淺談斜拉橋鋼拱塔格構柱支架搭設與施工

盧昇

摘要：本人結合白馬湖大橋主橋施工，主要介紹鋼拱塔格構柱支架的搭設及安裝施工。通過對鋼拱塔格構柱支架安裝方法的講解，介紹了安裝技術及工藝要點，取得了滿足精度要求、降低成本、縮短工期的技術經濟效果。

關鍵詞：白馬湖大橋;鋼拱塔格構柱;支架

1、工程概況

白馬湖大橋總長1.033KM，主橋結構為（41m+71m+45m+48m+41m）空間異形梁拱組合體系，大拱塔采用空間異形拱結構，承臺以上全高56.342m;小拱塔采用單面異形拱結構，承臺以上全高38.643m。兩個拱塔均分節段進行安裝，拱塔需搭設格構柱支架進行節段支撐以及節段調位。格構柱支架擬在1-9#墩引橋進行加工拼裝，最大吊裝格構柱支架節段約高15m，重15T，采用320T浮吊進行安裝就位。

2、施工工藝技術

2.1、格構柱支架設計

2.1.1、格構柱支架總體設計

大拱塔采用空間異形拱結構，小拱塔采用單面異形拱結構，兩個拱塔整體無法自穩，需搭設支架進行節段支撐以及節段調位。格構柱支架通過鋼箱梁頂與支架基礎進行固結。支架基礎為雙拼H400型鋼（雙拼H400型鋼與鋼箱梁橫隔板位置處設置2cm厚80cm×80cm的鋼板），其以上依次為格構柱支架（豎向支撐采用φ630×10mm的鋼管，橫、斜桿連接采用200×4mm的鋼管）、平聯（水平桿采用φ426×6mm的鋼管，斜桿采用[16型鋼）、頂帽（雙拼I40工字鋼）、墊墩及千斤頂、拱肋鍥型支墊。

2.1.2、格構柱支架基礎設計

大拱塔D1支點在風嘴ZK9-ZK11位置，其中2個支撐點位于水中（采用Φ630×10mm 鋼管），4個支撐點位于鋼箱梁頂。大拱塔D2、D3、D4支點及小拱塔X1、X2支點位于鋼箱梁頂，其基礎為雙拼H400型鋼（6.094-9.644m長不等），跨3-4個鋼箱梁橫隔板，雙拼H400型鋼與鋼箱梁頂部在橫隔板處設置2cm厚 80cm×80cm的鋼板，該鋼板分別與鋼箱梁及雙拼H400型鋼焊接固結。

2.1.3、格構柱支架設計

單個格構柱支架采用6根Φ630×10mm鋼管樁形成格構柱支架，作為支架強大的支撐。每節格構柱支架立柱擬為3m（可根據高度調整），超過15m的格構柱支架之間采用法蘭盤螺栓連接。D2格構支架橫橋向設置1道桁架片形成的平聯（采用Φ426×6mm鋼管）。D3、D4之間縱橋向設置2道桁架片形成的縱聯（采用Φ426×6mm鋼管）以提高鋼拱塔安裝施工過程中整體穩定性。

2.1.4、支架頂帽、墊墩、千斤頂及拱肋鍥形支墊設計

支架頂帽采用雙拼I40工字鋼形成頂帽，在頂帽上層設置墊墩（采用雙拼I36工字鋼）及千斤頂等調位裝置，拱肋設置鍥型支墊（采用型鋼）作為后續節段安裝、調位。上層支點分為墊墩（采用雙拼I36工字鋼）、三向千斤頂和拱肋鍥型支墊（采用型鋼）。墊墩及三向千斤頂安放在支架頂帽上。拱肋鍥型支墊在靠近鋼拱塔節段分界線處的橫隔板位置處安裝鍥形支墊用來支撐每個節段。拱肋鍥形支墊與鋼塔節段之間采用 M24 摩擦型高強螺栓連接，廠內加工安裝完成，隨鋼拱塔節段運至安裝現場。拱段利用拱肋鍥型支墊吊裝放至三向千斤頂頂面，通過三向千斤頂調位實現節段精確定位。

2.1.5、豎向爬梯設計

為方便鋼塔施工人員上下行，在格構支架支架內部布置豎向之字形爬梯。利用格構柱立柱鋼管作為爬梯承重系統，爬梯凈寬0.65m，轉角休息平臺1.3m 寬，護欄豎向高1.2m。爬梯與支架同步施工，現場加工安裝。

2.2、格構柱加工

鋼管立柱為φ630×10mm，鋼管立柱采用Q235焊接鋼管，一般按13m-15m左右分節，每節之間采用法蘭連接。法蘭與鋼管磨光頂緊，法蘭表面用機加工刨平。重點控制焊縫質量、磨光頂緊質量，管節橢圓度，與軸線重合率和法蘭表面平整度。管節對口拼裝時，相鄰管節的焊縫必須錯開1/8周長以上。格構柱加工完成后，對格構柱進行編號，安裝前組織驗收，驗收合格后才能起吊安裝。

2.3、浮吊安裝格構柱施工

2.3.1、浮吊參數

測量放樣→浮吊就位→檢查鋼絲繩→格構柱起吊→就位。

本項目擬采用1臺320噸浮吊進行吊裝，本標段最大格構柱D3支架（按15m計算），其最重約為15T。

浮吊主鉤與格構柱面豎向間距不小于10m，鋼絲繩豎向夾角按照53°-60°控制，安全系數大于6倍。最大吊裝重量15t，選用2Φ56鋼芯鋼絲繩。

浮吊吊格構柱采用36×7+FC纖維芯鋼絲繩，直徑Φ56mm，公稱抗拉強度為1850MPa。

鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：

S=Fgαm/1000;

