公路施工：悬索桥塔区无吊索梁段前吊后支安装工法

悬索桥塔区无吊索梁段前吊后支安装工法悬索桥塔区无吊索梁段前吊后支安装工法 中交一公局第三工程有限公司 陈胜亮 李鸿盛 屈加林 毛超军 宾熊 1前言前言 悬索桥无吊索区梁段的安装是悬索桥钢梁安装施工过程中的一个重大技术难题， 常用的 施工方法是支架法或托架法安装。 中交一公局第三工程有限公司技术人员结合驸马长江大桥 端梁安装施工展开技术攻关，创新研究出一套端梁段“前吊后支”施工工法，为塔侧无吊索 区梁段的安装提供了新的思路。 本工法的关键技术已经申报实用新型专利和发明专利， 无支 架施工钢箱梁技术经中国公路学会鉴定达到国际领先水平。 2工法特点工法特点 （1）本工法的特点是用“前吊后支”工艺进行无吊索区钢箱梁安装，钢箱梁向塔侧预 偏为合龙梁段提升预留作业空间，施工工艺简单、线型控制精度高。 （2）利用塔柱表面预埋锚座作为“前吊”斜拉索的锚固装置，可调节斜拉索能够为相 邻梁段间的高差调整带来便利。 斜拉索取代支架或托架， 降低了端梁安装的临时结构用钢量， 安全性能提高。 （3）利用永久支座和刚性支撑杆作为端梁“后支”的竖向和水平支撑装置，做到永临 结合，辅助设施少，适用范围广。 3适用范围适用范围 斜拉桥、悬索桥塔侧无吊索区钢梁节段安装施工。 4工艺原理工艺原理 悬索桥端梁段“前吊后支”技术是利用永久支座和刚性支撑架固定钢箱梁后端，利用可 调节长度斜拉索固定前端，实现无吊索钢箱梁安装过程中临时定位。 预先安装在两个索塔塔肢上的斜拉索悬吊钢箱梁前端，钢箱梁后端放置在竖向支座上， 同时在钢箱梁后端阻尼器位置利用刚性支撑杆对钢箱梁进行水平支撑， 保证钢箱梁在无支架 的情况下仍然保持稳定的施工工艺。 端梁在初始安装阶段需要向塔侧预偏一定距离， 等合龙 段吊装后解临时约束，牵引预偏钢箱梁至设计位置完成全桥体系转换。 第 1 页 共 9 页 5施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 端梁段安装主要施工流程分为施工准备、 钢箱梁的吊装定位、 就位后的复测及临时固定 向永久固定的转换这几个大步骤。 上吊耳及支座安装后要复测， 钢箱梁起吊过程中要注意现 场的管理，各种吊具的可靠性，操作人员的安全性等。详细步骤见下图。 图图 5.1-15.1-1 塔侧端塔侧端梁梁安装工艺安装工艺流程流程 施工准备 端梁起吊 端梁水平牵引 临时约束系统安装 端梁预偏就位 中跨合龙段施工 端梁合龙 约束系统安装 第 2 页 共 9 页 5.2 施工操作要点 5.2.1 施工准备 斜拉索设计加工“前吊后支”施工工法中的斜拉索的长度、截面和材料等十分重要， 考虑到斜拉索制作时的误差，施工中的不均衡荷载，吊索设计时安全系数控制在 3 以上，并 且下端锚具做成可调节形式便于梁段标高微调。 斜拉索由专业厂家加工并在应力状态下精确 控制总成长度。 图图 5.2-15.2-1 斜拉索构造斜拉索构造 图图 5.2-25.2-2 斜拉斜拉下端锚具构造下端锚具构造 连接装置设计制造 本工法需要用斜拉索将钢箱梁和桥塔进行斜拉固定， 塔侧和钢箱梁 顶部的连接和锚固装置要根据各个工况下产生的最大荷载并有足够的安全系数进行计算， 确 保连接和锚固装置在最不利的工况下满足施工要求。 塔侧连接装置由专业厂家加工并进行焊 缝检测。端梁段的临时吊耳由钢箱梁厂进行施工。 图图 5.2-5.2-3 3 上吊耳尺寸图上吊耳尺寸图 第 3 页 共 9 页 图图 5.2-5.2-4 4 无吊索梁段临时吊点图无吊索梁段临时吊点图 竖向支座安装 利用永久支座对端梁进行竖向支撑是本工法的重要特征， 要求支座下部 结构与垫石进行固结，支座上部滑动钢板需要预偏，等钢梁就位后与钢箱梁支座基座连接。 