机械工程师论文刊发浅析钢—混凝土组合拱桥施

　　摘要：本文简单介绍了拱桥的负角度竖转技术的应用和发展，以重庆市万盛区藻渡河光明大桥施工为背景工程，对钢-混凝土组合拱桥在山区峡谷地形施工中使用负角度竖转技术进行阐述，并结合桥梁结构特点对采用负角度竖转技术的适用范围进行探讨，为同类工程施工提供参考。

　　关键词：桥梁;负角度;竖转

　　前言

　　竖转施工在国内拱桥建设中已有很多应用实例，大多数都是提升竖转或平转，对于一般的沟谷、浅水河沟或季节性河流，常采用搭设支架组拼或现浇拱肋，然后再提升竖转至设计标高。当桥位处于陡坡、峡谷、深沟或水流湍急的沟谷地形中，无法搭设支架或支架费用较大时，采用竖向拼装、负角度竖转就显得更加适用和经济。

　　1 工程概况

　　光明大桥位于重庆市万盛区关坝镇，是万盛区连接赶水—贵州桐梓的出境路上跨越藻渡河的桥梁。光明大桥桥型布置为：0.96(桥台)+8.65(引桥)+75.0(钢箱混凝土组合拱)+6.5(引桥)+4.2m(桥台)，全长99.59m，宽12.5m。主桥为净跨径75m的钢箱混凝土组合拱，净矢高12.5m，矢跨比1/6，拱轴系数为1.756，钢箱拱肋肋间净距5.8m，拱肋区段钢箱高1.8m，跨中区段钢箱高1.45m，钢箱宽1.2m;钢箱箱壁厚12mm(跨中区段底板壁厚16mm)。主拱砼顶板厚40cm，板宽1.2m。钢板材质为Q345C，共重约120T。桥位区两岸属丘陵区构造剥蚀地貌，地形起伏较大，地面高程在333.23～367.91m，相对高差34.68 m。图1为光明大桥竖转施工总体布置图。

　　图1 竖转施工总体布置图

　　2 施工工序介绍

　　拱肋具体转体方案如图2所示：

　　图2 光明桥竖转施工阶段示意图

　　2.1 第一阶段：初张拉与助力推动

　　竖转前在地锚后用千斤顶将扣索初步收紧，施加40KN左右的初张拉力，并逐步放松拱肋后侧浪风索，使扣索和锚具夹片处于收紧状态，然后在前扣点后安装卡板锁定锚具夹片，以防前扣点夹片松动。在钢箱拱端头设牵引钢丝绳，拉至对岸与50KN手拉葫芦连接，锚固于桥台预埋锚环上。然后收紧50KN手拉葫芦并逐 步放松扣索和所有浪风索。地锚后千斤顶随之逐步放松开始进行竖转。拱肋后侧已经完全松弛的浪风索在开始竖转时拆除。

　　2.2 第二阶段：竖转调控

　　此阶段扣索调控的控制目标主要是控制松索速度和拱肋姿态，跟踪测量拱肋的变形，尽量减少拱肋在合拢前的轴线偏差并控制拱肋截面出现扭转的情况。按照总体设计布置，万盛岸松索长度28.14m，綦江岸松索长度39.26 m，按单个穿心式千斤顶松索，竖转速度1.5～2.0m/h，可以在20～28小时内完成竖转。

　　2.3 第三阶段：中跨合拢

　　在两岸拱肋基本转动到设计轴线位置时，对全桥拱肋变形进行精确调整，此阶段除了采用扣索进行适当调整外，还需要用侧向风缆索、手拉链子葫芦和螺旋千斤顶微调拱肋轴线及截面的扭转姿态。

