铁路大跨度拱桥劲性钢骨架转体施工及控制

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第17卷增刊石家庄铁道学院学报Vo1．17Supp．2004年5月JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTEMay．2004铁路大跨度拱桥劲性钢骨架转体施工及控制陈海学(中铁十一局集团公司施技处，湖北襄樊441003)摘要：吊钟岩特大桥为一座转体法施工的大跨度铁路拱桥，重点介绍转体施工技术、施工控制模型的建立、应力位移监控方法，可为同类型桥梁施工提供参考。关键词：劲性钢骨架；转体法；施工控制模型；应力位移监控中图分类号：U445．6文献标识码：A文章编号：1006—3226(2004)

2、S1—0046—051工程概况吊钟岩特大桥是赣龙铁路重点控制工程之一，主桥采用140m跨上承式劲性钢骨架混凝土X型拱(提篮拱)。变高箱形截面拱肋，拱顶截面高3．2m，宽2．2m，拱脚截面高4．8m，宽2．2m，矢高为31．275m。拱肋钢骨架由8根377×12mm钢管和节点板、角钢焊接成劲性骨架。拱轴线为悬链线，拱轴系数为17'l一2．514。拱上纵梁设计为4联3×12．56m的钢筋混凝土连续箱梁。该桥跨越319国道及南水河，由于受到地形地质条件的限制，施工时采用转体法施工，灌注钢管混凝土后作为拱肋混凝土施工支架，施工完毕后与拱肋混凝土一起形成劲性骨架钢筋混凝土结

3、构，承受桥梁荷载。重点介绍转体法施工技术与施工过程控制方法。2转体施工技术吊钟岩特大桥转动体系结构由上、下转盘、转动轴心、主拱墩、劲性钢管骨架、背扣索、保险腿及环形滑道组成。转体方式采用平转，转动体系装置采用的是平面环道承重结构、由轴心结构和保险腿、环形滑道组成，具体结构构造见图1。2．1钢管骨架的加工、拼装及调整骨架加工、拼装选好两块场地，平行作业。加工场地要能容纳1／2骨架放1：1大样，拼装场地尽量利用地形减少开挖量。骨架加工用弯管机弯制，按吊装分段长度进行钢管接长。放样采用极坐标法，并用直角坐标法复核，量测时要考虑温度的影响，焊缝采用超声波与X射线检测。拱胎

4、开挖标高要低于拱肋下弦标高1～2m，采用碗扣式可调节钢管脚手架做支撑，便于拱肋线形控制。在整个骨架的加工及拼装过程中，各杆件、节点板焊接采用先点后焊、交叉、对称施焊的措施，并利用内撑外拉辅助工具的调整来消除焊接变形，保证各部位加工尺寸的准确性。2．2牵引驱动体系的设计转动牵引按2对力矩设计，布置要对称。启动力矩按下式计算：收稿日期：2004—03—20作者简介：陈海学男1965年出生高级工程师维普资讯http://www.cqvip.com增刊陈海学：铁路大跨度拱桥劲性钢骨架转体施工及控制47图1转动轴心构成(单位：m)M—IItzarZd，．dr?=2,uQR／

5、3J√式中，一Q／为压应力；Q为转动重量；A为转动中心面积；为最大静摩擦系数。对该桥Q一39120kN，R一1m，一0．06，由上式得启动力矩为1205kN·ITI，核算出牵引力为100kN。施工时，如图2所示，每侧布置4台100kN牵引导链，将4根21．5钢丝绳缠绕内保险墩两圈后，连于牵引链构成牵引系统。2．3背扣索及张拉脱架安装背、扣索主要解决无平衡配重时肋拱的脱架和转体问题。背、扣索要根据钢骨架的实际荷载，计算出脱架力，张拉采用应力与伸长量双控。转动前骨架必需脱架静置，仔细检查钢管杆件焊缝有图2牵引驱动系统布置图无裂纹，背、扣索扣点有无位移，钢绞线、夹片有无

6、滑丝，转盘撑脚、橡胶、四氟板变形情况。根据检查情况采取措施。2．4钢管骨架合龙转动到位后进一步校准钢骨架轴线，量测结构内力，确认主拱处于安全状态。选定合龙时间(一天最低气温时，事先实测确定)。考虑实际合龙温度与设计合龙温度差的影响，推算出相应合龙温度的标高调整值，将拱肋拱顶对称缓慢调升至设计标高。根据设计工艺焊接拱顶合龙段钢管，完成钢骨架合龙。3施工控制计算模型的建立在大跨度桥梁结构施工控制中，主要计算方法包括：正装分析法、倒拆分析法和无应力状态分析法。对于吊钟岩特大桥采用正装法按照实际施工加载顺序进行结构变形和受力分析。该法能较好地模拟桥梁结构的实际施工过程，得

7、到各个施工阶段的位移和受力状态，为施工控制提供依据。维普资讯http://www.cqvip.com48石家庄铁道学院学报第17卷3．1桁式拱圈模拟在吊钟岩特大桥空间分析模型中，上下桁片均被简化为空间梁单元，钢管混凝土作为组合结构，分别按钢和混凝土构件进行截面特性计算，两者叠加，桁片梁单元采用钢材的弹性模量，其等效面积、在单元坐标系下两个方向的等效抗弯惯性距和材料密度的换算公式如下A—A+nA(1)I一+nl(2)I一+nl(3)RA一+A(4)式中，、I、p分别表示截面面积、惯性矩和密度，无下标表示等效后值，带下标s、分别表示钢和混凝土的对应值。表示混凝土与钢的

8、弹性模量之