万州长江大桥钢桁拱梁合龙技术

５６　桥梁建设　２００６年第１期　文章编号：１０ｏ３—４７２２（２００６）０１－－００５６－－０３　万州长江大桥钢桁拱梁合龙技术　李芳军　，赵志尚　，朱鹏飞　（１．中铁大桥局集团有限公司，湖北武汉４３００５０；２．宜万铁路建设总指挥部，湖北恩施４４５０００）　摘要：万州长江大桥全长１　１０６．３　ｍ，主桥为（１６８．７＋３６０＋１６８．７）ｍ三跨连续单拱钢桁　梁，结合主跨合龙特点介绍主跨合龙￣－－ｒ＿的思路、计算及操作要点。　关键词：铁路桥；桁架桥；桥梁施工；合龙　中图分类号：Ｕ４４８．１３；Ｕ４４８．２２４　文献标识码：Ａ　Ｃｌｏｓｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　Ｓｔｅｅｌ　Ｔｒｕｓｓ　Ａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｇｉｒｄｅｒ　ｏｆ　Ｗａｎｚｈｏｕ　Ｃｈａｎｇｊ　ｉａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　ＬＩ　Ｆａｎｇ－ｊ［ｉｎ　，ＺＨＡＯ　Ｚｈｉ－ｓｈａｎｇ　，ＺＨＵ　Ｐｅｎｇ－ｆｅｉ。　（１．Ｃｈｉｎａ　Ｚｈｏｎｇｔｉｅ　Ｍａｊｏｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ＋，Ｗｕｈａｎ　４３００５０，Ｃｈｉｎａ　２．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ　ｏｆ　Ｙｉｅｈａｎｇ—Ｗａｎｚｈｏｕ　Ｒａｉｌｗａｙ，Ｅｎｓｈｉ　４４５０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗａｎｚｈｏｕ　Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　１　１０６．３　ｍ　ｉｎ　ｔｏｔａｌ　ｌｅｎｇｔｈ，ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｂｒｉｄｇｅ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｓ　ａ　３一ｓｐａｎ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｓｔｅｅｌ　ｔｒｕｓｓ　ｓｉｎｇｌｅ　ａｒｃｈ　ａｎｄ　ｇｉｒｄｅｒ　ｗｉｔｈ　ｓｐａｎ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　（１６８．７＋３６０＋１６８．７）ｍ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　０ｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｂｒｉｄｇｅ，　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｓ，ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｌｏｓｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｐａｎ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒａｉｌｗａｙ　ｂｒｉｄｇｅ；ｔｒｕｓｓ　ｂｒｉｄｇｅ；ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｃｌｏｓｉｎｇ　１工程概况　钢桁梁，中跨采用刚性拱柔性粱的新型桁拱结构。　万州长江大桥位于三峡库区的万州城区，是达　边跨主桁桁式采用Ｎ形，桁高１６　ｍ，桁宽１６　ｍ，节　万铁路与宜万铁路相连接的跨江节点工程。