沪昆客专北盘江特大桥劲性骨架施工控制研究
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第12卷第3期 铁道科学与工程学报 Journal of Railway Science and Engineering 2015年6月 Volume 12 Number 3 June 2015 沪昆客专北盘江特大桥劲性 骨架施工控制研究 郑益新 ,张鸿昆 (1.成都铁路局质量安全监督站,四川成都610082; 2.成都铁路局建设管理处,四川成都610082) 摘要:沪昆客专北盘江特大桥为主跨445 m的上承式钢筋混凝土拱桥,采用钢管混凝土劲性骨架法施工。该桥劲性骨架 结构复杂,S--艺流程多,作业难度大(高空300 n1),安装节段多(40节段),悬臂长度长(222.5 m)。通过布设严密的控制网, 实施合理的劲性骨架施5-.方案,通过劲性骨架工艺过程控制及浇筑过程中的应力及线形控制,实现劲性骨架的顺利施工。 从原材料采购下料,单元件加工、组拼、胎架预拼及架设安装等各个环节严格把控,以实现成拱后线形、结构应力及焊缝质 量均符合设计及要求。研究成果对同类型桥梁施工提供参考和借鉴。 关键词:高速铁路;混凝土拱桥;劲性骨架;控制网;施工控制 中图分类号:U445.4 文献标志码:A 文章编号:1672—7029(2015)o3—0496—06 Study on construction control of the stiff skeleton of Beipanjiang long span bridge on Shanghai—Kunming high—speed railway ZHENG Yixin ,ZHANG Hongkun (1.Quality and Safety Supervision Station of Chengdu Railway Bureau,Chengdu 610082,China; 2.Construction Management Ofifce of Chengdu Railway Bureau,Chengdu 610083,China) Abstract:Beipanjiang Extra—large Bridge of Shanghai—Kunming high—speed railway is a reinforced concrete deck arch bridge and the main span of it is 445 m.The steel tube concrete strengthening framework construction method is adapted to construct the bridge.The stif skeleton method consist of complicate structure,multi— process,diiculft operation(the operation site is 300m above),many installation segment sections(40),long cantilever length(222.5 m).Stirct control network was arranged and reasonable construction scheme of skeleton was implemented.To realize well—off construction,strong skeleton procedure control,stress control and geo— metirc control were applied.The constuctrion control of Beipanjiang extra—large bridge range from raw material procurement to the procedure of unit pans processing,matching,installing,etc and each link was strictly con- trolled according to the requirement.Besides,the structure stress and weld testing are all meet the design re- quirements.The construction and control technique can be useful f0r the constuction of trhis type bridge. Key words:hJ gh speed railway;concrete arch bridge;stif skeleton;control network;construction control 北盘江特大桥正线全长721.25 m。主桥采用 凝土T构+4—42 m预应力混凝土连续梁+4—42 m预应力混凝土连续梁+2—65 m预应力混凝土T 构+2—37.85 m预应力混凝土连续梁,桥体立面 1—445 m上承式钢筋混凝土拱桥。