　　3 施工中的问题及注意事项

　　3.1 转动铰的制作及安装

　　每片拱肋处设置转动铰一个。铰座是由50mm厚的钢板弯成的带肋半圆形。铰座与铰轴制作必须由专业厂家进行加工，材质及焊缝应符合设计图纸及规范要求。圆度加工误差为±lmm.铰轴内灌注微膨胀混凝土时应采用立放浇注振捣方式以使其填充饱满，铰座凹面及铰轴表面应除锈、抛光，安装前涂抹四氟粉及黄油。铰座及铰轴在吊装及运输过程当中应防止硬物碰撞其接触面以防造成抛光表面的破坏增加转动摩擦。铰座埋于拱座内。并设置多根锚栓。由于其位置处于拱座顶端，其定位非常关键，定位的精度直接影响到后期转体是否顺利及合拢的精度。因此定位时应注意以下四点：

　　①定位应在全站仪的始终监测下进行并确保位置准确;②设置型钢固定支架，支架下端不能悬空，需稳固支撑于拱座基坑;③拱座浇筑混凝土时采取合理的振捣方式和顺序，确保拱座及型钢支架位置不变。由于半跨转体设置两个铰支撑，为减少转体摩擦及防止转动过程中出现转动过程中出现转铰不同轴现象，两铰座定位应联测，以确保其同轴。

　　由于在设计上拱座处为无铰拱，施工过程中必然存在体系转换处理，其转换方式为：拱脚段钢箱就位，并插入钢转轴与拱座形成铰接;调整钢箱至要求位置(两肋在横桥向必须对齐)，用砌砖或其它可靠方式对钢拱肋的竖向位置做临时定位;临转体前，拆除箱底砌体，待拱肋竖转合拢后，绑扎拱座处预留钢筋并将其与拱肋通过焊接角钢(或槽钢)连接，并浇筑封铰混凝土，使之成为无铰拱。

　　3.2 浪风索的布置

　　如图3所示，拱肋两侧预先对称挂设好侧向浪风索，并保持松弛状态，每竖转肋挂设2～4根。侧向控制钢丝绳选用6×37φ19.5mm钢丝绳。浪风索捆绑在扣点附近，与50KN手拉葫芦锚固在岸上临时浪风地锚，用来调整箱拱的平面姿态，见拱肋浪风索布置示意图。需要说明的是：在竖转过程中，浪风索基本上处于松弛状态，当进入合拢阶段观测到拱肋发生较为明显的变形和偏位的时，可通过收紧浪风索调整箱拱轴线。

　　图3 拱肋浪风索布置示意图

　　3.3 钢铰线配索

　　根据竖转松索长度万盛岸为28.14m，綦江岸松索长度为39.26 m，本桥钢绞线(钢丝绳)配索表1所示。以拉力最大的万盛岸作为钢丝绳选用参考，按最大配索拉力900KN考虑，每侧半拱用4根6×37(b类)φ28.0钢丝绳，通过吊环弯转成四根使用。为保证钢丝绳受力一致，钢绞线前扣点钢横梁设两个400KN卡环。为防止意外起见，在吊耳位置额外增加的两根短钢丝绳作为保险，在扣索初张拉收紧钢丝绳后用绳夹将其与载重钢丝绳夹紧。

　　表1 钢绞线(钢丝绳)配索表

　　部位 配索拉力

　　(KN) 安全系数 数量

　　(根) 长度

　　(m) 富余长度

　　(m) 总长度

　　(m) 重量

　　(kg) 备注

　　万盛岸 900 3.1 10 45 10 450 495 接钢丝绳长35m

　　綦江岸 565 3.9 8 105 20 840 924 接钢丝绳长45m

　　3.4 拱肋竖转

　　正式转体之前，为检验转体系统的运行正常，先试转一次。转体角度按1～3度进行，经过试转体，确定转体系统运行正常后，在天气正常的情况下即可开始正式转体。竖转速度必须进行合理的控制，若测量发现拱肋出现较为明显的横向偏位或扭转，要及时适当收紧浪风索约束，此时，浪风索跟随竖转动态进行松紧，转体至跨中离合拢标高20～40cm时停止转体，若双肋竖转出现有一定的高差，可通过YCW25千斤顶单独扣上1～2根钢绞线进行调整，此时，调整扣索亦跟随竖转动态进行松紧，待调整好两个半跨的跨中标高至统一高程时同时继续转体直至合拢对接阶段完成。