项目成果简介悬索桥钢桁架加劲梁大跨度缆索吊吊装及桥面系施工技术.doc

沪蓉西高速公路四渡河特大桥项目成果简介――悬索桥钢桁架加劲梁大跨度缆索吊吊装及桥面系施工技术一、项目简介悬索桥桥面系的加劲梁通常采用的结构类型为：钢桁架梁和扁平流线型闭合截面箱梁。世界上早期修建的悬索桥的加劲梁，不论跨径长短，均以采用钢桁架梁为主，个别中小跨悬索桥有采用钢板梁，但是钢板梁因其抗风性能极差，已不再用于大跨悬索桥。四渡河特大桥横跨一个宽度为900m的“V”型山谷，山谷底至主塔承台处的高差达到了500米左右，两岸坡度均在70～90°之间，地形陡峻，场地狭窄，交通闭塞，给悬索桥钢桁架加劲梁的吊装带来了极大难题。当前国外内江河上大跨度悬索桥加劲梁，通常采用缆载吊机进行吊装施工。对于四渡河特大桥钢桁架梁的吊装，缆载吊机架设法：因缆载吊机不能带载在主缆上行走，只能定点进行垂直起吊，因此不适合山区粱段从两塔侧起吊后再纵向移动的需要，不满足本工程需要；桥面架桥机架设法：采用从两塔位置向跨中的顺序进行架设钢梁，使得线形不易控制，对主体线形影响较大，因架桥机吊重限制，不能整体吊装梁段，粱段只能分拆成杆件或单元，施工效率极底，同样不能满足工程建设需要。缆索吊机架设法：缆索吊起吊重物后可以沿中跨全跨范围内进行移动，起吊点位置不受限制，其架设速度极快、成本低，成为了山区悬索桥钢桁架加劲梁吊装首选方案。悬索桥钢桁架加劲梁桥面系由桁架加劲梁、桥面板、桥面铺装等部分组成，钢桁架梁重量占其中1/3左右，其余部分重量占2/3。对于钢桁架加劲梁桥面系来说，桁架加劲梁吊装完成后，剩余的2/3恒载按何种方式进行加载，以确保施工进度和良好控制好主缆线形、梁面标高和吊索应力等施工质量。针对西部山区大跨径悬索桥将越来越多采用桁架加劲梁的趋势，但是缺乏一套系统完整的施工经验。二、技术特点及创新点㈠钢桁架加劲梁大跨度缆索吊吊装技术研究⒈技术特征缆索吊最初被称为无支架吊装，是我国70年代在大江大河上安装拱桥节段独创的一种架设方法。由于在江河中无需搭设支架，后来得以广泛应用。90年代末及21世纪初，随着大跨径悬索桥在我国大量兴起，而缆索吊起吊重物后可以沿中跨全跨范围内进行移动，起吊点位置不受地形条件制约，其架设速度极快、投资省，成为钢桁架加劲梁悬索桥架梁的可行方案。(1)采用两组多根高强度钢丝绳作为承重结构，起吊重物后可以沿中跨全跨范围内进行移动，起吊点位置不受地形条件制约，突破场地障碍。(2)缆索吊塔支架采取塔上矮塔的方案，充分利用悬索桥刚强的索塔这一有利主体结构，极大地降低成本。(3)山区桥址两岸一般具有良好的基岩，简化了锚固系统的设计，缆索吊后锚体系采用“岩锚+锚墙”复合结构，是一种主动承载体系，能充分调动深层岩体的自承能力，同时也对围岩体起到了预加固作用，改善了岩体的力学性质。该种承载结构具有造价低，施工方便，对周围环境影响小，承载可靠等特点，充分发挥了预应力岩锚轴向刚度的优势。⒉主要技术指标起吊能力：缆索吊机设计起吊能力为160T，吊装跨度900m。起吊速度：一天吊装1～2段梁。安全、高效、环保。⒊主要创新点依托湖北四渡河大跨度悬索桥工程，在千米宽、五百米深的V形峡谷复杂地形条件下，钢桁架加劲梁采用大跨度缆索吊技术进行吊装施工，创新点如下：①在山区狭窄的场地条件下，创造性提出缆索吊后锚体系采用“岩锚+锚墙”复合结构，结构安全可靠，相对于庞大的重力式地锚，其经济效益是非常明显。②为了克服缆索吊每组各根承重绳垂度不一致引起的受力不均衡，本桥缆索吊系统做了如下的改进和创新：在地锚处设置多组转向轮，承重绳绕过转向轮后绳与绳之间对接起来，所有承重绳形成一个串联结构，承重绳的不均衡力通过转向轮转动使垂度不一致的承重绳调整成标高基本一致，承重绳受力均衡。③本研究提出销接式热铸锚进行新旧钢绳接长，提高悬索桥粗径钢丝绳的重复使用率，减少浪费，节约成本。㈡钢桁架加劲梁桥面系施工技术研究⒈技术特征钢桁架加劲梁吊装到位后，先进行加劲梁节段间铰接，然后采用汽车吊桥面板铺设，接着将桥面荷载预先等量施加，再进行全桥桁架梁段间刚接，最后对称拆除桥面等量荷载和进行桥面铺装施工。在大量桥面板铺设过程，采取先从两塔向跨中铺设一个通道，再从跨中向两塔满铺桥面板工艺，桁架梁的线形跨中处向上拱再慢慢恢复，在此过程中下弦杆接头呈现先靠拢后张开的状态。桁架梁下弦杆需要设成自由状态，适应其变化。⒉主要技术指标施工速度快：每天全桥安装120块桥面板。通道桥面板数量不超过横桥全断面桥面板数量的1/3，同时通道宽度不宜小于7m。加劲梁上形成通道的桥面板在每个节段的数量不宜过多，总重量不得超过加劲梁的节段重量1/2。⒊主要创新点(1)桁架加劲梁节段接头联结采用“上弦铰接、下弦自由”既利节点板的次应力控制，又便于施工。上弦接头处接近于一个铰，节点板处应力接近于零，不会产生较大的附加应力，设计上不需要通过加厚弦杆净截面