貝雷梁支架拱肋吊裝工藝研究

【摘 要】本文闡述了采用貝雷梁支架進(jìn)行拱肋吊裝施工的技術(shù)特點(diǎn)、工藝原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)貝雷架施工技術(shù)在拱肋吊裝施工中的工藝流程進(jìn)行了分析和總結(jié)，并結(jié)合工程應(yīng)用分析了該技術(shù)的效益。

【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土拱橋；貝雷架；鋼管支架；定位工裝；效益分析

1 前言

鋼管混凝土拱橋是近年來新興的橋型，它具有結(jié)構(gòu)跨度大，施工方便，周期較短，外形美觀等特點(diǎn)。鋼管混凝土拱橋是將鋼管內(nèi)填充混凝土，由于鋼管的徑向約束而限制受壓混凝土的膨脹，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而顯著提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。同時(shí)鋼管兼有縱向主筋和橫向套箍的作用，同時(shí)可作為施工模板，方便混凝土澆筑，施工過程中，鋼管可作為勁性承重骨架，其焊接工作簡(jiǎn)單，吊裝重量輕，從而能簡(jiǎn)化施工工藝，縮短施工工期。目前我國(guó)在在鋼管混凝土拱橋施工時(shí)，主要采取以下幾種方法：無支架纜索吊裝法；轉(zhuǎn)體施工法；搭支架施工法以及多種方法綜合應(yīng)用的施工方法。

環(huán)太湖公路及環(huán)湖沿路大堤加固工程大錢港大橋橋跨布置為4×25+118.6+3×25+3×25m，橋?qū)?4.5m，主橋118.6m為鋼管混凝土系桿拱橋；引橋?yàn)?5m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土等截面現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。其中主跨為鋼管混凝土拱，橫向設(shè)置2片拱肋，計(jì)算跨徑115m，矢跨比1/5，矢高23m，。拱軸線方程為y=（4x/5L）（L-x），拱肋截面采用啞鈴型，兩拱間設(shè)改良x型風(fēng)撐5道。在拱肋和風(fēng)撐吊裝過程中，采用貝雷梁-鋼管組合式支架進(jìn)行吊裝施工，確保了工程質(zhì)量和安全生產(chǎn)，取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.

2 工藝特點(diǎn)

1、無須進(jìn)行地基處理，施工方便。

2、無須大型的起吊設(shè)備，降低工期，節(jié)約成本。

3、對(duì)拱肋的標(biāo)高和平面位置的調(diào)整比較方便，能很好控制拱軸線型。

4、通過搭設(shè)支架平臺(tái)，方便工人進(jìn)行焊接工作，保障焊接質(zhì)量。

5、支架可用來做后續(xù)防護(hù)處理、景觀裝飾等平臺(tái)，減少了后續(xù)投入。

3 工藝原理

拱肋拼裝支架采用貝雷架輔以鋼管架，按照拱肋就位后的大致位置，在系梁及橫梁組成的框架體系上進(jìn)行放樣，支架體系的標(biāo)高、寬度須滿足拱肋安裝需要，支架的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

支架體系具體如下：

支架采用貝雷架雙排豎向支撐，每層貝雷架支架通過U形扣連接，確保穩(wěn)定性，具體結(jié)構(gòu)如下圖：

圖1 貝雷架結(jié)構(gòu)圖

支架搭設(shè)在系梁的頂部，通過在橫梁上方搭設(shè)工字鋼支撐貝雷架，并在貝雷架上搭設(shè)纜風(fēng)繩，確保支架在施工中的穩(wěn)定性。

雙排貝雷支架體系本身穩(wěn)定性較好，為抵抗拱肋安裝時(shí)對(duì)支架產(chǎn)生的水平推力，順橋向采用鋼管支架搭設(shè)平臺(tái)，橫橋向用貝雷架設(shè)置連接系（支架每4層貝雷架設(shè)置橫向支撐），并采取在支架上設(shè)置風(fēng)纜的辦法，確保支架體系的穩(wěn)定。

4 施工工藝操作要點(diǎn)

4.1吊裝拱段前準(zhǔn)備

1、復(fù)測(cè)拱腳段的安裝控制數(shù)據(jù)，修正偏差。

2、復(fù)測(cè)主橋中心線，里程點(diǎn)，修正偏差。

3、拱腳段管口下緣，一側(cè)緣焊上靠板。

4、檢測(cè)與標(biāo)記控制點(diǎn)

對(duì)加工拱肋段和拱座尺寸進(jìn)行質(zhì)量檢查，對(duì)于拱肋端接頭要用樣板校驗(yàn)，要在拱肋的兩端頭標(biāo)出中線；對(duì)拱腳的軸線位置、標(biāo)高、坡度、預(yù)埋件位置和鋼管拱定位軸線等進(jìn)行檢查、復(fù)核。

4.2 吊裝主拱段

1、兩岸對(duì)稱吊裝，從拱腳到拱頂依次進(jìn)行。吊裝時(shí)，浮吊就位在預(yù)定水域上，并采用定位措施。當(dāng)起重臂移動(dòng)至拱肋上方，由起重工將拱肋與吊鉤上的吊繩綁扎牢固。綁扎方式為捆綁式，吊點(diǎn)位置要與設(shè)計(jì)吊點(diǎn)位置相一致。吊起拱肋并保持水平，再將拱肋沿縱向緩緩吊運(yùn)至拱肋臨時(shí)托架上。通過調(diào)整吊機(jī)起重索和牽引繩，使拱肋兩端按設(shè)計(jì)位置放置于拱肋支架上。

