自瞄式懸索橋鋼箱梁施工技術
2018-03-12
自錨式懸索橋是由主纜、吊索、加勁梁、主塔、鞍座、錨固構造等構件組成的柔性懸吊組合體系，它與地錨式懸索橋最大的區(qū)別在于主纜錨固的位置，地錨式懸索橋主纜錨固在錨旋上，自錨式懸索橋主纜錨固在加勁梁上。結構的自重和外荷載由主纜、加勁梁和主塔共同承受。自錨式懸索橋的主纜是結構體系中的主要承重構件，主要承受拉力作用，是幾何可變體。它不僅可以通過自身的彈性變形，而且可以通過幾何形狀的改變來影響體系平衡，表現出大位移非線性的力學特征，在恒載作用下主纜具有很大的初始拉力，對后續(xù)結構形狀提供強大的“重力剛度”。主塔在恒載作用下主要是軸向受壓，但在運營階段，由于塔頂主纜不平衡水平分力的作用，是壓彎構件，呈梁柱特性。加勁梁是結構體系中重要的受力構件，加勁梁在承擔傳遞橋面恒活載作用的同時也承受主纜的水平分力，因此加勁梁同樣為壓彎桿件，呈現出梁柱特性。吊索的作用是將加勁梁承擔的荷載傳遞到主纜，是聯系加勁梁和主纜的紐帶。
一、自錨式懸索橋的優(yōu)缺點
自錨式懸索橋的優(yōu)點:
1不需修建大體積的錨碇。尤其在地質條件很差的時候,這一點顯得特別重要。
2跨徑布置較靈活,可緊密地結合地形,即可作成一般的雙塔三跨懸索橋;也可作成單塔雙跨懸索橋。
但是,自錨式懸索橋也存在很明顯的缺點:
1用鋼量大,造價昂貴。由于主纜直接錨固在加勁梁上,梁承受很大的水平軸向力。為了能抵抗這巨大的水平力, 必須加大梁的截面,并且在梁的各板件上,設置很多加勁件,以防止梁和板件的壓屈。
2施工步驟的限制。由于主纜錨固在梁上,因此錨固跨的梁必須首先吊裝完成,才能架設主纜。這一點和一般懸索橋是不相同的,一般懸索橋是先架設主纜,再吊 裝加勁梁構件,直至合龍;而自錨式懸索橋必須先吊裝梁,再架設主纜。因此在安裝梁時,不得不搭設臨時排架,吊裝大型梁的節(jié)段,增加了施工的麻煩。
二、鋼箱梁的施工技術
1 鋼箱梁的制作
鋼箱梁節(jié)段的制造全部在專業(yè)工廠內完成， 就是在廠內進行板單元制造、 箱梁節(jié)段的組焊、預拼及涂裝，然后運至橋位現場進行箱梁節(jié)段吊裝、調整就
位、焊接，補涂及涂面漆。全橋成形后，進行橋面鋪裝。
2施工測量控制
鋼箱梁安裝施工中通過施工測量進行控制。箱梁安裝定位基準為橋位中心線, 從鋼箱梁運送到現場后對平面位置進行初步控制,在臨時支墩上先放樣出鋼箱梁梁體標記線的重合線, 即在放樣出的頂面鋼箱梁的梁體標記線位置上放樣出縱向間斷線。放樣出鋼箱梁兩個節(jié)段劃分線的正中點的軸向點位,其中一個點標記在一側墩柱的側面, 另一個點標記在臨時墩的工字 鋼上。鋼箱梁運送到現場 就位后, 采用三向千斤頂進行調整,橫向調整使箱梁縱向中心線與平臺上縱向中心線對齊,然后縱向調整,使箱梁橫向中心線與平臺上節(jié)段箱梁橫向中心線對齊。當梁體標記線與現場標記線基本重合后,開始進行精確測量定位控制。
鋼箱梁平面位置的精確控制采用跟蹤測量方法:全站儀直接架設在現場的導線控制點上,放樣梁體四個點的坐標方位角,控制梁體在全站儀鏡筒中移動,當梁體標記線與儀器鏡筒中的豎向絲重合時,梁體平面調整完成。箱梁平面位置調整到位后,再調整箱梁四角及中線兩端高程。調整到位后,用砂箱支撐,用鋼墊片調整高度,必須保證箱梁穩(wěn)定。
為了保證鋼箱梁的精確定位,及施工過程中因各種因素對其變形的監(jiān)測,必須建立測量控制網。在海河兩側各布兩個基準點,按規(guī)范要求進行觀測并對其進行嚴密平差。控制點最后經監(jiān)理驗收無誤,方可使用。控制網基準點應牢固,按變形觀測的要求埋設,同時,為保證施工放樣的精度和速度,對放樣或觀測的主要控制點應設固定觀測墩座;對于其他控制點也應設對中標志桿,以便于精確照準。對建立的控制網要定期復測。對高程控制網進行跨河水準儀校測,真正確保高程的精度。
