已經完全松弛的浪風索在開始豎轉時拆除。

　　2.2 第二階段：豎轉調控

　　此階段扣索調控的控制目標主要是控制松索速度和拱肋姿態，跟蹤測量拱肋的變形，盡量減少拱肋在合攏前的軸線偏差并控制拱肋截面出現扭轉的情況。按照總體設計布置，萬盛岸松索長度28.14m，綦江岸松索長度39.26 m，按單個穿心式千斤頂松索，豎轉速度1.5～2.0m/h，可以在20～28小時內完成豎轉。

　　2.3 第三階段：中跨合攏

　　在兩岸拱肋基本轉動到設計軸線位置時，對全橋拱肋變形進行精確調整，此階段除了采用扣索進行適當調整外，還需要用側向風纜索、手拉鏈子葫蘆和螺旋千斤頂微調拱肋軸線及截面的扭轉姿態。

　　3 施工中的問題及注意事項

　　3.1 轉動鉸的制作及安裝

　　每片拱肋處設置轉動鉸一個。鉸座是由50mm厚的鋼板彎成的帶肋半圓形。鉸座與鉸軸制作必須由專業廠家進行加工，材質及焊縫應符合設計圖紙及規范要求。圓度加工誤差為±lmm.鉸軸內灌注微膨脹混凝土時應采用立放澆注振搗方式以使其填充飽滿，鉸座凹面及鉸軸表面應除銹、拋光，安裝前涂抹四氟粉及黃油。鉸座及鉸軸在吊裝及運輸過程當中應防止硬物碰撞其接觸面以防造成拋光表面的破壞增加轉動摩擦。鉸座埋于拱座內。并設置多根錨栓。由于其位置處于拱座頂端，其定位非常關鍵，定位的精度直接影響到后期轉體是否順利及合攏的精度。因此定位時應注意以下四點：

　　①定位應在全站儀的始終監測下進行并確保位置準確;②設置型鋼固定支架，支架下端不能懸空，需穩固支撐于拱座基坑;③拱座澆筑混凝土時采取合理的振搗方式和順序，確保拱座及型鋼支架位置不變。由于半跨轉體設置兩個鉸支撐，為減少轉體摩擦及防止轉動過程中出現轉動過程中出現轉鉸不同軸現象，兩鉸座定位應聯測，以確保其同軸。

　　由于在設計上拱座處為無鉸拱，施工過程中必然存在體系轉換處理，其轉換方式為：拱腳段鋼箱就位，并插入鋼轉軸與拱座形成鉸接;調整鋼箱至要求位置(兩肋在橫橋向必須對齊)，用砌磚或其它可靠方式對鋼拱肋的豎向位置做臨時定位;臨轉體前，拆除箱底砌體，待拱肋豎轉合攏后，綁扎拱座處預留鋼筋并將其與拱肋通過焊接角鋼(或槽鋼)連接，并澆筑封鉸混凝土，使之成為無鉸拱。

　　3.2 浪風索的布置

　　如圖3所示，拱肋兩側預先對稱掛設好側向浪風索，并保持松弛狀態，每豎轉肋掛設2～4根。側向控制鋼絲繩選用6×37φ19.5mm鋼絲繩。浪風索捆綁在扣點附近，與50KN手拉葫蘆錨固在岸上臨時浪風地錨，用來調整箱拱的平面姿態，見拱肋浪風索布置示意圖。需要說明的是：在豎轉過程中，浪風索基本上處于松弛狀態，當進入合攏階段觀測到拱肋發生較為明顯的變形和偏位的時，可通過收緊浪風索調整箱拱軸線。

　　圖3 拱肋浪風索布置示意圖

　　3.3 鋼鉸線配索

　　根據豎轉松索長度萬盛岸為28.14m，綦江岸松索長度為39.26 m，本橋鋼絞線(鋼絲繩)配索表1所示。以拉力最大的萬盛岸作為鋼絲繩選用參考，按最大配索拉力900KN考慮，每側半拱用4根6×37(b類)φ28.0鋼絲繩，通過吊環彎轉成四根使用。為保證鋼絲繩受力一致，鋼絞線前扣點鋼橫梁設兩個400KN卡環。為防止意外起見，在吊耳位置額外增加的兩根短鋼絲繩作為保險，在扣索初張拉收緊鋼絲繩后用繩夾將其與載重鋼絲繩夾緊。

　　表1 鋼絞線(鋼絲繩)配索表

　　部位 配索拉力

　　(KN) 安全系數 數量

　　(根) 長度

　　(m) 富余長度

　　(m) 總長度

　　(m) 重量

　　(kg) 備注

　　萬盛岸 900 3.1 10 45 10 450 495 接鋼絲繩長35m

　　綦江岸 565 3.9 8 105 20 840 924 接鋼絲繩長45m

　　3.4 拱肋豎轉

　　正式轉體之前，為檢驗轉體系統的運行正常，先試轉一次。轉體角度按1～3度進行，經過試轉體，確定轉體系統運行正常后，在天氣正常的情況下即可開始正式轉體。豎轉速度必須進行合理的控制，若測量發現拱肋出現較為明顯的橫向偏位或扭轉，要及時適當收緊浪風索約束，此時，浪風索跟隨豎轉動態進行松緊，轉體至跨中離合攏標高20～40cm時停止轉體，若雙肋豎轉出現有一定的高差，可通過YCW25千斤頂單獨扣上1～2根鋼絞線進行調整，此時，調整扣索亦跟隨豎轉動態進行松緊，待調整好兩個半跨的跨中標高至統一高程時同時繼續轉體直至合攏對接階段完成。