兰州市雁滩黄河大桥主桥钢管拱肋吊装施工

杜本胜

中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：

【摘要】雁滩黄河大桥主桥长度为301m，为三跨连续（87m+127m+87m）下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥，钢管拱肋的节段吊装采用缆索吊机斜拉、扣挂、悬臂拼装法施工。本文着重介绍雁滩黄河大桥钢管拱肋节段吊装的施工方法与原理，施工方案与程序，施工布置及技术要点等，以供同类型桥梁施工时参考与借鉴。

【关键词】拱桥， 钢管拱肋 ，吊装施工

【 abstract 】 the wild goose beach Yellow River bridge length of 301 m bridge, for three span continuous (87 m + 127 m + 87 m) XiaChengShi steel tube concrete frame the bowstring arch bridge, steel tube arch rib section of the cable crane hoisting the cables, buckle hang, cantilever assembly method construction. In this paper, the Yellow River bridge of the steel tube arch rib section of hoisting construction method and principle, construction project and procedure, construction layout and technical points, etc. In order to for the same type bridge construction reference and the model.

【 key words 】 arch bridge, steel tube arch rib, hoisting construction

1 概述

雁滩黄河大桥位于兰州市城关区，东西方向跨越黄河。其主桥全长301m，桥面宽31m，双向4车道，桥型为三跨连续钢管砼刚架系杆拱桥，主跨127m，东、西边跨87m。主拱为2条平行拱肋，两拱肋横向间距16.75m，主跨拱肋由2φ1200mm×14.0mm的钢管弦杆、缀板及钢管竖杆焊接成哑铃形，边跨拱肋由2φ1000mm×14.0mm的钢管弦杆、缀板及钢管竖杆组成，两拱肋间通过米撑和K撑连成整体。拱肋轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，中跨拱肋截面高3.0m，边跨拱肋截面高3.0m。中跨拱肋沿轴线分为5节段，边跨分为3节段，共22节段，节段长25.11m~29.06m不等，节段最大重量35.37t，节段接头联结为空中对接焊接。为方便运输，钢管拱肋在工厂组焊成哑铃形长14m的小节段，然后在现场样胎上拼成吊装施工时要求的节段长度。

钢管拱肋的安装采用架设在黄河东西两岸的缆索吊机斜拉、扣挂、悬臂拼装的方法施工，支承塔架为缆塔和扣塔，钢管拱肋节段吊装时，采用法兰螺栓临时连接，合龙并调整线型后空中一次焊接成型的方法。

2 吊装方法与原理

钢管拱肋的节段安装采用缆索吊机斜拉扣挂和悬臂拼装施工，属拱桥的无支架施工方法，其实质是利用悬臂施工的原理，依托扣塔斜拉扣索形成自平衡体系，逐节段拼装接长钢管拱，并使所安装钢管拱的线型符合设计要求，如此循环直至合龙，结构由悬臂状态经体系转换变为稳定安全的刚架拱体系。吊装时，应严格遵循两岸对称，上、下游对称，扣塔顶部水平位移在允许范围内变化的原则。该方法采用强度高、承载力大、延伸量小的大直径钢索作为斜拉扣索，采用滑车组及导链对扣索加卸拉力、收放索长，具有索力调整和控制灵活的特点，且锚固可靠，操作简单、方便，并可以准确计算悬拼架设过程中各施工阶段的索力、延伸量以及由此而产生的大段接头预抬高量，作为施工监测适时控制的依据。

3 施工方案

钢管拱肋吊装方案为斜拉扣挂悬臂拼装施工，支承塔架为缆塔和扣塔，扣塔高30.16m，立于主墩墩顶，塔上作用有扣索及缆风索，拱肋吊装方案总体布置见图1。

图1 钢管拱肋吊装方案总体布置图

中孔边段及边孔边段扣索采用φ36mm钢索，中孔次边段扣索采用φ48mm钢索，扣索通过塔顶3门索鞍与锚索滑车组连接，滑车组由φ22㎜钢丝绳穿绕成走10线进入5t卷扬机收放。钢管拱肋吊装时，扣索系统作用于塔架上的最大水平力为200KN，最大竖向力为2966.5KN，扣索水平力由锚索所产生的水平力平衡，两者所产生的竖向力则由塔架承受并传于地基。扣塔允许不平衡水平力不超过300.0KN，最大水平位移小于5.0cm，考虑到经济、操作简便等因素，扣挂系统设计的较为轻巧，扣锚设计时充分利用了主桥墩柱钢套管，参照《化工炼油设备标准吊耳图集》选取了50t吊耳与墩柱钢管焊接，所用钢材仅重68kg（见图3）。吊装施工过程中采用以控制扣塔顶部位移为主，索力校核为辅的安装方法来保证结构的安全和钢管拱的线型。

1.吊耳管 2.挡圈 3.补强圈 4.横筋 5.立筋 6.边横筋 7.立筋 8.中横筋 9.加强筋

图3 扣耳设计图

4 施工顺序

钢管拱肋吊装施工程序如下：钢管拱肋节段现场组拼吊装节段验收检查、预拼、切除余量扣索下料、就位、扣挂缆索吊机跑车纵移就位吊点导链安装、挂钩卷扬机收绳、钢管拱徐徐吊起钢管拱肋垂直上升到要求高度后，缆索吊机跑车纵移钢管拱肋就位调整，穿临时连接螺栓并拧紧穿挂侧向缆风索，并用导链逐根初步收紧穿挂扣索，收紧滑车组，调整钢管拱标高，收、放横向缆风钢丝绳，调整钢管拱偏位测量拱肋线型、塔顶变位，符合施工要求后解开吊点、松钩横撑安装与焊接循环逐节段吊装直至合龙收、放扣索全面调整拱肋线型焊接拱肋接头焊缝质量检查逐根放松扣、锚索。

