大跨径异形斜塔斜拉桥无支架施工关键技术研究.docxVIP

1工程概况

1.1桥梁设计

永定河特大桥跨越永定河北小捻与南前卫埝，全桥总长2?047?m。主桥为110?m+50?m+40?m的梁固结体系独斜塔斜拉桥。主桥桥形布置如图1所示。

图1主桥桥形布置示意

全桥共有56根挤压锚固钢绞线拉索，按双索面空间布置形式，最大及最小成桥索力分别为1?720?kN与250?kN。主梁采用Q345?qD单箱7室连续钢箱梁，标准段桥宽53?m，边跨由引桥衔接的47?m线型边跨为主塔位置处，全宽57.5?m。钢箱梁顶板厚共有4种类型：16?mm、18?mm、20?mm、40?mm（主塔对应钢箱梁腹板锚固区域）；底板厚有3种类型：14?mm、16?mm、25?mm，并采用U形肋及板肋加劲。标准梁段如图2所示。

图2标准梁段示意

主塔为Q345?qD钢主塔，倾斜角度为6.95?°。主塔共划分为16个节段，桥面以上主塔高为86.8?m。主塔采用箱形断面，横桥向宽3.4?m，顺桥向从桥面由6.5?m线型过渡至塔顶4.4?m。基于各区段受力情况，壁厚有40?mm、35?mm、30?mm这3种形式，壁厚增加时保持塔壁外侧对齐，并在根部外侧与钢箱梁交接位置采用30?mm厚的加劲板进行加固。

1.2地质水文条件

永定河特大桥位于廊坊市，受地质构造影响大部处于凹陷地区，桥址区内地貌差异较大，且沉积物交错分布，除最上面两层外均属第四系全新统Q4与上更新统Q3，主要地质为粘性土、粉质粘土及粉砂土。周边无影响主桥主塔钢结构安装的高压线杆、水井、地下管线、蔬菜大棚等构筑物或建筑物。场地内地下水主要为孔隙潜水，埋深为7.3~11.3?m。

1.3施工重难点分析

（1）主塔为高倾角的异形钢结构，主塔分段预制安装难度大，超长构件焊接受温度影响大，导致焊接变形控制难度较大。

（2）主塔定位要求精度高，受高度及操作空间等因素限制，导致定位放样困难。

（3）因现场及工期要求，在主塔未封顶时开展部分斜拉索安装工作，塔梁同步施工交叉作业多，施工安全及质量控制难度大。

（4）主塔采用无支架工艺，利用永久索代替临时索作为支撑，索力调整与线型监控难度大。

（5）钢箱梁尺寸较大，施工困难，温度对钢箱梁安装线型影响大。

2?总体施工方案

钢箱梁总长200?m，总重7?100?t。横向由跨中对称进行节段划分，考虑加工制作及运输条件横向划分为13段，每段约4?m；纵向划分为11段，每段14~21?m。全桥共142个运输块体，单块重量为35~62?t。主塔16个节段中最大尺寸为3.4?m×6.5?m×5.6?m，重量为86?t。

主梁及主塔分段预制后运输至施工现场，钢箱梁各节段通过400?t及500?t履带式起重机+支架吊装法进行安装；主塔安装时塔身部分永久吊索结构通过平衡张拉进行稳定；吊索、钢箱梁、钢主塔施工同步进行。总体施工流程如图3所示。

图3总体施工流程示意

3施工关键技术

3.1主梁安装

3.1.1临时支架搭设

临时支架为HW?400×400型钢格构式立柱，为增强支架稳定性，立柱间设置HW?125×125型钢横联及斜撑。上部横向分配梁为HW300×300型钢，且在其顶部设置直径为325?mm×10?mm的调节钢管，以调节标高。预留千斤顶，以调节平面位置，所有钢材均为Q235B。横桥向、纵桥向立柱间距均为4?m，支架平均高度为4?m。支架横桥向横撑上固定3道[16槽钢，上铺40?mm厚模板作为面板；支架与立柱间设置L50×5角钢护栏。

支架基础由厚50?cm、埋深70?mm的C30混凝土浇筑而成。支架基础在距基础底部100?mm位置、以150?mm间距设置1层?16?mm双向钢筋网片，进行加固处理。基础内埋设M20锚栓与钢管焊接相连。

3.1.2主梁分段吊装

主梁分段吊装流程：80?t汽车式起重机安装各施工区临时支撑→400?t履带式起重机安装A1~A15、B1~B7、C1~C7节段→安装B8~B~13、C8~C13节段→安装D、E、F3区的1~7节段→安装D8~D12、E8~E12、F8~F12及500?t履带式起重机安装G1~G7、H1~H7节段→500?t履带式起重机安装J1~J7、K1~K7、L1~L6节段并安装主塔→安装G1~G13、H8~H13节段→剩余节段安装。

为确保吊装时施工安全，需进行最不利工程分析。基于构件分段尺寸、重量及吊装回转半径，每跨最东侧钢箱梁吊装时为最不利工况（图4）。该工况下最大吊装半径为36?m；钢梁节段就位高度11?m，重量为50.4?m（包括6.2?t吊钩）；起重机性能72.1?t、负载率78.5?%，满足设计规范要求。

（a）

（b）

图4钢箱梁吊装最不利工况分析

（a）侧视图；（b）正视图

3.1.3钢箱梁精确定位

（1）临时支架搭设时，各控制点钢管立柱标高约低于理论梁底标高5