拱承斜拉橋拱塔豎轉、平轉及主梁頂推合龍施工技術

王楊

[摘? 要]：在復雜環境橋梁施工中，靈活運用選取建造方法至關重要，文章介紹常益長鐵路沅江特大橋拱承斜拉橋采用拱塔豎轉結合平轉以及鋼主梁雙向頂推合龍的方式，合理規避了跨越雙既有線及市政道路施工帶來的安全風險，突破了狹窄空間施工不便的限制，保證了施工質量、安裝精度及橋梁線形，保障了工期，節約成本，為類似橋梁項目施工提供了新思路。

[關鍵詞]：拱塔; 鋼主梁; 豎向轉體; 水平轉體; 合龍; 雙向頂推

U455.465B

1 工程概況

沅江特大橋跨石長鐵路拱承斜拉橋主跨跨徑布置方式為（32+90+90+32） m，橋梁主跨跨越既有既有石長鐵路I線、II線、市政道路人民路及人行道。既有石長鐵路I線軌頂至新建橋梁梁底有效空間為2.54～3.04 m，與既有石長鐵路II線東西兩側凈距25 m。

橋塔為拱型橋塔，全高為66 m，橋面以上塔高45.0 m，橋面以下塔高21.0 m;拱軸線線形采用橢圓形線，截面采用等高等寬箱形截面，截面尺寸為順橋向3.0 m×橫橋向4.0 m，主材鋼材采用Q345qD型，板厚為24～36 mm，拱塔單側分為7段，總重824 t，最大節段重55.5 t。

主梁為鋼箱梁，鋼箱梁板件及鋼錨箱主材、橋塔橫梁主材采用Q345qDNH鋼材，主梁節段劃分總計為21段，總重2 330 t，最大節段重117 t。

2 施工方案

2.1 總體施工順序

施工準備—樁基施工—承臺、墩身施工—鋼結構拼裝—拱塔豎轉、平轉及合龍—主梁頂推及合龍—橫梁豎轉及合龍—斜拉索安裝及調索。

2.2 拱承斜拉橋主塔轉體施工

鋼箱拱塔旋轉分兩步進行，第一步進行拱塔豎轉，豎轉時主要采用三角桁架起撐桿進行，豎轉一次到位;第二步進行拱塔平轉，平轉至設計橋位，吊裝合龍段，拱塔合龍。橋塔塔柱平轉合龍后，豎轉橋塔橫梁，完成塔梁剛性連接。

2.2.1 拱塔豎轉

在石長鐵路I線安全區域外設施工場地，完成拼裝平臺支架搭設并超載預壓，符合設計和規范要求后，安裝支撐底板，拼裝前進行中線和標高復測，誤差在允許范圍之內。本橋塔共劃分9類節段，共17個（圖1），拱頂為T8合龍段，塔底為結合段，與塔座及基礎一起施工。精確畫線放樣后，采用“仰臥拼裝分段”的施工方案，起重機按照編號依次吊裝主塔鋼箱拱，并安裝焊接加勁肋及橫隔板（圖2）。

豎轉系統由T0節段頂部、T1節段底部的預留R150 mm孔洞及鋼銷構成。

鋼箱拱豎向轉體角度約60°（圖3），采用三角桁架起撐桿進行。豎轉速度按規范取值0.005～0.01 rad/min。豎轉水平牽引力約280 t，水平牽引長度約48 m。按2倍以上牽引力選擇350 t級ZLD3500-300型連續千斤頂及配套（設備能力儲備系數=2×350/280=2.5），牽引時間約105～210 min，水平牽引速度13～27 m/h（實際取10～12 m/h速度）進行轉體施工。水平牽引控制好兩肢同步性，避免豎轉塔扭曲，確保安全，在滑道處設置標志點進行觀測，及時進行調整。同時活動桿滑靴與滑道進行橫向限位處理，確保體系橫向穩定安全。水平牽引連續頂設置安全錨，以防止連續頂發生故障時更換維修時進行安全鎖定。

水平牽引連續頂反力座盡量貼近轉臺，以減小預埋件受力。滑道鋪設不銹鋼板，與滑靴上的MGE滑板組成摩擦副，摩擦系數4%～12%;滑靴上的MGE滑板受壓應力為10～15 MPa左右。

鋼箱拱豎轉到位后進行測量，精確調整就位后進行臨時鎖定（在豎轉鉸端口處設置兩長孔銷軸進行保險、鎖定）。

鎖定完成后在轉臺處配置配重，以確保鋼箱拱在平轉時的穩定。

2.2.2 拱塔平轉及合龍

平轉系統：平轉系統由上盤、下承臺、上下球鉸、撐腳、滑道、牽引系統組成，轉體系統以球鉸支承為主，撐腳起控制轉體穩定的作用（圖4）。

平轉轉盤直徑約2 m，轉臺直徑約12 m，轉體重量約600 t（393+242-47）=588 t，未計配重重量，撐腳中心距球鉸中心距離r=4.5 m，轉體角度約72°，拱最大懸臂約30 m。球鉸按1 400 t級選用。轉體時考慮撐腳豎向力影響及2倍以上牽引力，選擇100 t級ZLD1000-200型連續千斤頂。

