双幅大跨度钢管拱桥横移式缆索吊机吊装斜拉扣挂施工工法

双幅大跨度钢管拱桥横移式缆索吊机吊装斜拉扣挂施工工法1、前言大跨度拱桥无支架法施工，可根据具体的桥梁结构形式、周围的地理环境因地制宜的采用缆索吊机的方式吊装，扣挂体系亦有多种形式。

对于钢管拱桥，钢管拱各吊装节段用高强螺栓临时连接，简化了安装程序，降低了劳动强度，加快了拼装速度，提高了缆索吊机的工作效率，因此采用缆索吊装这种优势更为明显。

为此，在吸取各方面的实践经验和在集团公司内外专家的指导下，我单位在东莞水道大桥施工中，经过共同研究，多方优化，针对双幅拱桥自行设计了2×80T可滑移式缆索吊机和塔扣分离的扣挂系统，采用了双幅大跨度钢管拱桥缆索吊装斜拉扣挂施工工法，制定了详细的施工工艺和操作规程，获得了成功。

2、工法特点2.1在工厂内进行钢管拱肋的分段加工和预拼装工作，采用陆路和水路运抵施工现场，易于保证结构复杂的钢管拱肋的加工质量。

2.2缆索吊装和扣索塔斜拉扣挂自成体系，安装过程中互不干扰，受力明确，计算简便。

2.3扣挂体系中，采用塔顶过鞍和张拉转换系统，减少了高空作业的同时，使扣索调整工艺简单、方便快捷。

2.4施工中采用了左右侧拱肋对称安装固定,然后再安装横撑的施工顺序，有助于安装过程中的安全稳定。

2.5钢管拱肋接头在焊接前采用了等强度外法兰板连接方式，可有效的应对台风到来时的不利影响。

2.6钢管拱线形控制采用大型有限元通用软件模拟钢管拱的受力状况进行计算，并以自编程序予以复核的方式，使钢管拱的线形控制从理论上得到了保证。

2.7对原桥台基础进行加固处理，作为缆索吊机的后锚；在边拱拱顶设置预埋件，直接利用边拱的自重平衡扣索索力，利用拱座作为扣塔的基础，做到了经济、安全、实用。

3、适用范围本法普遍适用于跨越深水、深谷、航运繁忙的河道上的拱型桥梁，尤其适用于平原地区边拱设计较为强大的大跨度飞燕式双幅钢管砼系杆拱桥拱肋的拼装架设。

4、工艺原理深谷或通航河就是针对需要跨越深水、本工法采用可横移式缆索吊机吊装斜拉扣挂法，道的大跨双幅拱桥施工中，由于无法采用支架或拱架用量过大的情况下而采用的。

施工前，针对设计图纸所确定的拱肋分段重量，进行缆索吊机的设计安装，每一节段采用缆索吊机吊装就位后，通过扣挂体系临时固定和微调，进而完成所有拱段的安装，实现合龙。

安装过程中，按提前计算拟定的各节段预抬标高值进行设置，达到对拱肋的安装线型进行控制的目的。

安装完一幅拱肋后，通过预先设置的横移滑道横移缆索吊机，安装另一幅钢管拱肋。

5、工艺流程及操作要点5.1工艺流程图1 施工工艺流程图操作要点5.2．钢管拱肋现场安装采用两岸双肋并举的对称方式进行施工。

先安装完右幅桥主拱肋,待缆索吊机横移后再进行左幅桥主拱肋的安装。

具体参见钢管拱肋安装图2。

图2 钢管拱肋安装图5.2.1 钢管拱肋加工及运输钢管拱采用厂内制造方案，主要包括筒节制造、节段弦管制造、节段匹配制造、半拱肋预拼装四个阶段。

零件下料（除节段两端筒节）采用预加补偿量一次下料的工艺，均采用数控精密切割，坡口在专用平台上切割完成；管相贯接口切割由数控相贯线切割机完成；主弦管弯制由大型中频弯管机完成；筒节及筒节对接在专用平台上制造；主拱肋匹配制造胎架按桥线型设计制造，在胎架上完成主拱肋制造和预拼、腹杆相贯线预拼及临时连接件的安装。

