贵阳龙凤大桥上部结构施工关键技术.doc

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1、贵阳龙凤大桥上部结构施工关键技术摘要：贵阳龙凤大桥是清镇职教城东区与西区主要连接通道上的重要控制性工程，主桥为中承式钢管混凝土拱桥，桥下河床为裸露基岩，东岸拱座直接接茬清镇市重要交通要道将军石路，西岸不通公路，施工条件差。针对本桥施工难点，研究上部结构的钢管拱肋架设、钢管混凝土顶升及钢混叠合梁安装等施工关键技术，解决了受限条件下的中承式钢管混凝土拱桥施工难题，并总结了施工新技术。Part 01工程概况贵阳龙凤大桥是清镇职教城东区与西区主要连接通道上的重要控制性工程，大桥东西走向，东侧起点位于将军石路与百花大道交叉口处，横跨老马河，西侧终点止于花桥村；大桥全长392.5m，桥梁整幅设计，桥宽35

2、m。主桥采用中承式钢管混凝土等截面桁架拱桥，主跨跨径190m，主拱圈采用平行双拱肋，中心距29m；引桥为2联（330m）预应力混凝土现浇箱梁。龙凤大桥桥式布置如图1所示。 图1龙凤大桥桥式布置(单位：cm)主桥两端设置0，1号拱座，拱座（含基础）采用C40混凝土。0号拱座采用扩大基础，基底呈台阶状，基础置于稳定、完整的中风化基岩内；1号拱座采用桩基承台基础，分离式拱座，桩基础进入稳定连续的中风化基岩6m。主拱为等截面四肢桁式的钢管混凝土结构，拱肋高3.7m。拱肋弦杆采用900（2025）直缝焊接管，腹杆采用45012无缝钢管，横联杆采用550（1216）无缝钢管，钢管及横向连接均采用Q345C

3、钢板焊接。拱肋上、下弦杆钢管内部采用法兰连接，管壁板采用嵌补方式接长，且管内设置有多处环形加劲板。拱肋内灌注C50自密实微膨胀混凝土，总方量共计约1 100m3。主梁横梁分为混凝土结构、钢结构，除两端伸缩缝处为混凝土横梁外，其余均为钢横梁。钢横梁为工字形钢结构，总重约2 500t，顶板设双向1.5横坡，梁高1.5562.466m，单片横梁最大质量约70t。相邻横梁间设置9根（横梁加宽段为13根）钢纵梁，纵梁采用焊接工字钢断面，梁高0.82.361m。纵梁与钢横梁采用高强螺栓连接。桥面行车道板为16cm厚C50预制桥面板与10cm厚现浇桥面板组合而成，其上再设10cm改性沥青铺装作为面层。预制桥

4、面板通过现浇微膨胀钢纤维CF50 补偿收缩混凝土湿接缝连接。全桥设23对拱肋吊杆，吊杆纵向间距6.8m、横向间距29m。吊杆由PES（FD）7-121型低应变防腐拉索与40Cr钢拉杆（165）组成，拉索采用高强度低松弛镀锌预应力钢丝，拉索与钢拉杆通过连接套连接。大桥跨越乌江水系的老马河，最高蓄水位高程为1 195.000m，河宽约150m，平均水深68m，最大水深15m，老马河为当地地下水排泄基准面，地表水由东向西径流，向低洼处排泄。地下水与河水相通，雨季河水补给地下水，旱季地下水补给河水。桥位地形起伏变化较大，相对高差17.0m，一般坡度为070，属于剥蚀低中山河谷地貌。场区内溶沟、溶槽较发

5、育，但场地内无岩溶塌陷，基岩面相对高差5.00m，属岩溶强发育区域。老马河两岸为岩质岸坡，局部堆积冲洪积物或残坡积物，堆积物厚度较小，总体稳定性较好。Part 02施工难点1）西岸施工条件差大桥老马河西岸不通公路，需修建栈桥连接东岸以便施工，而老马河河床为裸露基岩，岩石强度高，栈桥钢管桩基础不能用振动法下沉施工，需专门设计栈桥基础与河床基岩固结牢固。2）钢管拱肋架设难钢管拱肋用钢量为1 700t，采用缆索式起重机吊装拱肋方案时,其东塔架需设置在清镇市重要的交通要道将军石路上,地方交通部门不同意而无法实施,需采用其他施工方法安装拱肋。3）拱肋混凝土顶升难拱肋内连接法兰和环形加劲板对混凝土顶升具有

