自瞄式悬索桥钢箱梁施工技术
2018-03-12
自锚式悬索桥是由主缆、吊索、加劲梁、主塔、鞍座、锚固构造等构件组成的柔性悬吊组合体系，它与地锚式悬索桥最大的区别在于主缆锚固的位置，地锚式悬索桥主缆锚固在锚旋上，自锚式悬索桥主缆锚固在加劲梁上。结构的自重和外荷载由主缆、加劲梁和主塔共同承受。自锚式悬索桥的主缆是结构体系中的主要承重构件，主要承受拉力作用，是几何可变体。它不仅可以通过自身的弹性变形，而且可以通过几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，在恒载作用下主缆具有很大的初始拉力，对后续结构形状提供强大的“重力刚度”。主塔在恒载作用下主要是轴向受压，但在运营阶段，由于塔顶主缆不平衡水平分力的作用，是压弯构件，呈梁柱特性。加劲梁是结构体系中重要的受力构件，加劲梁在承担传递桥面恒活载作用的同时也承受主缆的水平分力，因此加劲梁同样为压弯杆件，呈现出梁柱特性。吊索的作用是将加劲梁承担的荷载传递到主缆，是联系加劲梁和主缆的纽带。
一、自锚式悬索桥的优缺点
自锚式悬索桥的优点:
1不需修建大体积的锚碇。尤其在地质条件很差的时候,这一点显得特别重要。
2跨径布置较灵活,可紧密地结合地形,即可作成一般的双塔三跨悬索桥;也可作成单塔双跨悬索桥。
但是,自锚式悬索桥也存在很明显的缺点:
1用钢量大,造价昂贵。由于主缆直接锚固在加劲梁上,梁承受很大的水平轴向力。为了能抵抗这巨大的水平力, 必须加大梁的截面,并且在梁的各板件上,设置很多加劲件,以防止梁和板件的压屈。
2施工步骤的限制。由于主缆锚固在梁上,因此锚固跨的梁必须首先吊装完成,才能架设主缆。这一点和一般悬索桥是不相同的,一般悬索桥是先架设主缆,再吊 装加劲梁构件,直至合龙;而自锚式悬索桥必须先吊装梁,再架设主缆。因此在安装梁时,不得不搭设临时排架,吊装大型梁的节段,增加了施工的麻烦。
二、钢箱梁的施工技术
1 钢箱梁的制作
钢箱梁节段的制造全部在专业工厂内完成， 就是在厂内进行板单元制造、 箱梁节段的组焊、预拼及涂装，然后运至桥位现场进行箱梁节段吊装、调整就
位、焊接，补涂及涂面漆。全桥成形后，进行桥面铺装。
2施工测量控制
钢箱梁安装施工中通过施工测量进行控制。箱梁安装定位基准为桥位中心线, 从钢箱梁运送到现场后对平面位置进行初步控制,在临时支墩上先放样出钢箱梁梁体标记线的重合线, 即在放样出的顶面钢箱梁的梁体标记线位置上放样出纵向间断线。放样出钢箱梁两个节段划分线的正中点的轴向点位,其中一个点标记在一侧墩柱的侧面, 另一个点标记在临时墩的工字 钢上。钢箱梁运送到现场 就位后, 采用三向千斤顶进行调整,横向调整使箱梁纵向中心线与平台上纵向中心线对齐,然后纵向调整,使箱梁横向中心线与平台上节段箱梁横向中心线对齐。当梁体标记线与现场标记线基本重合后,开始进行精确测量定位控制。
钢箱梁平面位置的精确控制采用跟踪测量方法:全站仪直接架设在现场的导线控制点上,放样梁体四个点的坐标方位角,控制梁体在全站仪镜筒中移动,当梁体标记线与仪器镜筒中的竖向丝重合时,梁体平面调整完成。箱梁平面位置调整到位后,再调整箱梁四角及中线两端高程。调整到位后,用砂箱支撑,用钢垫片调整高度,必须保证箱梁稳定。