大桥由　间长度１２　ｍ，中间支点处设加劲弦，加劲腿高２０　主桥及左、右引桥３部分组成，其中两岸引桥各为一　ｍ；中跨３６０　ｍ为带系杆的刚性钢桁拱，拱肋采用变　联预应力混凝土连续箱梁，主桥为（１６８．７＋３６０＋　高度Ｎ形桁架，中间支点处高４１　ｍ（包括加劲腿高　１６８．７）ｍ三跨连续单拱钢桁梁。桥式布置见图１。　度），跨中拱肋桁高８　ｍ，拱顶至桥面高度６３　ｍ，矢　主桥布置于４号墩～７号墩之间，边跨为平弦　高５９　ｍ（拱肋桁架中心距），矢跨比１／６．１，拱肋上、　宜昌　４６．６　４６　５０　５１．３　１６８．７　１６８．７　４３．８　３×４２．７　４３．３　圈Ｉ桥式布置　收稿日期：ｚＯＯ５—０７—２１　作奢筒介：李芳军（１９７６一），男，工程师，１９９８年毕业于长沙铁道学院桥梁工程专业，获学士学位。　维普资讯 http://www.cqvip.com

万州长江大桥钢桁拱梁合龙技术　李芳军，赵志尚，朱鹏飞　５７　下弦杆分别采用不同方程的二次抛物线，上弦拱轴　线与边跨平弦上弦轴线采用圆曲线匀顺过渡。拱肋　与系杆之间采用吊杆连接，吊杆最大长度５５　ｍ。桥　面系采用纵横梁体系，明桥面。　钢桁拱梁连接采用拼装式节点，杆件最大板件　厚度５０　ｍｍ，最大长度２８．３　ｍ，最大安装吊重３５　ｔ。　主桁构件采用１４ＭｎＮｂｑ，桥面系、连接结构采用　１６Ｍｎｑ。　钢梁安装由既可在平弦上、又可在桁拱上架梁　的爬坡式架梁吊机完成，边跨钢梁采用膺架上半伸　臂法拼装，中跨钢梁采用辅以吊索塔架、在边跨后端　压重的全伸臂拼装、双向对称架设、跨中合龙的施工　方法。　２主跨合龙特点　（１）拼装悬臂最大１８０　ｍ，合龙端计算挠度　１．８７　ｍ，梁端转角也很大，需将前后支点高差调整　到２．２２９　ｍ才能实施弦杆合龙。　（２）跨中合龙前辅以吊索塔架进行钢梁悬臂安　装，吊索和塔参与主梁受力，构成“斜拉桥”的体系，　受力体系复杂。　（３）桁拱合龙后欲合龙系杆，还需释放临时固　定支座并通过调整前后支点的标高等措施来实现，　体系转换过程复杂。　（４）合龙点多：钢桁拱合龙有４根弦杆、２根斜　杆、２根系杆，共有８个合龙点。　（５）合龙点空间坐标的变化因素多：顺桥向钢　梁长度的偏差Ｘ，受温度、钢梁制造与安装的偏差及　索力的影响；垂直方向的偏差ｙ，受安装荷载及索力　偏差的影响；钢梁中线上下游的偏差ｚ，受日照、索　力与钢梁安装顺序的影响，合龙调整时Ｘ、ｙ相互影　响难掌握。　（６）合龙精度要求高：合龙节点为￣２９　ｍｍ的　栓孔，由工厂按设计图一次成孔，成孔误差为士０．１　ｍｍ，工地用￣２８．８　ｍｍ的冲钉打入，施工过程中不　准扩孔。这样复杂的大型钢结构在空中实行多点合　龙，误差要小于０．１　ｍｍ，施工难度大。　３总体思路　根据本桥的结构特点及设计思路、安装计算的　结果以及以往钢桁梁合龙施工的经验，确定本桥的　合龙总体思路。　３．１杆件合龙顺序　将钢梁合龙点选择在位于跨中处的万州岸第　２９节间。当万州岸钢梁悬拼１６８　ｍ，宜昌岸钢梁悬　拼１８０　ｍ以后，准备合龙。先合龙桁拱，再合龙系　杆。桁拱合龙时先合龙下弦杆，再合龙上弦杆，最后　合龙斜杆。　３．２钢梁位移调整办法　本桥是利用墩顶布置的千斤顶及其纵、横移装　置来对钢梁的纵向、横向位置及高程进行调整的，在　合龙前尽量做到宜昌岸钢梁不动，仅对万州岸的钢　梁进行位移调整，使其主动去迎合宜昌岸钢梁，达到　合龙的目的。位移调整分以下３个阶段进行：　（１）当钢梁架设至边跨向中跨伸臂３６　ｍ时，根　据计算值对钢梁的支点高度、纵向里程进行一次　调整；　（２）当钢梁架设至跨中伸臂１２０　ｍ并安装好吊　索塔架后，利用测定的刚度系数及实际的荷载布置，　重新计算支点高差及纵移值，再作一次调整，尽量减　少合龙前的位移调整量；　（３）当达到最大悬臂状态准备合龙时，由于计　算值不可能与实测值完全吻合，再根据实测值进行　微调。　３．３合龙点的“临时锁定”结构措施　借鉴芜湖桥合龙的成功经验［１］，在桁拱下弦杆　合龙时采用临时锁定措施，即在杆件上采用长圆孔　加圆孔合龙铰及微调装置的结构措施，长圆孔为８Ｏ　ｍｍ×１００　ｍｍ，合龙销直径￣８ｏ　ｍｍ。