管道悬索桥上部结构的施工技术研究

时间:2023-09-09 18:05:07 来源:网友投稿

刘 超

(山西省高速公路集团有限责任公司,山西 太原 030031)

为确保管道顺利从河道等处通过,目前大多采用管道桥的形式。悬索管道桥凭借其施工简单、结构可靠等优势逐渐得到广泛应用。而为了保证桥梁施工质量,有必要结合工程实际情况,深入探讨其施工技术。

某工程设计采用悬索桥方案从河流段上跨越,管道类型为直缝埋弧焊钢管,其桥塔采用钢管桁架桥塔与平面钢桁梁。整个跨越工程的岸坡均较缓,但在河槽部位的岸坡,基本达到直立,而且河流的水流速度很快。桥梁荷载水平不高,且结构新颖,整个外观良好。上部结构安装是该桥梁工程施工主要内容,其安装质量决定了整个工程的质量,必须引起相关人员的高度重视。

2.1 结构方案

悬索桥主缆为Φ5mmPES5-187 钢丝,采用PE 防腐结构,其标准强度可达1670MPa;
吊索采用PES5-13 型,为保证安装顺利完成,需在两端安装调节杆。对于风索主缆,其整体线形属二次抛物线,相较于主缆,直径相对较小,为PES5-85型。钢塔架为双柱式塔架,高24m,根开、顶宽分别为10m和6m,塔底支座为铰支座。悬索桥桥面宽度为3m,采用H型钢作为支撑型钢,采用槽钢和吊索连接,在相邻两个吊点的中间布置桁架,桁架用角钢通过焊接制成,并在桥面满铺一层面板[1]。

2.2 主缆安装

(1)整桥布置2 根主索,中心距2.6m,采用平行钢丝索,外部采用PE 防腐。主索的成型应一次完成,索长要有20cm 的调节余量,加工中必须做好精度控制。在下料开始前,需要以荷载情况为依据,结合现场误差,对加工精度予以严格控制,下料完成后按照预定计划组织进场。

(2)两岸设有锚碇,作为卷扬机布置基础,在设置卷扬机的同时,还需将专项滑车安装到位。采用卷扬机对先导索进行牵引,以此形成完整的牵引系统。先导索在卷扬机作用下到达钢塔,然后下放至河边,由人工将其牵引上船,由船拖曳到对面,接着将其上拉到塔顶和另外一侧卷扬机连接,至此即可将先导索设置到位。采用钢丝绳使循环牵引系统实现环形闭合,对钢丝绳的布置要和桥轴线达到完全重合[2]。

(3)沿桥梁纵向对两岸边跨进行架设,然后再架设中跨;
沿桥梁横向先对下游进行架设,然后再架设上游。按照以上顺序,应先对主塔铰支座予以加固,使其固结,再设置锚碇锚固座,为各跨主索的安装奠定良好基础。在架设边跨主索之前,应先在锚碇锚固座上进行拉杆的安装,将索盘放到锚碇之前,然后在索盘上安装边跨主索,开始缓慢提升主索头,并挂设于塔顶,最后将主索销安装到位。完成以上施工后,可在索盘当中将剩下的主索全部展开。需注意的是,在主索加工装盘过程中,应确保塔顶锚头处于外部,借助滑车组对锚头进行牵引,使其达到锚碇处,拉杆螺母带帽后丝杠留丝100mm,以免主塔因边跨主索产生太高水平作用力。将边跨主索安装到位后,再对中跨主索进行安装[3]。

(4)主索调整:先对中跨进行调整,然后再根据主塔具体位置和主索实测数据及温度,严格按照监控指令对中跨主索标高予以适当调整。将中跨调整好以后,按照指令对边跨主索进行初步张拉。将临时支撑完全解除后,还需要精确调整主索线性,以确保其处于理想状态[4]。

2.3 桥面结构安装

(1)桥面采用平面桁架结构,宽3m,在工厂进行加工预制。在工厂对桥面桁架进行加工预制的过程中,需要对加工件精度进行严格控制,然后严格按照编号进行预拼装。在构件出厂之前,还要对结构进行检查验收。根据相关计划与要求,将预制结构运输到现场与主塔距离较近的位置。在主塔边缘选择适宜的位置对桥面结构进行焊接,形成标准节段,并对扶手栏杆等一系列辅助构件予以完善。在组焊完成并检查确认合格后,还需要对钢结构予以防腐施工。

(2)缆索吊机是桥面安装施工重要设备,要求吊装重量达到3t,并采用2-Φ24 钢丝绳作为承重索,采用16 工字钢作为主横梁,其间隔距离为800mm,采用L75 角钢相连。吊篮附着于缆索吊机,周围用钢丝网加以防护。采用缆索吊机进行起重的过程中,将承载力传递至主缆,在空载状态下行走的过程中,借助手拉葫芦平稳提起。

(3)单片钢梁重1.8t 左右,利用船舶对缆索吊机进行运输,然后借助缆索吊机进行提升和安装。缆索吊机通过尼龙轮走行于主索,通过单绳起吊按照从跨中至边跨的方向安装,具体的架设顺序为从跨中到主塔,并保证对称[5]。

(4)成品标准节段借助25t 吊车运输到专门的船舶上,然后由运输船舶把成型的标准阶段平稳运输到缆索吊机正下方,同时在待起吊桥面位置对缆风绳和吊带进行绑扎。

(5)缆索吊机在循环牵引系统作用下到达塔边指定位置,现场作业人员进入至挂篮当中,将安全绳系好,然后利用循环牵引绳到达跨中处,利用主索对缆索吊机进行临时固定,同时解除和起重绳之间的临时固定,接着开启卷扬机,将吊绳下放至运输船的上方。

(6)将吊绳和桥面上的吊带连接好后,开启卷扬机开始沿垂直方向起吊,同时借助缆风绳避免钢梁发生转动。在从吊索叉耳高度处通过后,方可停止提升。挂篮中的工作人员可采用软梯到达走道板,注意全程系好安全带,同时用接长安全绳和横梁牢固绑扎。吊索和桥面结构之间采用销接的方法相连,然后将吊带拆除,现场作业人员利用软梯返回吊篮当中,结束第一片桥面的施工,之后采用相同的方法对其他桥面单元进行架设。

(7)考虑到运输船不能靠岸太近,故需要借助汽车吊进行起吊,对近塔一侧的桥面结构进行安装,吊钩应从主索中间进行下钩与起吊。在提升高度超出叉耳连接高度后,方可停止对吊钩的提升。钢梁处提前到位的作业人员负责对吊索进行销接,在缓慢下钩的同时对平面结构进行连接,至此即可完成近塔一侧结构的吊装施工。

综上所述,得出以下主要结论:

(1)以上部结构类型及现场场地条件为依据,确定适宜的上部结构安装施工方法,保证施工顺利完成,并达到预期的质量、工期与成本目标。

(2)主缆长度对管道桥成型后整体线性有很大影响,不可完全按照设计要求的长度进行下料。在下料开始前,需要以荷载情况为依据,结合土建误差由专门的机构提供指令单,对下料长度予以适当调整。

(3)上部结构安装是桥梁施工主要环节,任何一个环节出现问题都可能影响整体桥梁质量,甚至造成安全隐患。因此,实际施工过程中必须严格按照相关规范进行操作,关注每个施工环节的注意事项。

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