鋼箱梁在焊接前進行最后的復測工作,平面及高程滿足規(guī)范要求后進行鋼箱梁焊接, 焊接前進行工序交接。上一道工序不滿足要求嚴禁進行下一道工序。
3鋼箱梁的安裝
（1）鋼箱梁臨時支架，根據情況可才采用合適的鋼管作為臨時支架。
?。?）鋼箱梁段吊裝，鋼箱梁分段在工廠加工制作完成，并驗收合格后，采用動力平板車運至安裝現場，用吊車將鋼箱梁段吊裝就位。鋼箱梁節(jié)段從支架兩端同時向中間逐段吊裝。
?。?）鋼箱梁段調位，在端部梁段和次榀梁段吊裝初就位后，就可進行梁段的精確調位工作。
?。?）鋼箱梁落梁，在各梁段焊接一體完成及測量對其高程、平面位置復測后，選擇合宜時機，在測量的控制下將鋼箱梁整體下放，落于各墩頂支座上。鋼箱梁臨時支墩采用砂箱結構，鋼箱梁整體落梁后，并不會因為落梁操作而造成其平面位置的變動。
4 鋼箱梁合龍
鋼箱梁安裝焊接完成后,進行合龍焊縫焊接施工。合龍焊縫即主、邊跨鋼筋混凝土結合段與相鄰鋼箱梁節(jié)段間環(huán)形焊縫,焊接前完成鋼筋混凝土結合段混凝土澆筑。
5鋼箱梁現場安裝焊接施工
在梁段吊裝到位線型調整后進行鋼箱梁現場安裝焊接工作。其主要工作內容為鋼箱梁橫斷面裝焊。鋼箱梁橫斷面裝焊是本橋現場施工的一個重要環(huán)節(jié)，主要包括環(huán)形焊縫及梁段間U型肋焊接，其成橋線型、焊接質量與焊接變形控制是成橋控制重點。要充分考慮現場吊裝技術特點和橋址環(huán)境對焊接施工的影響，控制梁段裝配精度，合理選擇焊接方法和焊接順序，減少焊接變形，確保成橋線型光順和工地安裝焊接質量。
6橋面系施工
橋面系主要包括： 橋面鋪裝、防撞護欄施工、伸縮縫安裝、橋面排水系統(tǒng)施工及其他附屬工程施工等。橋面鋪裝結構層根據箱梁的不同類型及位置有所不同，橋面鋪裝采用單幅橋全斷面施工，施工縫盡量設在伸縮縫位置。橋面鋪裝結構：
?。?）橋面鋪裝前，用高壓水將梁板頂面沖洗干凈，粗糙度不夠的局部地方采取人工鑿毛處理，確保橋面鋪裝與下層梁板結合緊密。
?。?）鋼筋采取后場加工、現場綁扎。澆筑砼時對鋼筋網采取保護措施。
?。?）為保證伸縮縫安裝質量，采取不預留伸縮縫槽。在鋪裝砼達到一定強度后，用切割機切割、鑿除伸縮縫槽，保證伸縮縫兩側高程吻合。
?。?）嚴格控制橋面鋪裝厚度，橋面最小鋪裝厚度不得小于設計規(guī)定值，最大厚度應控制在設計允許的最大恒載值內。
?。?）橋面鋪裝砼振實、振平后，用真空吸水機吸掉表面自由水，然后采取抹面機提漿粗平、人工多次收面精平。在砼初凝前對鋪裝段作拉毛處理，拉毛深度一般為 2～3mm ，確保表層的瀝青混凝土與橋面鋪裝砼結合緊密。
?。?）砼采用覆蓋、灑水養(yǎng)護，由專人負責，防止砼表面裂紋。
鋼箱梁技術的開發(fā)和成功應用,使鋼結構制造和安裝由建筑鋼結構向市政高架橋梁工程升級,同時獲得了巨大的社會效益。為同類工程的安裝積累了經驗,也培養(yǎng)和鍛煉了一批大型鋼橋梁的精英之才。
參考文獻：
[1] 張坤.自錨式懸索橋全橋仿真計算分析及施工方法研究[D]. 北京交通大學 2009
[2] 邢智. 自錨式懸索橋吊索張拉過程優(yōu)化分析[D]. 長安大學 2009
[3] 黃健. 一座單塔兩跨自錨式砼懸索橋施工監(jiān)控[D]. 大連理工大學 2009
[4] 司洋. 自錨式懸索橋力學特性分析[D]. 東北林業(yè)大學 2009
[5] 朱建甫. 自錨式懸索橋吊索安裝施工控制研究[D]. 西南交通大學2008
[6] 王文清.混凝土板式加勁梁自錨式懸索橋力學性能與設計方法研究[D]. 長安大學 2008
[7] 羅實.自錨式懸索橋吊索力調整過程研究[D]. 西南交通大學 2008
[8] 趙磊.自錨式懸索橋全橋與關鍵結構仿真計算分析[D]. 北京交通大學 2008
[9] 王敏容. 自錨式懸索橋施工過程模擬分析[D]. 武漢理工大學 2007
[10] 康銳. 獨塔自錨式懸索橋全橋有限元計算分析研究[D]. 西南交通大學 2007