当合龙口尺寸　与设计尺寸偏差为～５Ｏ～０　ｍｍ时，即可穿入合龙　销，其竖向位移　然后利用温升等待或导链对　拉等措施，使合龙Ｅｌ间隙偏差在０．５　ｍｍ以内，打入　圆孔钢销。　４合龙计算　精确的计算是实现成功合龙的基础和保证，在　施工过程中应深化计算合龙节间由于温度、风力、支　承条件等变化因素造成的梁端变位情况，以选择最　佳的合龙方案。钢梁计算的刚度系数应在悬臂拼装　过程中根据实测资料予以修正。　４．１钢梁顶落值及纵移量的确定　在跨中合龙时，为了消除钢梁挠度及转角影响，　将悬臂端“顶平”，考虑钢梁刚度系数的影响，经过对　钢梁在合龙过程中施工荷载作用下位移变化的试　算，确定６号、７号墩支点高差需达到２．２２９　ｍ（实际　２．０９１　ｍ），４号、５号墩支点高差需达到２．２９９　ｍ（实　际２．０３５　ｍ）才能进行合龙施工。同时为了满足合　龙的需要，万州侧钢梁需整体往跨中纵移１．４０３　ｍ　维普资讯 http://www.cqvip.com

５８　（实际纵移量为１．３０　ｍ）。　４．２　吊索及塔架在钢梁安装过程中的状态　（１）当钢梁架设至跨中伸臂１２０　ｍ后，安装吊　索塔架，吊索初张拉完成后拉索索力及塔顶位移见　表１。　裹ｌ拉索索力及塔顶位移　（２）当钢梁架设至万州岸１６８　ｍ，宜昌岸１８０　ｍ　的最大悬臂状态（合龙前）拉索索力及塔顶位移见　表２。　表２拉索索力及塔顶位移　４．３　最大悬臂状态时钢梁挠度　在不考虑支点起顶的影响下，万州岸钢梁在悬　臂１６８　ｍ时挠度为１．５６　ｍ，宜昌岸钢梁在悬臂１８０　ｍ时挠度为１．８７　ｍ。　４．４桁拱合龙后温度影响及系杆合龙调整　（１）温度影响。５号墩支座未释放为活动支座　前温度变化对固定铰支座水平反力的影响：体系升　温ｌＯ℃时，固定支座沿边跨方向的水平推力为３７７　ｋＮ。５号墩支座释放为活动支座后，温度变化对５　号墩支座水平位移的影响：体系升温１０℃时，５号　墩顺桥向向边跨方向移动０．０６２　ｍ。　（２）桁拱合龙后，系杆合龙口变小，两端系杆相　错０．７３３　ｍ，需将４号墩和７号墩支座起顶，即可合　龙系杆。　５合龙施工操作要点　５．１合龙前准备工作　（１）第２９节间安装前状态。为方便Ｅ２８　Ｅ２９　弦杆合龙，暂不安装Ｅ２８　～ｃ２８　和Ｅ２９－－Ｃ２９吊杆，　待桁拱合龙后立即吊装此２根吊杆，然后迅速合龙　Ｃ２８　一Ｃ２９系杆。第２９节间安装前状态见图２。　（２）测量工作。钢梁架至上述状态后，于次日　早上６：００以前开始进行连续测量监控（每２　ｈ一　次），包括反复测量合龙节点距离、中线偏差、挠度变　化情况，并作好记录，分析温度和日照对中线及合龙　点位移的影响。　（３）桁拱节点高强度螺栓全部终拧至Ｅ２７　（万　桥梁建设　２００６年第１期　图２第２９节间安装前状态示意　州岸）和Ｅ２８（宜昌岸）。　（４）备足合龙节间用的冲钉、高强度螺栓。　（５）准备好合龙调整位移用的手摇千斤顶、导　链、千斤绳、压重物等。　．　（６）建立好劳动组织和指挥施工体系。　５．２位移调整　根据测量结果，确定两岸钢梁高程调整值及万　州岸钢梁纵移值。　（１）高程调整　调整４号、７号墩处支点高程，　使合龙点Ｅ２８　和Ｅ２９相对高差控制在±５　ｍｍ　以内。　（２）水平间隙调整。合龙时气温最高约为３５　℃，而设计合龙温度为２ｏ℃，通过计算，当合龙的间　隙＞６　ｃｍ时，需要对钢梁进行纵移，纵移后合龙口　间隙约４　ｃｍ。　（３）调整中线，利用１０　ｔ导链对拉。　５．３桁拱杆件合龙　杆件合龙顺序见图３。　Ａ２８　ｒ　（２＞　Ａ２９　图３桁拱杆件台龙顺序示意　５．３．１　Ｅ２８　Ｅ２９下弦杆合龙　（１）先连Ｅ２８　节点，打入７Ｏ％冲钉，上足３Ｏ　高强度螺栓并一般拧紧。节点Ｅ２９暂时不连接，呈　悬臂状态　（２）下弦长圆孔穿销。利用边墩顶起落梁再度　调整合龙口的高差，然后在长圆孔内打入声８Ｏ　ｍｍ　合龙销。　（３）下弦圆孔穿销。利用温升等待结合边墩起　落梁等措施，使合龙口间隙偏差在０．５　ｍｍ以内时，　打人圆孔￣１ｚｏ　ｍｍ钢销。　（４）Ｅ２９节点连接。在Ｅ２９节点上打入７Ｏ　冲　钉，上足３Ｏ　高强度螺栓，并抽出圆孔钢销。　（下转第６９页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