5 吊装施工布置及组织

5.1 主要机具、设备

5.1.1缆索吊装系统

缆索吊机是拱肋吊装的主要施工设备，其总体设计为三跨两组承重索道，西岸边跨108m，东岸边跨132m，中跨373m。设计单索道吊装重量50t。

（1）主索

主索上、下游各布置一组，每组由7根φ48㎜新钢丝绳组成，主索经过塔顶、索鞍、锚固于两岸重力式混凝土地锚上。主索上安装4门跑马滑车。

（2）起重索

用2根φ22㎜钢丝绳，在起吊动、定滑轮组间，穿成走10线，起重索通过主塔顶部，在塔架底部转向进入5t卷扬机。4部卷扬机布置于东西两岸各2台。

（3）牵引索

用两根φ24㎜钢丝绳分别于两岸越过塔顶，通过转向滑车进入10t卷扬机牵引。两天车之间用两根φ28㎜钢丝绳相联，间距15m。

（4）缆风索

每个塔架塔顶设置两组共8根φ28mm后缆风索，每组对称于拱肋轴线布置，锚固于主地锚上。塔架侧缆风选择在与地面成30°的地点，设置重力式砼地锚锚固。

（5）塔架

缆索塔架采用双柱门式塔架，西塔置于西引桥2#墩上，高76m，东塔置于东引桥8#墩上，高78m。塔架采用四层门式桁架结构，由N型万能杆件拼装而成，对称于桥轴线布置。西塔立柱中心距16m，东塔立柱中心距14.75m。塔顶设置纵横型钢，其上放置箱形索鞍支座。

（6）主索地锚

两岸上、下游各布置一个主索地锚，地锚设计为重力式，东西两岸地锚埋深均为4.0m。

5.1.2测量仪器

配备全站仪1台，经纬仪4台，精密水准仪2台，以便在钢管拱节段吊装过程中，对钢管拱、塔架及后锚碇同时进行观测。

5.2施工布置

主要生产设施布置于东岸，在东岸布置有钢管拱节段组拼场，场内设钢管拱节段组拼及预拼台座，形成边组拼边吊装的平行作业环境。

5.3组织机构

针对施工现场的布置和施工实际及技术条件，项目部成立了“钢管拱肋吊装指挥中心”，下设安全检查、吊装系统保养、拱肋安装、缆索吊操作、测量与质检等5个工作班，分工协作，统一指挥。

6 施工操作技术要点

6.1 吊装

（1）缆索吊机使用前须经地方特种设备检验机构检验合格方可进行试吊，试吊合格后方可正式吊装。

（2）钢管拱肋所有节段吊装前，应事先于样台上进行实体预拼，准确无误后方可吊装。

（3）钢管拱肋节段吊点及扣点处应于钢管内加固补强，防止节段整体变形和钢管局部失稳。

（4）扣索调整时以控制塔架水平位移为主，索力控制为辅，伸长量作为校核。同侧的上、下游扣索应同时张拉，分级对称同步进行。同时须保证在任何情况下，扣塔顶水平位移均不得超过±5cm。

（5）钢管拱线型调整时，宜先用横向缆风调整好拱肋偏位，其后通过扣索调整拱肋标高，线型调整时须考虑日照与温度修正。

6.2 合龙段施工

本桥合龙段主要特点是：节段长，约25m，重量大，吊装就位时调整困难；两端4个接口均设有内导管，对位精度要求高；由于是单肋合龙，跨度大，横向对位调整难度大。

（1）在合龙前对龙口两端的标高，长度进行连续观测，以把握不同温度时龙口的尺寸变化，同时特别注意调整拱肋的扭偏。

（2）连续观测合龙段本身的长度变化，及时纠偏。

（3）在工厂制作合龙段时，每端加长50cm，合龙前观测确定出合理的长度后，再在工地切除多余部分。

（4）准确合理地选择合龙温度，设计合龙温度为5～10℃，选定合龙温度为8℃，拼装时选择在一天中温度较低和较稳定的时间段连续完成。

（5）合龙段起吊时，斜吊及入口过程中务必谨慎操作，不能撞击相邻的已安装好的钢管拱。

7 结语

兰州市雁滩黄河大桥为目前国内已建成的三跨连续钢管混凝土刚架系杆拱桥中跨度最大的桥梁，其钢管拱肋节段的吊装采用了缆塔与扣塔斜拉扣挂悬拼施工，拱肋的线型调整采用了以控制塔架变位为主，扣索索力及伸长量为辅的方法；同时采用了临时连接与整体节段一次焊接的施工技术，技术含量高，施工难度大，拱肋吊装于2003年2月16日开始，3月24日全部合龙，竖向偏差均控制在：L/10000㎜以内，横向偏差均控制在：L/76000㎜以内，各项指标均符合设计要求。雁滩黄河大桥的建成，将为黄河上增添又一道亮丽的风景线。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。