引桥及拱上孔 跨布置为:1—32 m简支箱梁+2—65 m预应力混 收稿日期:2015—02—26 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51178471) 通讯作者:郑益新(1957一),男,海南文昌人,高级工程师,从事山区铁路建设工程质量监督工作;E—mail:781643438@qq.corn 第3期 郑益新,等:沪昆客专北盘江特大桥劲性骨架施工控制研究 497 布置如图1。北盘江特大桥是中国铁路瞩目的重 点桥梁工程,建成后将是世界第一大跨的钢筋}昆凝 土拱桥。此桥采用钢管混凝土劲性骨架法施工,劲 性骨架采用悬臂节段吊装施工。劲性骨架钢筋混 凝土拱桥充分发挥了各自材料的特长,克服了大跨 拱桥的施工困难,跨越能力大…。采用劲性骨架 态 。钢管混凝土劲性骨架拱桥施工阶段多,拱 圈截面变化大,结构受力复杂。为保证施工的顺利 进行,各阶段结构的变形和应力在合理安全的范围 内,必须对施工过程进行控制,以确保桥梁安全顺 利地建成 J。北盘江特大桥劲性骨架结构复杂, 工艺流程多,作业难度大(高空300 m),安装节段 法施工的大跨度钢管混凝土拱桥,在施工过程结构 体系要经历多次转换,最终形成一个高次超静定体 系结构。施工过程中,此类桥的结构历经3种状 态:劲性骨架状态;劲性骨架的一部分杆件被混凝 土包裹的状态;混凝土拱已形成之后的成桥状 上盥 多(40节段),悬臂长度长(222.5 m)。作为主拱 外包混凝土施工支撑体系,其施工质量控制为该桥 的关键。本文结合北盘江特大桥工程背景研究大 跨径劲性骨架的施工质量控制方法,为同类型桥梁 施工提供参考和借鉴。 中 罐整IDIK 881+ 3 0 图1 北盘江大桥立面布置图 Fig.1 Sketch of Baipanjiang Bridge 1.2劲性骨架组拼 1劲性骨架施工方案 1.1劲性骨架制作 劲性骨架弦管为外径750 mm,壁厚24 mm钢 拱肋弦管采用拱肋卧拼法组装,即以内侧主弦 管,材质为Q370qC;所有联接杆件为等边角钢和缀 板联接而成的组合杆件,角钢类型有 110 x 110× 14,/_90×90×12和/_90×90 x 10 3种,材质为 Q345B;各种节点板材质均为Q345B。劲性骨架钢 结构杆件在工厂内加工,以散件运输至桥位附近的 管轴线为基准,外侧主弦管的标高根据节段各节点 理论宽度尺寸量取(其中第1—7节段为变宽节 段、第8~20节段为等宽节段)。节段主弦管的拱 度曲线精度要靠拼装胎架保证。在选定的场地上 放拱度曲线坐标点大样,然后在各节点处设置适当 尺寸的钢垫板(用膨胀螺栓与混凝土地面可靠固 定),经过水平仪矫平后再组焊主弦管的拱度曲线 定位组装。 拼装场(距离桥位约400 m左右),在拼装场进行 节段组拼和节段预拼装。骨架节段宽度为16.8~ 26.8 m,长度12 m左右,高度8 m,总体形状呈哑 铃型,节段最大吊重115 t(1号变宽节段),等宽节 段重量96—105 t。节段分3次吊装,如图2所示。 拱肋单元起吊重量38.5~48 t,横联单元重量19 t。 现场缆索吊设2组起重索,每组索起吊能力为65 t,满足起重要求。半跨分20个吊装节段,每2个 节段组成一个扣锚段,设10对正式扣索。对于没 有布置正式扣索的节段,设临时扣索,半跨一共设 l0对临时扣索,如图3所示。 \. / \/ /\ \/ /\ / 图2骨架分3次吊装方案 \ Fig.2 Skeleton lifting plan with three times 498 铁道科学与工程学报 2015年6月 图3骨架吊装扣锚示意 Fig.3 Skeleton lifting plan with anchoring 拱肋在胎架上连续组拼,工艺上采取(3+1地 样坐标法),一次可组装J7、,个吊装节段,全桥拱肋 14+15+16;组装节段6:16+17+18+19+20。 拱肋半桥分段如图3所示。各组装节段工装中,组 装节段1所占用的车问面积较小为11 m X49 m, 组装节段6所占用的面积较大为13 m×70 m。在 结构分为六大组装节段:组装节段1:1+2+3+4; 组装节段2:4+5+6+7;组装节段3:7+8+9+ 10;组装节段4:10+11+12+13;组装节段5:13+ 有条件的情况下,各工装分别应对称制造1套。 X 图4拱肋半桥分段图 Fig.4 Arch rib segmental plan of 1/2 bridge 1.3主弦管焊接 图检查,以及对焊缝外观质量检查,进行超声波探 拱肋弦管结构中的主弦管采用壁厚为24 mm 伤检测,不合格钢管管节不得进入钢管接长工序, 应立即组织人员矫正或焊缝返修。 相邻管节的纵向焊缝应避免十字交叉焊缝对 的Q370qC钢板顺扎制冷弯卷制而成,拱度曲线以 折代曲。卷管的直缝(纵缝)焊缝采用CO:气体保 护焊打底,坡口开在圆管内侧、圆管外侧留钝边、并 在圆管外侧清根,埋弧自动焊(H08Mn2E,SJ101q) 填充盖面。对管节长度、直径等几何尺寸对照施工 接,相邻两管直焊缝相互错开30。,如图5所示。 在管节按照施工图尺寸要求接长完后,对圆管口两 端面采用相贯线自动切割机切割管口长度及开坡 s e图三控制网平面示意图v surgcon 骨架姐—7 Ske】etoa l孙妹意图 巷图n sketch ma。 Ocatioograpby 制网测量 3劲性骨架应力控准 :运专线要求,制 高程点均采用二等水3・I应力点布设 由于设计计算时采用的备踊蛎 … 500 铁道科学与工程学报 1 2015年6月 数与实际工程中的相应参数值不可能完全一致,导 致结构的实际应力与设计计算预期的结果存在一定 差异。