鋼箱拱水平轉體角度約72°。平轉速度控制范圍取值0.01～0.02 rad/min或懸臂端線速度1.5～2.0 m/min。水平牽引長度約7.5 m，水平牽引速度7.2～10 m/h，牽引時間19～63 min。

水平轉體基本到位后，就位前可采用助推千斤頂進行水平位置精確調整，精調完成后采用限位碼板焊接在滑道上進行水平方向的定位鎖定。

水平位置精確調整完成后，采用助推千斤頂進行轉臺豎向調整，以精確調整鋼箱拱豎直面姿態，確保合龍口正確。豎直面姿態調整完成后采用鋼板在滑道與撐腳間抄墊（或用限位碼板焊接撐腳與滑道上），進行豎直方向的定位鎖定。橋拱塔柱（ 攜橫梁） 平轉至設計橋位，調整合龍口，吊裝合龍段，塔柱龍，嵌補塔柱根部平轉鉸節段，拆除豎轉輔助設備及配重，澆筑塔底混凝土，承臺封鉸，完成橋梁體系轉換。

2.3 鋼主梁頂推施工

2.3.1 鋼主梁拼裝及輔助設施安裝

施工拼裝平臺、臨時墩，并在拼裝平臺和臨時墩頂安裝分配梁，在支架上組拼鋼主梁，在鋼主梁上安裝臨時扣索塔架及輔助壓重（壓重線質量15 t/m，梁端20 m范圍），安裝拖拉設備、鋼鉸線、拉錨器等，由兩側向跨中方向同步采用滾輪式重物移運器（小坦克）進行主梁的拖拉，在永久墩及臨時墩頂上安裝糾偏裝置，千斤頂安裝在 208#、210#墩，拉錨器設置在主梁底板下（或側板處），通過鋼絞線拖拉主梁;鋼主梁結構重量約2 330 t，半橋鋼主梁頂推重量約1 200 t（考慮臨時扣索塔架及梁端20 m范圍輔助壓重15 t/m，總頂推重量約1 800 t）。頂推跨徑布置最大約60 m，最大支反力按1 200 t計。

2.3.2 鋼主梁頂推施工

主梁雙向頂推合龍施工示意見圖5。

（1）調整設備體系，試拖拉 30（28） m，主梁前端到達中跨臨時墩上，完成第 1 次拖拉。

（2）利用石長鐵路天窗時間，一次性拖拉 60（62） m，跨越石長鐵路I、Ⅱ線，完成第 2 次拖拉，拖拉就位前，可通過張拉附著在橋塔上的豎向及橫向臨時拉索，調整加勁梁合龍面，精準合龍。拖拉頂推就位前，調整頂推泵站流量，降低頂推速度，以降低頂推慣性及沖擊。并在主梁尾部設置緩沖限位擋塊，防止頂推過位及跨中主梁合龍口碰撞。

調整加勁梁合龍面，精準合龍措施：設置豎向及橫向臨時拉索進行調整;在主梁面板上設置調節對口碼板，利用螺旋千斤頂進行糾偏調整。

（3）利用附著在橋塔上的臨時拉索，調整橫梁與主梁連接面的位置和姿態，分步豎轉橫梁節段，精準對接，與主梁焊接合龍，完成塔梁剛性連接施工;拆除橫梁豎轉施工的臨時結構，拆除扣索塔架及壓重，落梁，體系轉換至永久活動支座。

（4）安裝并初張拉斜拉索，控制張拉力為 500 kN。

（5）拆除臨時支墩，分段施工混凝土橋面板。

2.4 拱塔橫梁施工

拱塔橫梁在鋼構件加工場焊接，運至現場后利用附著在橋塔上的臨時拉索，調整橫梁與主梁連接面的位置和姿態，分步豎轉橫梁節段，精準對接，與主梁焊接合龍，完成塔梁剛性連接施工。

3 結束語

常益長鐵路沅江特大橋跨石長鐵路拱承斜拉橋拱塔靈活采取豎轉結合平轉方式，合理規避了跨越雙既有線及市政道路施工帶來的安全風險，保證了焊接質量、拱塔線性及安裝精度，提高了集成化施工勞動效率，降低了施工成本;同時主梁選用雙向頂推合龍施工方法，突破了狹窄空間施工不便的限制，在滿足經濟跨距的同時，縮短了一倍工期，為類似既有線橋梁施工提供了借鑒。

參考文獻

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