钢管拱采用陆路、水路运输相结合的方式，根据钢管拱肋现场吊装先后顺序，南北岸成对配载，以满足现场吊装要求。

5.2.2 缆索吊机安装5.2.2.1主塔安装索塔安装采用“单件拼装、摇杆安装”，逐节向上拼接直至设计高度。

摇头扒杆起吊能力为10KN。

拼装达到缆风绳位置时，在塔架上加设缆风绳，确保安全。

5.2.2.2主索架设采用“小索代主缆直接拖拉法”安装工艺，先在两座塔架间对拉2根工作钢丝绳，作为φ60㎜主缆索安装的滑行轨道。

固定好后，用50KN卷扬机将主缆索拖拉过河。

起重、牵引索的安装方法基本上和主缆索相同。

5.2.2.3索鞍、跑车安装索鞍与运行小车等较重部件，在地面进行分解后，利用索塔上滑轮组配卷扬机将各零部件吊至索塔顶，并在塔顶进行组装后，吊到主索上。

．5.2.3 扣挂体系安装5.2.3.1 塔架安装扣塔塔架先拼装成较大节段，利用己安装好的缆索吊机进行安装。

5.2.3.2 扣索安装钢绞线先在地面上做好端头锚固，将锚固好的钢绞线使用缆索吊机整体吊装，放置于扣索塔索鞍内，一端放入张拉体系内，另一端牵至安装好的节段上面，等到安装拱段基本就位后，将其牵引至该段扣点处连接，张拉端收紧到工作状态。

5.2.3.3 转换体系的安装根据张拉结构形式进行组装，以销轴和精轧螺纹钢连接，准确测量，保证各锚箱之间形成平行关系，防止扭曲变形。

5.2.4 钢管拱肋悬臂拼装5.2.4.1 拱脚预埋段安装在拱座承台上进行拱脚（定位架及预埋段）的吊装预埋。

预埋时，必须经反复多次测量检查，确认其位置、坐标、标高、倾角均达到设计位置和要求后才能最后固定定位架和预埋段，且在灌注拱座砼之前，将定位架支撑牢固以防变形。

5.2.4.2 拱肋及风撑安装a、吊装第一分段拱肋拱肋起吊后，下端嵌扣预埋段内导管，由于内衬管与第一节段端口失圆的影响，安装困难较大，可采用对内衬管进行切割，减小内导管尺寸的方法，加快安装速度。

就位后焊接好接头法兰和拼接板，安装螺栓、冲钉。

将拱铰的下座板及锚栓嵌埋入拱座预留槽孔中。

调准拱肋线型、标高、拱肋间距后吊装横撑及斜撑，焊接横撑管接头，而K撑端头只用马板与主拱弦管定位而不焊接。

拱肋标高定位采用缆索吊机徐徐松钩和扣索徐徐加力的方式进行。

b、吊装第二分段拱肋起吊后，下端嵌扣进第一分段内导管并用冲钉及螺栓将法兰板及拼接板连接，调准拱肋线型、标高、拱肋间距后将拱肋定位好，安装临时横撑及斜撑，焊接横撑管接头，而K撑端头只用马板与主拱弦管定位而不焊接。

待全桥合拢并焊接完成后，拆除临时支撑，安装肋间钢横梁，高强度螺栓施拧须严格按“钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程进行。

c、吊装第三～七分段拱肋施工工艺与第二节段相同。

5.2.4.3 合拢段安装吊装前，调准全拱拱肋线型、标高、位置等，在最接近设计温度的时间时，反复测量高由于受缆索吊依据实测值切割掉合拢段两端余量，以保证测量精度。

空合拢口的水平距离，机起升高度的影响，上弦管一端多切除60cm,以便于安装过程中转动和调整，同样在最接近设计温度的时间内吊装合拢段，拉动第七分段的滑动内导管使其插入合拢段，及时装焊接头处法兰板及连接板并用冲钉及螺栓栓接。

调准拱肋线型、标高及拱肋间距后吊装拱顶风撑，焊接风撑横管接头。

多切除的端头段采用两个半圆钢管补焊。

合拢段安装见图3图3 合拢段安装图5.2.5钢管拱焊接主拱拱肋及风撑（横撑、斜撑）的工地焊接顺序。

主拱拱肋分段接头处焊接顺序为：吊装三个分段后及时焊接最下面一个弦管接头和相应的风撑接头。

等主拱拱肋合拢焊接完成后，切除接头处法兰板及其它板件，焊接包板，补焊后焊腹管及缀、腹板。

5.2.6 扣索拆除钢管拱肋全部焊接完成后，即可拆除扣索，拆除时要对照线形控制中反映的变形情况进行，先南北岸自上而下对称拆除拱肋将向下变形处的扣索，然后拆除向上变形处的扣索。