为了保证钢箱梁的精确定位,及施工过程中因各种因素对其变形的监测,必须建立测量控制网。在海河两侧各布两个基准点,按规范要求进行观测并对其进行严密平差。控制点最后经监理验收无误,方可使用。控制网基准点应牢固,按变形观测的要求埋设,同时,为保证施工放样的精度和速度,对放样或观测的主要控制点应设固定观测墩座;对于其他控制点也应设对中标志杆,以便于精确照准。对建立的控制网要定期复测。对高程控制网进行跨河水准仪校测,真正确保高程的精度。
钢箱梁在焊接前进行最后的复测工作,平面及高程满足规范要求后进行钢箱梁焊接, 焊接前进行工序交接。上一道工序不满足要求严禁进行下一道工序。
3钢箱梁的安装
（1）钢箱梁临时支架，根据情况可才采用合适的钢管作为临时支架。
（2）钢箱梁段吊装，钢箱梁分段在工厂加工制作完成，并验收合格后，采用动力平板车运至安装现场，用吊车将钢箱梁段吊装就位。钢箱梁节段从支架两端同时向中间逐段吊装。
（3）钢箱梁段调位，在端部梁段和次榀梁段吊装初就位后，就可进行梁段的精确调位工作。
（4）钢箱梁落梁，在各梁段焊接一体完成及测量对其高程、平面位置复测后，选择合宜时机，在测量的控制下将钢箱梁整体下放，落于各墩顶支座上。钢箱梁临时支墩采用砂箱结构，钢箱梁整体落梁后，并不会因为落梁操作而造成其平面位置的变动。
4 钢箱梁合龙
钢箱梁安装焊接完成后,进行合龙焊缝焊接施工。合龙焊缝即主、边跨钢筋混凝土结合段与相邻钢箱梁节段间环形焊缝,焊接前完成钢筋混凝土结合段混凝土浇筑。
5钢箱梁现场安装焊接施工
在梁段吊装到位线型调整后进行钢箱梁现场安装焊接工作。其主要工作内容为钢箱梁横断面装焊。钢箱梁横断面装焊是本桥现场施工的一个重要环节，主要包括环形焊缝及梁段间U型肋焊接，其成桥线型、焊接质量与焊接变形控制是成桥控制重点。要充分考虑现场吊装技术特点和桥址环境对焊接施工的影响，控制梁段装配精度，合理选择焊接方法和焊接顺序，减少焊接变形，确保成桥线型光顺和工地安装焊接质量。
6桥面系施工
桥面系主要包括： 桥面铺装、防撞护栏施工、伸缩缝安装、桥面排水系统施工及其他附属工程施工等。桥面铺装结构层根据箱梁的不同类型及位置有所不同，桥面铺装采用单幅桥全断面施工，施工缝尽量设在伸缩缝位置。桥面铺装结构：
（1）桥面铺装前，用高压水将梁板顶面冲洗干净，粗糙度不够的局部地方采取人工凿毛处理，确保桥面铺装与下层梁板结合紧密。
（2）钢筋采取后场加工、现场绑扎。浇筑砼时对钢筋网采取保护措施。
（3）为保证伸缩缝安装质量，采取不预留伸缩缝槽。在铺装砼达到一定强度后，用切割机切割、凿除伸缩缝槽，保证伸缩缝两侧高程吻合。
（4）严格控制桥面铺装厚度，桥面最小铺装厚度不得小于设计规定值，最大厚度应控制在设计允许的最大恒载值内。
（5）桥面铺装砼振实、振平后，用真空吸水机吸掉表面自由水，然后采取抹面机提浆粗平、人工多次收面精平。在砼初凝前对铺装段作拉毛处理，拉毛深度一般为 2～3mm ，确保表层的沥青混凝土与桥面铺装砼结合紧密。
（6）砼采用覆盖、洒水养护，由专人负责，防止砼表面裂纹。
钢箱梁技术的开发和成功应用,使钢结构制造和安装由建筑钢结构向市政高架桥梁工程升级,同时获得了巨大的社会效益。为同类工程的安装积累了经验,也培养和锻炼了一批大型钢桥梁的精英之才。
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