大直径钻孔桩钢护筒变形及处理　汪德隆，何旭斌，吴建中　６９　续进行。每天水下切割施工时间在８～１０　ｈ，切割　总长度在６．５　Ｉｎ左右，平均５～７　ｄ，完成１根钢护筒　的水下切割处理。　外钻孔压力注浆法进行钢护筒漏浆处理。　６　结　语　由于水下切割钢护筒危险性较大，因此在切割　施工过程中应始终保持孔内水位高于孔外水位；禁　止相邻孔位进行施工（特别是进行混凝土浇筑）；潜　水作业时，应严格按照潜水作业安全操作规程进行。　５钻孔漏浆的问题及处理　经水下切割处理的钢护筒，再次钻孔时，普遍存　在漏浆塌孔现象。其原因是：在水下切割过程中，需　深水桥梁钻孔桩钢护筒设计的长度、直径、壁厚　是钻孔桩可靠性、经济性的重要环节，如果设计的钢　护筒壁厚太薄，刚度不足，导致钢护筒变形，其造成　的后果不仅影响到工期还增加了施工成本。钢护筒　变形还与锤击力、土质、人土深度有关，与材料直径、　壁厚、材质、加工精度有关。防止钢护筒变形的主要　途径是在设计钢护筒时，在满足设计永久荷载、平台　稳定及钻孔施工反穿孔要求的前提下，尽量减短钢　要连续使用０．９　ＭＰａ的氧气助燃和吹割。氧气虽然　割穿了钢护筒，但也影响了护筒外土层的稳定性，标　高一４５．０　ｍ土层在低潮位时静土压力为０．６　ＭＰａ　护筒长度，适当增加壁厚，确保必要的刚度，提高材　质，提高加工精度。对钻孔桩数量较多的项目，首根　钢护筒下沉应进行试验，选择典型的地质条件，检测　其变形和应力。　实践证明，水下电气法切割变形钢护筒，投入　左右，变形钢护筒处理一般需要５～７　ｄ，氧气使用量　在１５０￣２００瓶，土层在其长时间作用下，发生扰动，　形成漏浆通道。　少、设备简单、成本低、施工速度快，处理可行。但是　对于切割后钻孔漏浆、塌孔问题应很好的解决。　对此，本工程主要采取了内置长护筒法和护筒　（上接第５８页）　５．３．２　Ａ２８　Ａ２９上弦杆合龙　５．４系杆合龙　通过顶高边墩４号、７号墩支点的办法来调整　（１）先连接Ａ２８　节点。打人７Ｏ　冲钉，上足　３Ｏ　９／５高强度螺栓并一般拧紧。节点Ａ２９暂时呈悬　臂状态。　系杆合龙口的尺寸，将４号墩支点继续顶高０．７５　Ｉｎ，７号墩支点继续顶高０．７２　Ｉｎ。当合龙口尺寸满　足安装系杆时，立即吊装系杆。继续缓慢顶高４号、　７号墩支点，当满足打人合龙钢销条件时，接着再打　人５Ｏ　冲钉、上足３Ｏ　高强度螺栓，完成系杆合龙。　（２）释放５号墩支座，由固定变活动，因上弦合　龙口呈张口，即大于理论节间距，所以要在４号、７　号墩处顶高，根据计算顶高值约０．３８　Ｉｎ，让其节间　距差值在１０　ｍｍ内。　（３）装上２００　ｔ顶拉微调装置，可微调±１Ｏ　ｍｍ。当偏差在０．５　ｍｍ以内时，打人上弦圆孔　钢销。　６结　语　万州长江大桥采用了刚性拱柔性梁的系杆拱体　系，结构新颖，技术复杂，安装难度大。中铁大桥局　集团在施工中采用新技术、新工艺，顺利地完成了　（４）Ａ２９节点连接。在Ａ２９节点上打人７Ｏ　冲钉，上足３Ｏ　高强度螺栓。　５．３．３　Ａ２８　一Ｅ２９斜杆合龙　（１）在安装Ａ２８　一Ａ２９上弦杆前先吊装　３６０　Ｉｎ主跨钢桁拱梁的零误差合龙，为今后同类型　桥梁施工提供了宝贵的经验。　Ａ２８　Ｅ２９斜杆就位，并在Ａ２８　节点上打人７Ｏ　冲　钉，上足３Ｏ　高强度螺栓。　参　考　文　献：　［１］周盂波，秦顺全．芜湖长江大桥大跨度低塔斜拉桥板　（２）Ｅ２９节点合龙。利用在斜杆上设置的　８Ｏ　ｍｍ圆孔，借用下弦杆合龙用过的　８Ｏ　ｍｍ钢销作　反力点，再用２００　ｔ千斤顶上顶即可合龙。　桁组合结构建造技术［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，　２００４．