6、阻挡作用，要求混凝土具有低含气量、大流动性、延后迟凝和早强等性能，以便长时间连续顶升施工；此外，混凝土还必须具有良好的补偿收缩性，避免钢管混凝土出现脱空脱粘现象，需进行顶升混凝土配合比设计。4）钢混叠合梁安装难大桥全宽35m，钢梁为工字形钢结构，平面呈网格状，钢梁因桥面板预制后安装造成整体刚度太小。缆索式起重机架设方案因场地受限制无法采用，架梁吊机悬臂拼装法方案又因钢梁整体刚度太小而无法采用，需研究钢混叠合梁安装新方法。针对龙凤大桥施工难点，开展了多项课题研究，制订了专项施工方案，实施取得良好效果。Part 03上部结构施工总体方案在拱肋下方中间设置老马河两岸12m宽通长栈桥方便施工运输。钢管

7、拱肋分3段安装施工：2个拱肋边跨段在支架原位拼装；拱肋中跨段在低位支架拼装，通过计算机液压控制系统同步提升，两侧合龙段采用前、后异步合龙法施工。拱肋混凝土分两端从拱脚到拱顶对称泵送顶升法灌注。钢梁在栈桥面及将栈桥两侧的拱肋拼装支架经切割改制后共同形成的平台上按跨中向两端分节段拼装、提升施工。桥面板采取在已架设钢梁上铺设钢便桥、50t履带式起重机逐孔向前安装。湿接缝采用地泵泵送混凝土就位、人工振捣现浇施工。本文分别对上部结构的钢栈桥、钢管拱肋、钢管混凝土、钢混叠合梁等施工关键技术进行介绍。Part 04上部结构关键施工技术4.1钢栈桥施工钢栈桥位于桥位中轴线上，全长156m，桥宽12m，采用钢管

8、桩与贝雷梁组合形式，铺设C30钢筋混凝土桥面板，荷载按100t履带式起重机在单孔上16m水平距离吊装30t重物设计。桥位处河床为倾斜裸露岩层（最大倾角达60），栈桥基础钢管桩无法插打入岩层中稳定。经研究，栈桥基础采用在6308钢管桩中冲孔灌注混凝土形成钢混组合桩形式，将栈桥钢管桩锚固于基岩上。栈桥施工方法为：栈桥从东岸向西岸逐孔施工；岸上孔跨施工采用履带式起重机悬挂振动锤插打钢管桩或浇筑扩大基础后焊接钢管柱，安装钢管桩顶横梁和纵向贝雷梁组，铺设预制桥面板；水上孔跨施工时先接长前一孔纵向贝雷梁组悬拼到后一孔桥墩，利同贝雷梁组固定钢管桩上部，在钢管桩前、后两侧焊接2根支撑横梁托住贝雷梁底部，焊装桥

9、墩钢管桩之间连接系，吊放冲孔钻机就位后冲孔进入基岩4m，安放钢筋笼，灌注水下混凝土进入钢管底面以上4m，形成钢混组合桩，栈桥同一桥墩钢混组合桩全部完成后，截去钢管桩上部多余钢管，安装钢管桩顶部的横向分配梁并用钢板抄紧全部纵向贝雷梁组，铺设预制桥面板，完成单孔栈桥施工，重复循环施工至栈桥完成。4.2钢管拱肋施工钢管拱肋分3段安装施工：2个拱肋边跨段在支架原位拼装；拱肋中跨段在低位支架拼装，安装提升塔架及设备，计算机液压控制系统进行同步提升，两侧合龙段采用前、后异步合龙法施工。4.2.1拱肋制造及工厂拼装钢管拱肋在工厂内制造。弧形拱肋采用“以折代曲”工艺，即将各直线钢管节段焊接接长为折线形式的拱肋

10、弦管，折线的折点处于拱肋轴线上，钢管直段长度为1.82.4m。钢管采用数控液压三辊卷板机卷制，长度控制在2.5m以内，离纵缝位置200300mm一次卷制成型，采用二次回圆技术保证圆顺度。钢管纵缝采用埋弧自动焊机焊接。拱肋制造前期进行制造规则评审和焊接工艺评定。工厂按“4+1”模式设置拼装胎架，按拱肋的拼装线形测放出节段拼装控制点，先让钢管单元件拼装成片状哑铃形节段，管件拼装后定位焊，再按要求焊接成片状哑铃形长段，最后将两片状哑铃形长段组空间拼成四肢桁式结构。工厂焊缝采用拱上台车埋弧自动焊机焊接，焊接时需控制焊接温度，焊完1道后必须自然降温后才能焊下一道。4.2.2钢管拱肋现场拼装4.2.2.1

11、拱肋拼装支架及提升塔架施工拱肋拼装支架设置在钢栈桥两侧，由钢管组合桩基础、贝雷梁组、桩顶分配梁、鞍座及连接系等组成。提升支架设置在中间拱肋节段两端的侧面，由钢管组合桩基础、桩顶分配梁、提升大梁及连接系等组成，共设置4个提升支架，支架高度为50m，同端的两个支架间设置连接系，每个支架4根管桩，顶部设置提升大梁。水中的拱肋拼装支架及提升支架均采用6308钢管组合桩基础，冲孔灌注桩下部嵌入完整基岩5m。拱肋拼装支架及提升塔架立面如图2所示。 图2拱肋拼装支架及提升塔架立面水中的拱肋拼装支架及提升支架钢管组合桩基础从东岸向西岸逐排施工，大吨位履带式起重机在钢栈桥上进行施工吊装。同样是先将贝雷片组悬臂接

