祁家黄河大桥拱肋吊装技术

时间：2024-07-28

李兴坤，周世军，赵永前

(1.北京铁路局北京工务段，北京100077;2.重庆大学土木工程学院，重庆404100 3.济南铁路局济南工务段，山东济南250031)

1 斜拉扣挂工艺概述

拱肋安装采用无支架缆索吊装、千斤顶钢绞线斜拉扣挂法施工工艺，采用合龙松索技术。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每个节段为一个扣段。节段为单肋安装，待上下游同一节段吊装就位后，安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段的安装。吊装时为单肋单节段吊装，两端肋间横(斜)撑也采用吊装。斜拉扣挂示意见图1。

图1 祁家黄河大桥斜拉扣挂示意

2 拱肋吊装系统

祁家黄河大桥采用索塔系统的塔架与扣塔系统的塔架一体化的吊装系统。拱肋安装系统由索塔系统、扣塔系统和稳定措施系统组成。

2.1 索塔系统

全桥设两套主索吊装系统，每套由1组6根φ47.5 mm钢索组成，主吊起重牵引选用φ22钢丝绳。

索塔采用E型万能杆件组拼，为双柱门式索塔，每柱截面为2 m×4 m，两柱之间设一道横系梁。吊塔基础采用钢筋混凝土基础。

2.2 扣塔系统

祁家黄河大桥采用预应力钢铰线作扣索。钢铰线对称设置于节段上、下游侧的扣点上。钢铰线采用φ15.24 mm钢铰线，其标准强度为1 860 MPa，其根数根据扣索索力而定，并考虑安全系数。在拱肋扣点处钢铰线采用P型挤压锚具锚固，1、2号扣索钢铰线直接锚于桥台上;3号扣索锚于吊塔横梁上，4号扣索直接在塔顶张拉，扣塔和扣索地锚之间设置平衡索，与扣索同步张拉，保持塔架平衡。扣索采用单根穿索、单根张拉的施工方法。

扣塔立柱中部设置3号扣索索鞍，扣索一端锚于拱肋节段，另一端通过索鞍至扣塔地锚端进行锁定。索鞍安装在塔架立柱横系梁位置处，每个索鞍用3个轴辊固定。

2.3 拱肋安装过程中的横向稳

横向稳定性通过布置顺河抗风索来实现，上、下游各布置一组钢丝绳作抗风索，塔架在上、下游各自对称布置2根钢丝绳作压塔索。在吊装过程中，水平力比较大，在每个立柱处用钢丝绳走4线作平衡索。

本桥拱肋节段为单肋安装，待同一岸上、下游同一节段安装就位后，紧接着安装节段间连接横(斜)撑，即完成一个双肋节段单元。一个双肋节段单元形成，结构本身的横向稳定是安全的。对于尚未形成双肋节段单元前的一个单肋节段，布置抗风索辅助横向稳定。风缆设置在离拱肋接头1～2 m的拱肋下缘位置，然后分别扣挂在两岸，与拱轴线的夹角如图所示，同一段拱肋横向之间也临时连接，将第一、二段风缆扣在岸边同一个扣点，将第三、四段风缆扣在岸边同一个扣点，如图2。

3 拱肋吊装方案

本桥拱肋节段施工采用斜拉扣挂式无支架缆索吊装方案，拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，节段为单肋安装，待上、下游同一节段吊装就位后，安装节段间连接横(斜)撑，即完成一个双肋节段。两岸自拱座第Ⅰ节段开始对称吊装，向对岸拼装至第Ⅳ节段，待整体调整好拱轴线及各控制点高程后，在两个第Ⅳ拱肋节段间加入合龙段，实施合龙。

3.1 准备工作

吊装前对拱肋节段进行全面质量检查，其中包括接头、拱肋中线标高、内外弧长、防腐涂层、管内有无异物等，严格按施工规范要求执行。对拱肋接头连接板进行编号统一管理，安装并调试测试设备。

图2 拱肋侧风缆平面示意

3.2 拱脚段吊装

3.2.1 就位

栓好捆绑绳，用缆索吊机起吊拱脚段，走行至设计位置后放松吊钩使拱脚段后端靠近于预埋件，落位时，下端头先对准拱座上预埋件标示的中线然后落位，上端使拱肋中线与上(下)拱轴线大体重合，用缆风索控制。然后将上端头标高调整到设计标高，紧扣索并固定。如有偏差应以千斤顶或吊装缆索等进行调整。检查符合设计要求后，用钢板、硬木三个方向塞紧，按设计扣好扣索。

3.2.2 线形调整

用液压千斤顶按照一定的分级逐步拉紧，直至扣索索力接近计算值，同时测量拱肋标高是否与计算值相符。如果不相符，须查明原因并进行调整。如果拱肋实测标高与计算值相符，则通过侧向缆风来调整拱轴线平面位置直至符合设计要求，完成后对钢绞线进行锁定。为防止钢绞线在低应力条件下及风振作用下锚夹片松动而造成滑锚，后侧采用工作锚进行锚固。

3.3 第2、3节段吊装

(1)节段对位:由吊重索起吊该段到设计标高，再牵引至拱脚段上端，进行拼接，对准并上紧连接螺栓，测量好拱轴线标高及坐标位置，紧固好连接件，扣好扣索。

(2)线形调整:张拉扣索束和收放侧向缆风使节段位置符合监控指令，如在此过程中监测发现扣塔偏移超出允许值则同步收紧相应风缆调整扣塔位置。调整完毕后将锚具锁定。

(3)工地对接焊接:线形调整完毕后即可进行拱肋焊接。焊接要严格按照操作规程及施工规范进行操作。

3.4 第4节段吊装

第4节段由于需在塔顶张拉，其吊装程序与2、3节段的不同之处表现在:

(1)通过平衡索与扣索的同步张拉，保证扣塔的垂直度。扣索在塔顶张拉，平衡索在桩锚处张拉。

(2)两岸第4节段安装误差尽量趋于一致，为合龙段顺利对位创造条件。同时两岸经常联测，确保各项指标满足设计要求和规范规定。

3.5 合龙段吊装

合龙时要严格控制合龙温度，合龙温度宜控制在设计给定的温度变化范围之内。先将中段拱肋起吊上升，定位在比设计标高高出3～5 cm处，再放松扣索，使边段拱肋向合龙段靠拢，直至基本接触，可进一步循环放松起重索和扣索使合龙段接头标高降至比设计标高高出2～3 cm为止。松索时注意一定要应用反复、对称、循环松索法进行，当拱肋接头已靠紧，继续松索而接头标高下降很少时，则说明拱肋已初步形成拱的状态，此时测量标高、轴线偏位，满足要求后，扣索基本放松，进行接头焊接。

3.6 松索施工

祁家黄河大桥采用合龙松索方式。单肋合龙之后不松扣索，待两肋完全合龙后，将主弦管接头、腹杆、横撑及拱脚处主弦管焊接完成之后，再松开扣索。松索程序为:从跨中4号扣索开始，两岸对称分级依次(从4号→1号)放松，当拱肋标高偏差较大时应先松偏高处扣索，后松偏低处扣索，这样可以利用拱肋自重来调整拱肋轴线标高，使其与设计值相吻合。而缆风的解除需待到钢管内混凝土浇筑完成并达到设计强度之后方可进行。