因此有必要在施工阶段对梁体控制截面进行 施工应力监控测试,为设计、施工控制提供参考数 据,以确保大桥安全、优质建成 ]。为达到此目标, 全桥共设置如图8所示7个控制截面进行实时应力 2 游 5 F 游 6 监测,分别为两侧拱脚,1/8,1/4,1/2,5/8和7/8截 面,监测截面表贴传感器编号如图9所示。 图9应力监测截面传感器编号 Fig・9 Stress monitoring sensors number 3.2应力成果 表1为控制截面应力计算值与实测值比较。 差值(差值=(实测值一计算值)/I计算值I)最大 为一11.6%,基本在±6%左右。总体实测值与计 图8 劲性骨架应力监测截面 Fig.8 Stif skeleton stress monitoring section 算值较接近。说明施工阶段对梁体控制截面进行 施工应力措施得当,施工控制有效。 表1应力监测结果 Table 1 Stress monitoring results 测量断面 测点 1 2 3 实测值/MPa计算值/MPa 差值/% —77.9 —88.2 —87.4 —80・4 —73.2 —83.2 —84.7 —82.8 —82.8 —83.3 —83・3 —78.5 —78.5 —81 5.88 —6.50 —4.88 3・50 6.75 —6.00 —4.63 测量断面 测点 1 2 3 实测值/MPa计算值/MPa 差值/% —76.7 —77.2 —79.1 —72.2 —71.8 一 —71.7 —72.1 —72.1 —75.1 —75.1 —66.9 一66.9 —68.3 —6.38 —7.o6 —5.29 3.80 —7.33 — —5.02 1县 4 5 6 7 ,旦4 5 6 7 8 1 一 —59.3 一8l —54.6 一 —8.65 8 l —74.1 一69.4 —68.3 —64.2 —8.55 —8.O9 2 3 —59.8 一 —54.6 一54.9 —9.57 — 2 3 —69.9 —66.9 —64.2 —62.7 —8.95 —6.71 3县 4 5 —52・1 一 —54・9 一66.7 5・15 — 4号 。 4 5 —59・7 —77.7 —62・7 —71.1 4・82 —9.29 6 7 8 —72.6 —73.3 —74.4 —66.7 —66.7 —66.7 —8.84 —9.94 —11.60 6 7 8 —77.O —74.8 —77.9 一71.1 —70.3 —70.3 —8.26 —6.37 —10.84 1 2 3 .]—57.5 —58 —55.4 —52.2 —52.8 —52.8 —53 —53 —8.89 —9.84 —4.54 1.51 6粤 l 2 3 4 一76.0 —76.9 —78.9 —74・4 —71.5 —71.5 —74.4 —74・4 —6.29 —7.55 —6.11 O・0o 4 5 6 7 —66.6 —60.2 —67.2 —61.7 —61.7 —61.8 —7.95 2.46 —8.71 5 6 7 —7O.8 —71.9 —63.4 —67.6 —67.6 —69.3 —4.75 —6.33 8.50 8 1 —6o.4 —84.3 —61.8 —78.7 2.27 —7.15 8 5 6 7—64.1 —86.1 82.o —92.5 —69.3 —83.O -7.52 一3.69 7号 2 4 3 一 .7 一;;:i _3.23 —79.1 —10.37 一78.7 — 8号 83.—_85.: 4.1—5 —8.O7 —87.3 8 —85.6 4.1.1横向定位控制 4劲性骨架线形控制 4.1线形控制措施 随着劲性骨架架设节段的增加,受制造误差、 安装误差和温度的影响,导致累计误差的限差超 线。为了消除误差的增加,需要对其劲性骨架线型 进行调整和纠偏。主要内容包括横向定位控制、竖 向定位控制及合龙控制 J。 在新架设1节段前,对前1节段用全站仪再进 行测量,测出此时实际的横向数值,如果横向值偏 离设计值,那么需要对将要架设节段进行调整。节 段与节段连接用高强螺栓来临时连接,在偏差值的 反方向减小垫板的厚度,紧螺栓的顺序是先偏差值 的反方向,后另一方向。逐渐调整,不宜在1个节 段上1次调整到位,达到趋势即可,直到几个节段 后达到设计值。 第3期 郑益新,等:沪昆客专北盘江特大桥劲性骨架施工控制研究 501 4.1.2竖向定位控制 竖向定位最主要的定位手段是通过索力来实 现。缆索吊机一边送钩,一边张拉扣索,每张拉2 MPa,用全站仪测量定位点高程,直到在索力范围 内达到理论高程,送掉缆索吊机吊钩,使力从吊机 上转换到扣锁上。此理论高程包含了监控单位提 供的挠度值。 4.1.3合龙控制 调整合龙段两侧第2O节段的竖向及横向位 置,基本与理论坐标吻合,使之处于合龙状态;进行 48 h的合龙口高程、轴线、宽度的连续测量,并在 夜间安排2次几何线形通测。连续观测夜间间隔 时间为1~2 h,白天为0.5~1 h,通过连续观测确 定最佳的合龙时间。整个劲性骨架拱圈的线形满 足设计要求后,对合龙段两侧进行锁定,精确丈量 合龙嵌补段长度,每一个嵌补段不少于丈量4个长 度尺寸,根据实际尺寸下料合龙段弦管长度并安装 就位,实施焊接,完成合龙。合龙段如图1O所示。 