大跨度钢拱结构竖转提升施工法

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1、大跨度钢拱结构竖转提升施工法大跨度钢拱结构采用竖转提升施工法安装，钢拱肋在地面低支架拼装成两个可绕拱脚转动的半跨钢拱，通过安装在临时塔架上的液压穿心千斤顶，将两侧的半跨拱肋竖转提升到设计标高台后合龙。拱肋的拼装在低支架完成，降低了对大型施工机械的依赖和高空作业的安全风险，易于保证结构线形和焊接的质量。本施工法应用于双向十车道三连跨(40米+200米+40米)中承式提篮系杆拱桥的主拱肋施工，主拱肋为钢管混凝土桁架结构。拱肋向桥轴中心线斜倾，倾角为78°3′43″，为空间曲线形式，两主肋顶端在主跨中心处距离为20米，拱脚处两拱肋中心距离为40.99米，主拱肋对称布置在

2、路面的横向侧分带内，每榀主拱肋由4支φ1200×24钢管组成高500毫米、宽2800毫米的平行四边形截面。两道主拱肋之间设有5道H型横撑，每道横撑为空钢管构成的格构桁架梁，拱顶横撑中心尺寸为3500毫米×3800毫米，主拱肋钢材材质为Q345D，最大焊接板厚度为40毫米。主拱肋安装完成后，拱肋上下弦钢管和缀板内灌注C50微膨胀混凝土。钢拱肋施工控制特点拱脚转轴中心线的安装定位：拱脚转轴中心线是拱肋拼装和竖转施工的基准，决定着现场拼装和能否实现拱肋的精确合龙。对策：建立精确的测控网，采用传统施工工艺与先进的测绘手段相结合的施工方法，完成拱脚转动支座的定位和安装。钢拱

3、肋拼装定位精度控制：由于主拱肋采取现场低支架拼装，拱肋拼装线形相当于成拱曲线绕铰轴旋转一定角度，拼装过程各拱肋段定位坐标的标定是拱肋拼装技术准备重点。对策：采用SOLIDWORD软件建立拱肋的三维模型，在模型上将拱肋旋转至现场拼装位置，确定拱肋段各定点在旋转前后的相互位置关系。现场拼装建立精确的测控网站，严格测量和复测程序。拱肋竖转提升系统各部位的结构安全性是竖转提升的重要保证。对策：全面考虑拱肋施工现场的气候环境、施工工况等影响因素，对主要承载结构进行有限元应力分析。在竖转过程中，对结构重要部位进行实时安全监测。钢拱肋竖转采用四台穿心千斤顶进行牵引，多顶同步和载

4、荷均匀是竖转提升顺利实施的难点。对策：采用计算机控制技术，监理竖转提升控制网络，通过安装在提升千斤顶上的压力传感器和位移传感器实现提升千斤顶的牵引力和位移监控并及时进行均衡调整。钢拱肋现场拼装本工程主拱拱肋矢高50米，拱肋拼装工艺段划分长度为19～27米，最大单段重量为115吨。如采用满堂支架进行拱肋安装，支架的钢材用量约计2000吨。如此多的施工辅助用料给工程施工成本控制造成巨大负担，满堂支架上进行拱高拼装，需选用350吨履带式起重机两台配合作业，才能满足吊装作业要求，由于拱肋施工全部在高空进行拼装和焊接，施工安全保障和焊接质量控制上困难较大、成本较高。同时，由

5、于在拱桥跨中区域的河道建有南北水调暗渠，也不宜布置拱肋拼装支架。通过对各种施工方案比对，最终选定竖转施工法，先将拱肋分成两部分，分别在低支架上拼装、焊接后，再将钢拱肋竖转提升至设计工位，完成合龙焊接的施工法。从而减少了高空拼装、焊接工作量，缩短了工期，简化了施工。此方案提高了现场拱肋的拼装、焊接效率、便于焊接质量的控制、拼装直接用量少也降低了对起重设备的要求，并最大限度地降低施工的安全风险。钢拱肋拼装顺序如下：依据GPS测控点，建立钢拱肋现场拼装定位测控网，测控网基准点和观测点均采用激光测距仪和精度等级1″的全站仪进行定位，对定位点做永久性防护。通过拱脚的转铰实现

6、钢拱肋定位和竖转提升，转铰包括铰座和转轴。铰座安装在拱脚混凝土承台上。拱架两端的四个转铰为两组，分别安装在拱架两端，两侧的转铰轴互相平行。采用激光测距仪和精度等级1″的全站仪进行铰座轴心线的定位测量。每侧铰座轴心线同轴度偏差小于3毫米；水平度偏差小于3毫米；铰轴中心线与拱桥纵向轴线垂直度偏差小于3毫米。铰座安装、焊接完成后，清理铰座内与铰轴的接触面，并涂抹固体润滑剂。然后吊装铰轴。铰轴就位后，调整铰轴与铰座装配间隙，并复测铰轴轴线与铰座轴线的同轴度，确保其同轴度偏差小于1毫米，将调整完成的铰轴临时固定。吊装首段拱肋，与铰轴组队焊接，采用双150吨履带式起重机抬吊，

7、通过对首段钢拱肋上下端口出厂前标定的定位点三维坐标观测，进行拱肋安装定位。同一跨端的两个拱肋首段吊装就位后进行临时支护，并完成拱肋下端部与铰轴间的配置和焊接。焊接完成后将拱肋下端临时支点拆除，拱肋下支撑点转移到铰轴上。复测首段拱肋安装位置无误后，依次吊装后续拱肋工艺段。拱肋在支架上的组装控制线应为拱肋预拱度与拱肋线形的叠加，拱肋间一字撑的吊装与拱肋吊装同步进行。依次完成拱肋三段钢拱肋吊装和调整后，开始第一段与第二段拱肋间接口的焊接。由于拱肋断面有四支钢管组成，接口的焊接应保证全面焊接人员对称布置，以减小焊接变形对拱肋线形的影响，确保吊杆的锚孔安装位置与设计相符，拱

8、肋接口焊接