2、當(dāng)拱段初步吊裝到位后，讓管段的下口下緣與側(cè)緣緊貼靠板，調(diào)節(jié)兩管口。基本到位后調(diào)整上管口。

3、上管用兩只千斤頂調(diào)節(jié)高程（微調(diào)），左右用纜繩調(diào)整軸線使拱軸線俯視投影與設(shè)計(jì)位置吻合。如下圖所示：

4、邊拉與調(diào)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，調(diào)節(jié)到檢測(cè)點(diǎn)的高程，里程到位，拱軸線俯視投影與設(shè)計(jì)位置重合。壓下端口組裝縫，焊定位焊。上端口用型鋼與支撐架固定，鎖定纜繩。

以上吊裝、標(biāo)高控制、里程控制、拱軸線控制等均用全站儀全程監(jiān)測(cè)，確保滿足設(shè)計(jì)要求。

5、用如上方法依次吊裝其他段。本橋拱肋根據(jù)制作、運(yùn)輸、安裝綜合考慮，不算拱腳預(yù)埋段，分成5段，根據(jù)對(duì)稱安裝的原則，合攏段為中段。合攏段是鋼管拱形成的關(guān)鍵，是結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的工序，起到調(diào)整全拱各單元體焊接收縮、熱膨脹、線型等重要作用，因此，這個(gè)過程必須準(zhǔn)確采集數(shù)據(jù)，保證一次成功。首先對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，取得至少48小時(shí)的數(shù)據(jù)，確定合攏的最佳時(shí)間，本橋的合攏溫度為20℃，工期安排合攏在10月份，決定在無陽(yáng)光直照時(shí)合攏，同時(shí)，測(cè)量適當(dāng)間隙量切割下料，一次切出坡口打磨合格，每根管口的測(cè)點(diǎn)不少于8個(gè)，以保證準(zhǔn)確。考慮合攏的對(duì)稱性，兩條拱肋必須連續(xù)完成，并及時(shí)安裝風(fēng)撐，以免溫度變化時(shí)造成單側(cè)拱肋偏移。根據(jù)合攏操作時(shí)間，確定一次合攏兩條拱肋，即派專人觀測(cè)溫度變化，待氣溫降至合攏溫度時(shí)，馬上開始作業(yè)，操作過程應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行，不可操之過急。一個(gè)合攏段就位固定好后，吊機(jī)馬上移走吊第二個(gè)拱肋，第一個(gè)合攏段馬上開始修口，固定點(diǎn)焊。兩條拱肋全部合攏后，每個(gè)接口兩個(gè)電焊工，四個(gè)接口同時(shí)開始對(duì)稱連續(xù)作業(yè)，直到全部焊完。之后，測(cè)量標(biāo)高與安裝軸線進(jìn)行核對(duì)，安裝橫、斜撐，達(dá)到良好效果。

6、焊接：現(xiàn)場(chǎng)安裝縫的焊接采用全位置單面焊雙面成型的工藝，從拱頂?shù)焦暗醉樞颍?分對(duì)稱焊、二人對(duì)稱焊接。按I級(jí)要求施焊。焊接電流要根據(jù)不同的焊接位置隨時(shí)調(diào)整。焊接環(huán)境要符合以下要求：

1）風(fēng)速超過8m/s時(shí)，停止焊接。

2） 焊接作業(yè)區(qū)相對(duì)濕度低于90%。

7、檢驗(yàn)：焊接按I級(jí)要求進(jìn)行外觀檢查及內(nèi)部檢驗(yàn)，內(nèi)部進(jìn)行100%的超聲波探傷。幾何尺寸檢驗(yàn)：

1）軸線偏位：≤L/6000

2）拱圈高程：±L/3000

3）對(duì)稱點(diǎn)高差：≤L/3000

檢驗(yàn)合格后填寫檢查記錄表。

5 效益分析

與纜索吊裝法相比雖然投入了支架費(fèi)用，但可以保證鋼管拱施工的質(zhì)量，施工工期也大大縮短，本項(xiàng)目原計(jì)劃拱肋吊裝30天，實(shí)際工期18天，初步計(jì)算比計(jì)劃工期提前12天，成本明顯降低，經(jīng)濟(jì)投入節(jié)省了12萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

貝雷梁-鋼管支架拱肋吊裝施工工法在環(huán)太湖公路及環(huán)湖沿路大堤加固工程大錢港大橋拱肋吊裝和風(fēng)撐安裝施工中得以應(yīng)用，從 2012年 10月2日開始施工，到 2012年11月10日全部安裝、焊接完成。拱肋和風(fēng)撐焊接質(zhì)量檢測(cè)合格率100%，拱肋線型和標(biāo)高得到較好控制，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]王潔；大跨徑鋼管砼拱橋拱肋吊裝施工技術(shù)的研究[D]；合肥工業(yè)大學(xué)；2007年

[2]馬必利；鋼管混凝土拱肋吊裝的施工控制[J]；中外公路；2004年01期

[3]陳亮；梁群；；大跨徑鋼管混凝土拱定位技術(shù)概述[J]；山西建筑；2011年29期

作者簡(jiǎn)介：

郭鋒鋒，1980.3，男，湖北武漢，工程師 ，中天路橋有限公司，施工管理