式中 S—鋼絲繩的允許拉力（kN）;

Fg—鋼絲繩的公抗拉強度（MPa）;

α—鋼絲繩的破斷拉力換算系數，取值0.82;

m—鋼絲繩面積（mm2）;

K—鋼絲繩的安全系數。

鋼絲繩的允許拉力：S=Fg*α*m/1000 =1850*0.82*1178=1787KN

單根鋼絲繩可承受荷載：f=S/g=1787/9.8=179T

施工時選用鋼絲繩根數n=8，可承受荷載M=179*8=1432T。已知D3格構柱最重15噸，吊重G=15T，吊裝時，若鋼絲繩的水平夾角為53°，則受力最大，安全系數K=1432*sin53°/15=76>6.0，通過對比鋼絲繩的安全系數而知安全系數滿足規范要求，卸扣則采用25t卸扣。

2.3.2、支架格構柱現場分節安裝

⑴材料進場檢查

為保證支架施工質量，所有進場鋼管必須經過嚴格檢驗，其長度、焊接質量、端面、平整度、垂直度、橫桿、斜桿間距等應符合相關規范要求，驗收合格后方能使用。

⑵基礎位置檢查

支架基礎與鋼箱梁固結，支架安裝前先對位置進一步檢查。支架安裝采用坐標法放樣，測量提前做好控制點，放樣出支架底坐標點并做好記號點。

⑶起吊設備準備

格構立柱根據節段單元預拼編號拼裝，起重設備采用320T浮吊。

⑷浮吊安裝

測量放樣出基礎坐標點后，將鋼板與鋼箱梁焊接，H400型鋼基礎與鋼板調平焊接牢固;然后在型鋼基礎上確定格構柱的平面尺寸位置，將底節吊入設計位置并與型鋼基礎焊接（精定位）。

底節安裝完成后，開始后續節段安裝，格構柱之間采用法蘭盤連接，鋼管安裝完成后，測量對分別對鋼管頂部進行校核，將頂部置偏差調至設計范圍內，焊接立柱間聯系構件。每個節段立柱安裝完成后將平聯、縱聯連接。格構柱安裝完成后，進行頂帽的安裝。

格構柱安裝過程中完成D2-D2的平聯及D3-D4的縱聯連接。

格構立柱支架整體安裝完成后，項目部組織管理人員對支架的焊縫、支架的平面位置等進行檢查驗收。

①浮吊拋錨，浮吊就位，船只斜向設4條纜繩，2條纜繩分別系在橋墩的墩柱上，2條纜繩系在鋼管錨上。

②鋼絲繩捆格構柱支架

最大吊裝格構柱約為15T。

吊格構柱鋼絲繩計算：

吊格構柱采用36×7+FC纖維芯鋼絲繩，直徑Φ56mm，公稱抗拉強度為1850MPa。

鋼絲繩允許拉力按下列公式計算：

S=Fgαm/1000;

式中 S—鋼絲繩的允許拉力（kN）;

Fg—鋼絲繩的公抗拉強度（MPa）;

α—鋼絲繩的破斷拉力換算系數，取值0.82;

m—鋼絲繩面積（mm2）;

K—鋼絲繩的安全系數。

鋼絲繩的允許拉力：S=Fg*α*m/1000 =1850*0.82*1178=1787KN

單根鋼絲繩可承受荷載 f=S/g=1787/9.8=179T

施工時選用鋼絲繩根數n=4，可承受荷載M=179*2=358T。已知最大吊重G=15T，安全系數K=358/15=24>4.5，通過對比鋼絲繩的安全系數而知安全系數滿足規范要求。

③浮吊拋錨后，從引橋起吊格構柱，鋼絲繩兜在格構柱豎桿和橫桿之間的位置，在格構柱兩端各拉設一條麻繩慢慢牽引，吊離引橋橋面20cm，穩定2min，無異常后繼續下道工序。

④、格構柱支架移動

放松或拉緊系在橋墩和便橋鋼管樁上的纜繩，收緊或放松船艦八字鋼管錨，牽引浮吊后移或前移，移動過程中根據前進速度及浮吊與立柱之間的間距調整纜繩牽引方向，緩慢前移至預定安裝位置。

⑤、格構柱支架就位

采用坐標法放樣，測量提前在基礎上做好控制點，放樣出支架底坐標點并做好記號點，將格構柱落于H型鋼坐標點上，吊具松勁但不得解除。落位微調時需在格構柱兩端各拉設一條麻繩牽引，以便準確就位，格構柱就位穩定后，浮吊解鉤，通過艦錨絞錨移動，開始下一節格構柱安裝準備工作。

⑥、浮吊吊裝其它事項

安裝應根據先大拱塔、后小拱塔支架，左右對稱的順序進行;在格構柱起吊時，觀察浮吊是否穩定，若有，則應立即停止施工，并對分析原因并采取措施;每節格構柱就位后測量人員都要進行復測，以確保準確無誤;及時將安裝好的格構柱用法蘭盤進行連接，按設計圖并分別進行橫向和縱向連結，以保證支架穩固。

3、結論

以上施工方案在施工過程中得到了充分的證實，具有支架搭設拆除方便的特點，且實用美觀、安全穩固、經濟效果明顯。