图图 5.2-5.2-5 5 竖向支座竖向支座初始初始安装安装 纵向约束系统施工 本工法还要用刚性支撑对钢箱梁进行水平支撑， 钢性支撑连接利用 了永久结构阻尼器的安装耳座。因此刚性支撑的端部耳板需要根据阻尼器安装基座进行设 计，长度根据阻尼器耳座的间距考虑预偏量后确定。 图图 5.2-5.2-6 6 刚刚性支撑连接构造性支撑连接构造 第 4 页 共 9 页 牵引装置安装 牵引装置时将跨缆吊机提升的钢箱梁向塔侧牵引到安装位置。 牵引系统 包括卷扬机和滑车组，卷扬机固定位置可以根据现场情况和桥梁构造决定。 5.2.2 端梁起吊 端梁段转运到起吊位置后，安装吊具，用跨缆吊机进行竖向提升。提升过程中要注意梁 端高度，大约比支座顶高出一至两米时停止提升，准备水平牵引。 水平牵引系统滑车组与钢箱梁吊机连接， 调整牵引索长度均匀受力后， 技术人员指挥跨 缆吊机和卷扬机同步作业，缓慢释放跨缆吊机钢绞线，使梁端逐步靠近安装位置。 5.2.3 临时约束系统安装 刚性支撑安装钢梁就位时先将纵向约束钢支撑尾端与塔侧阻尼器基座连接，调整梁体 姿态和空间位置，将钢支撑前端与钢箱梁阻尼器基座连接，跨缆吊机下放钢梁，牵引系统放 松，此时刚性支撑在梁段就位阶段还用作水平限位装置。 斜拉索安装 斜拉索预先在塔侧进行安装， 钢箱梁就位过程中适时将斜拉索下端锚头与 钢箱梁吊耳连接。 图图 5 5.2.2- -7 7 斜吊索准备斜吊索准备图图 5.5.2-82-8 钢箱梁牵引钢箱梁牵引 5.2.4 端梁预偏就位 在梁端落位之前，检查支座上滑动钢板预偏位置，跨缆吊机缓慢卸载，调整钢箱梁各向 位置，将钢梁支座基座与支座滑动钢板精确对位和连接，跨缆吊机完全卸载。就位后进行上 下游斜拉索索力测量和梁段高程测量，索力不均或上下游梁顶高差超过 10mm 时重新提升 钢箱梁，进行斜拉索长度调整，直至索力和高差符合要求。端梁处于斜拉索前吊和临时竖向 支座后支的稳定状态，完成端梁预偏安装。 第 5 页 共 9 页 5.2.5 跨中合龙段施工 中跨合龙段施工前， 需要将岸侧钢箱梁段全部完成， 岸侧钢箱梁段按照从塔侧向跨中的 顺序逐段吊装。 由于钢箱梁段重心与永久吊索的中心不吻合， 同时由于主缆线形影响以及端 梁预偏等原因， 端梁与相邻梁段存在较大的高差而无法完成匹配件连接， 只能采用临时锁定 装置固定，同时在其他梁段安装过程中应不断调整临时锁定装置以适应梁段间的高差变化。 中跨合拢段利用跨缆吊机直接垂直起吊安装， 先与跨中侧钢箱梁段完成匹配连接， 最后 完成与岸侧钢箱梁的连接。 5.2.4 全桥合龙 精确调整端梁的纵坡和高程， 完成端梁与相邻梁段完成永久连接， 永久连接包括节段间 的环缝焊缝连接和匹配件连接。 解除临时约束的前吊斜拉索和纵向钢支撑， 利用千斤顶将预偏的梁段向跨中顶推， 完成 端梁与跨中连段的匹配连接，完成整桥合龙。 5.2.5 约束系统安装 大桥约束系统包括竖向支座、抗风支座、纵向限位支座和阻尼器。均应按照相关专项施 工方案完成安装和固定。 6材料与设备材料与设备 6.1 主要施工材料 悬索桥塔区无吊索梁端前吊后支安装工法主要材料见表 6-1 表表 6-16-1 主要材料表主要材料表 序号材料名称规格/数量重量 Kg备注 1斜拉索109丝φ5.2PE拉索/2根1080 2钢锚座专门设计/1 套1042主动撑杆预埋筋 3钢箱梁上临时吊耳专门设计/1 套1795 4刚性支撑架专门设计/1 套1412