、 图10合龙段示意图 Fig.10 Closing section sketch map 4.2线形成果 合龙段测量成果如表2所示,表中数据为合龙 后弦管切口位置测量结果。其中K20为昆明侧2O 节段,¥20为上海侧20节段。测量日期为2014— 0l一14。天气阴,温度l5℃。由表2可知,实际测 量坐标与理论坐标基本吻合。△y在±20 mm之 内,△z在±9 mm之内。整个劲性骨架拱圈的线 形满足设计要求。 表2合龙段测量成果 Table 2 Closing section surveying results 测点兰里 竺 量 重 测点 兰 茎 Y/mm Z/mm AY,mmAz,mm 上弦3 上弦3 一l5 l<20 上弦4 ¥20上弦412 游 下弦3 下 游下弦3—18 下弦4 下弦4 —14 5 结论 1)大跨度劲性骨架混凝土拱桥的施工是一个 及其复杂的过程,设置严密的测量控制网和合理的 劲性骨架施工以及混凝土浇筑方案是非常必要的。 2)通过劲性骨架施工过程中的应力、线形监 控和质量控制,实现劲性骨架的顺利施工,确保成 拱后线形、结构应力及焊缝质量均符合设计及规范 要求,对同类型桥梁施工具有参考价值。 参考文献: [1]谢尚英,钱冬生.劲性骨架混凝土拱桥施工阶段的非线 性稳定分析[J].土木工程学报,2000,33(2):23—26. XIE Shangying,Q/AN Dongsheng.Non—linear stability anlysis of concrete arch bridge with stif skeleton of con— crete—filled steel tubes during construction[J].China Civil Engineering Journal,2000,33(2):23—26. [2]张富贵,张永水,董义.大跨劲性骨架拱桥外包混凝土浇 注方案[J].重庆交通大学学报,2012,31(2):210—213. ZHANG Fugui,ZHANG Yongshui,DONG Yi.Outsourc- ing concrete pouring scheme of long—span stif skeleton arch bridge[J].Journal of Chongqing Jiaotong University, 2012,31(2):210—213. [3]李国平.连续梁拱组合桥的性能与特点[J].桥梁建 设,1999(1):10—13. LI Guoping.Continuous beamarch composite bridge’S per— formance and character[J].Bridge Construction,1999 (1):10—13. [4]邱波,刘光栋.大跨度钢管混凝土拱桥施工全过程稳 定分析[J].中南公路工程,2003,28(2):35—40. QIU bo,LIU Guangdong.Stability analys’S of long span CFST arch bridge construction『J].Central South High— way Engineering,2003,28(2):35—40. [5]郭琦,李春轩,王贤良大跨径劲性骨架拱桥过程控制与 后评价研究[J].广西大学学报,2013,38(1):106—110. GU0 Qi,LI Chunxuan,WANG Xianliang.Study on process control and post——evaluation of long——span stiffen framework arch bridge[J].Journal of Guangxi University, 2013,38(1):106—110. [6]张征文,王巍,江根明.大跨径钢管混凝土劲性骨架拱 桥的施工及控制[J].建筑施工,2007,39(4):284~ 289. ZHANG Zhengwen,WANG Wei,JIANG Genming.Con— struction and control of long—span arch bridge with rigid frame of steel—pipe concrete[J J.Building Consture— tion,2007,39(4):284—289. [7]TB 10601--2009,高速铁路工程测量规范[s]. TB 10601--2009,Speciifcation for survey engineering of hjgh speed railway[S]. [8]张敏,周水兴,胡免缢.钢管混凝土拱桥施工控制原理 与控制分析算法研究[J].公路交通科技,2003,20 (2):39—42. ZHANG Min,ZHOU Shuixing,HU Mianyi.Study on consturction control principle and arithmetic of CFST arch bridge I J I.Journal of Highway and Transportation Re— search and Development,2003,20(2):39—42. (编辑阳丽霞)
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