5.2.5 线形控制5.2.5.1 目标：使拱肋合龙后各控制点的标高满足设计要求，即拱轴线符合“理想裸拱轴线”。

这是安装过程中线形控制的基准。

5.2.5.2思路：每一节段在吊装时刻均有一预抬高值，随着吊装节段的增多，在自重作用下，拱肋轴线愈来愈逼近设计的“理想裸拱轴线”，当拱肋合龙松扣后，其轴线即位于该“理想裸拱轴线”。

5.2.5.3 拱肋安装阶段预抬高值计算原理在线形控制计算中，采用大型有限元通用软件对钢管拱肋吊装阶段进行模拟计算。

模型中采用分段直线梁单元模拟悬链线形拱肋，杆单元模拟拉索。

拱段间连接按半刚性考虑。

先用“前进分析”计算扣索的受力状态和各段拱肋控制点标高与理想轴线的差值，然后再用．“倒退分析”确定各段拱肋在吊装时刻控制点的标高。

5.2.5.4确定松扣挠度拱肋合龙后，由于松扣引起的拱肋控制点挠度为松扣挠度，计算模型如图3示。

其计算原理是，在各扣点作用一个反向索力，在反向索力作用下，计算空钢管各点的挠度。

反向索力的大小为合龙时各段的最终索力。

5.2.5.4计算假定及相关说明⑴在吊装过程中扣塔不发生水平及竖向变位，在施工中保证塔顶偏移量不大于20cm，对拱肋安装标高影响可以忽略。

⑵不考虑温度变化对扣挂过程中拱轴线形的影响，施工中拱肋精确定位全部选择在夜晚10点钟以后进行，尽量降低温度变化对安装标高的影响。

⑶扣索绕过设置在塔架上的索鞍后锚固在边拱端部，在计算中忽略了扣索与转鞍轮之间的转动摩擦，认为前索和背索的张力大小相等，但施工中发现，索鞍处摩擦力影响较大，对索力有较大影响。

5.2.6缆索吊机横移设计时，在塔架底部设置滑道，滑道主要由工字钢、槽钢组成，结构形式可见图4。

滑移采用YCW 液压千斤顶拖拉，起动时，在塔架后部增设辅助的顶推千斤顶。

滑移前，放松承重索，既有缆风和新设缆风互紧互松，协调配合进行。

横移到位后，安设另幅拱肋。

图4 滑道结构图6、机具设备6.1 缆索吊机6.1.1 技术性能指标40=80t;×Q=2主索额定起重量；6.1.1.1．6.1.1.2建筑跨度：L=400m;L×2=320 m 6.1.1.3工作有效跨度：Lv=400m-106.1.1.4承重索跨中最大挠度：(含气温38℃影响)fmax=28m6.1.1.5钢支架高度:H=99m;6.1.1.6运行速度：运行小车运行速度Vx=0~10m/min；起升速度Vq=0.92~2m/min；6.1.1.7承重索形式：单跨二索制。

主索采用Φ60mm的钢丝绳12根；6.1.1.8缆索起重机工作级别(GB3811-1983)总设计寿命12500小时，起重利用等级U6；名义载荷系数Kp=0.5;载荷状态Q3-重级利用等级A7。

6.1.1.9缆索起重机主要技术参数表12缆索起重机钢索规格及性能参数表6.1.1.106.1.2 缆索吊机组成结构6.1.2.1索塔塔架采用N型万能杆件拼装，总高度为96m，塔架拼装呈门式，塔柱截面为4×4m，，立柱杆件为4N1，柱中心距20m，高度方向设系梁两道，满足塔柱的稳定要求；基础采用桩基与承台，桩径1.2m，承台厚度为2m，塔架与基础采用滑道联接形式。

两岸索塔中心距为400m，有效跨度320 m。

索塔应适当向引桥方向后仰15～20cm。

可参见图2。

2.主索每幅桥布置2套缆索，每套主索为6φ60钢丝绳，后锚位置设一600T滑轮组，用于调整主索的垂度和平衡6根主索的索力，承重索跨中最大挠度28m。

3.牵引索选用φ42钢丝绳，配四台28T双筒卷扬机两岸牵引，经索塔上部转向滑轮与地面50T导向滑轮进行牵引，牵引速度4.5m/s。