12、长固定钢管桩，贝雷片组与钢管桩临时刚接作为平台进行冲孔钻机冲孔施工。拼装支架钢管组合桩都完成后，确定组合桩里程，按成拱线形的高程接长钢管桩，焊接顶层横向和纵向连接系，安装桩顶分配梁及调整拱肋线形的鞍座，铺设人行通道及栏杆。提升支架组合桩施工完成后接长钢管桩，焊接连接系，安装塔顶分配梁、提升大梁等，设置旋转人行楼梯及栏杆。4.2.2.2拱肋现场拼装施工拱肋边跨段为原位支架安装，拱肋中跨段为低位支架安装，现场采用100t履带式起重机在12m栈桥上分段吊装接长。施工时先进行拱肋中跨段19节接长拼装，然后分别进行拱肋边跨段8节接长拼装。拱肋中跨段从拱顶向两端拱脚处方向逐段对称拼装，2条拱肋同步进行。左

13、、右幅拱肋安装并焊接完成5节段后安装拱顶风撑，然后继续对称拼装拱肋，至相应风撑位置安装风撑，直至全部拼装完成。拱肋边跨段从拱脚预埋段开始向拱顶方向进行拼装。拱肋拼装需控制线形，每一段拱肋精确定位后要临时固定才能焊接。现场低气温焊接时要预热焊接区，同时还要做好缓冷保温措施。拱肋在工地拼装的所有焊缝均要求进行无损检测。4.2.3拱肋中跨段提升4.2.3.1拱肋提升结构设置拱肋中跨段（含风撑）安装总重为1 200t，跨度达128m，横向中心宽度为29m，提升高度达20m。经研究，拱肋中跨段采用计算机液压控制系统整体同步提升就位再合龙的施工方法。提升设备采用18台张拉油缸千斤顶，12台200t提升油缸

14、（8台用于拱肋提升索，4台用于拱肋张拉索），6台100t张拉油缸（2台用于塔架压塔索，4台用于塔架缆风索），拉索材料均采用15.2钢绞线。拱肋提升与张拉通过拱肋上预设吊点和拉点来实施，吊点与拉点处拱肋结构需加强。同里程侧左、右幅提升塔架通过桁架连接成整体增强稳定性，大、小里程侧相对塔架通过压塔索连接并通过两侧缆风索与基础锚固成整体。拱肋提升设备参数计算如表1所示。 4.2.3.2拱肋中跨段试提升拱肋中跨段（含风撑）节段和提升设施检查后，形成记录并签字确认，准备进行30cm高拱肋试提升。提升前在拱顶、拱脚处设置6个测量观测点，同时安装应力传感器。为保证拱肋在提升过程中的既有线形，按20%，40%

15、，50%，60%，70%，80%，90%，100%分8级对拱肋进行竖向提升与水平张拉同步加载，每级加载后观测拱肋线形数据。拱肋脱架前对提升吊点与水平张拉点处进行分级加载。当2种荷载同步加载到50%时，每台竖向提升油缸张力值为750kN，每台水平张拉油缸张力值约为800kN，解除拱肋与拼装支架间约束，进行测量和应力观测；继续分级同步加载到90%，此时拱肋下部先脱离、拱肋上部仍在支架上；最后一级加载顺序变为先水平100%加载，锁定水平张拉索，观测拱肋两端位移和拱顶高程，再竖向100%加载，拱肋上部完全脱离支架完成体系转换，继续竖向提升使拱肋拱顶整体升高30cm停止，在拱肋下方增设临时垫梁，以防止拱

16、肋发生侧向移位。检查拱肋及提升系统，悬空静止24h后各项监测数据正常后，将拱肋正式提升至设计成拱位置。4.2.3.3拱肋中跨段正式提升拱肋中跨段拼装支架部分连接系和分配梁与拱肋水平张拉索上升相冲突，试提升完成后将冲突的连接系和分配梁拆除。拱肋提升高度为20m，现场提升速度控制在6m/h，现场实际提升时间为3.5h。拱肋正式提升时要求风力5级。提升过程中要加强对拱肋的监控，在离设计位置20cm时进行结构空间姿态调整，继续提升到位，暂时停止提升连续千斤顶作业。4.2.4钢管拱肋合龙利用千斤顶、倒链精调拱肋中跨段空间位置，临时锁定。连续24h不间断反复测量中、边跨合龙口长度和空间坐标，经比较发现在一天温度较低时段即22：00后合龙口距离基本无变化后，确定22：00作为合龙时间点，