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1、鋼筋混凝土拱橋節(jié)段吊裝施工工藝1前言在裝配式混凝土或鋼筋混凝土拱橋上部結(jié)構(gòu)施工中，通常采用節(jié)段預(yù)制吊裝工藝。節(jié)段安裝方法上，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，可采取少支架或無支架法。采用少支架法施工，可省去扣掛系統(tǒng)部分工作，但對支架及其基礎(chǔ)條件要求較高。當(dāng)拱橋位于深水、深谷、通航河道或限于工期必須在汛期進(jìn)行拱肋施工的，采用支架法存在較大問題時(shí)，宜采用無支架法施工。肋拱、箱形拱選用無支架法施工時(shí)，應(yīng)結(jié)合橋梁規(guī)模、河流、地形及設(shè)備等條件，在龍門吊、塔式吊機(jī)、浮吊或纜索吊裝等方案中進(jìn)行比選，其中纜索吊裝是使用最廣泛的方案。2適用范圍 纜索吊裝施工是將混凝土或鋼筋混凝土拱預(yù)制節(jié)段利用纜索吊機(jī)進(jìn)行吊運(yùn)，通過扣掛、組拼，2、使主拱圈合攏成型，施工由吊裝、扣掛、側(cè)向穩(wěn)定等系統(tǒng)組成。適用于裝配式鋼筋混凝土肋拱、組合箱型拱施工。也可部分用于桁架拱、鋼管拱、剛構(gòu)拱和采用預(yù)制吊裝的其他類型的橋梁。3吊裝前準(zhǔn)備3.1 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量檢查（1）吊裝前，必須對所有預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制質(zhì)量、構(gòu)件的幾何尺寸、堆放順序是否符合要求進(jìn)行認(rèn)真檢查。（2）檢查的主要內(nèi)容有：節(jié)段弦長長度，節(jié)段接頭端面傾角是否正確，節(jié)段接頭端面是否在同一平面，節(jié)段接頭連接螺栓孔位是否正確以及拱箱接頭垂直度等。以上檢查后，要對數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，再根據(jù)數(shù)據(jù)確定處理措施。3.2 墩臺拱座尺寸檢查（1）對已建成的橋臺、墩進(jìn)行復(fù)測，復(fù)測的主要內(nèi)容：拱座尺寸，拱座斜面傾角是否與施工設(shè)3、計(jì)一致，各預(yù)埋件位置是否正確，拱座起拱線的實(shí)際標(biāo)高，凈跨距離等。（2）由于節(jié)段在吊裝時(shí)，前端會有一定量的預(yù)提高，端面可能會與拱座斜面抵觸，因此，在拱座施工時(shí)將拱座斜面上口減少23。3.3 跨凈與拱肋的誤差調(diào)整（1）在吊裝前，需對主拱凈跨作復(fù)核，對于凈跨大于設(shè)計(jì)，可采用在拱座上加墊鋼板的方法來調(diào)整；對于凈跨小于設(shè)計(jì)，可采用在主拱安裝時(shí)減少調(diào)整鋼板的方法調(diào)整。（2）節(jié)段從臺座上起吊、存放后，弦長一般會比制作長度增長0.52，因此在節(jié)段制作時(shí)，節(jié)段長度一般減少12，其長度變化值對主拱的影響將在主拱合攏時(shí)，采用加墊鋼板的方法來解決合攏時(shí)間隙。3.4 吊裝設(shè)備的檢查與試吊（1）吊裝前，對吊裝系統(tǒng)各設(shè)施進(jìn)4、行全面檢查，然后組織試吊驗(yàn)收。分工況按逐級加載的方式進(jìn)行。（2）在各階段試吊中，重點(diǎn)檢驗(yàn)塔架位移、主索垂度和主索受力均勻程度，動力系統(tǒng)工作狀態(tài)，牽引、起重系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況及索力，主索地錨穩(wěn)固情況及通訊、指揮系統(tǒng)的通暢性能和各作業(yè)組之間的協(xié)調(diào)性。（3）試吊后，綜合各種觀測數(shù)據(jù)和檢查情況，對吊裝系統(tǒng)的技術(shù)狀況進(jìn)行分析、評價(jià)和鑒定，確定能否吊裝。3.5 扣索及調(diào)整系統(tǒng)檢查拱肋吊裝時(shí)，除合攏段以外，各段在懸拼期間均需設(shè)一組扣索進(jìn)行縱向穩(wěn)定。扣架一般設(shè)在墩、臺頂上，底部固定，塔頂設(shè)置風(fēng)纜；各扣索位置必須與所吊掛的拱肋在同一豎直面內(nèi)。扣索一般采用鋼絲繩，懸拼節(jié)段數(shù)量較多時(shí)，也可采用鋼絞線。扣繩宜采用單扣，即扣5、點(diǎn)設(shè)置在拱箱中心線上。單扣受力明確、易于計(jì)算控制，設(shè)備需用量少。圖1、圖2為節(jié)段重量72t、5節(jié)段吊裝中的扣索布置示意圖。圖1 扣索布置示意圖圖2 扣索布置示意圖圖3 扣索施工圖片在起吊前，須將各段扣索作好布置，并分塊存放，不得混亂，要做到條理清楚，放索時(shí)能順利。扣索的轉(zhuǎn)角處需進(jìn)行圓角處理，以避免扣繩受傷。如圖4所示：圖4 扣索在拱箱上布置圖吊繩制作需在臺座上進(jìn)行，并保證兩肢等長，且模擬拉緊后再安裝定位卡子。扣繩和吊繩在拱箱底部連接位置，在銷子與混凝土之間，安裝一塊鋼板，分散壓力，以保證混凝土不被局部壓力破壞。扣索在底板連接見圖5所示：圖5 扣索在拱箱底板連接施工前對以下項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)檢查：用于6、扣索安裝的牽引卷揚(yáng)機(jī)工作狀態(tài)和性能是否正常，扣索滑車組的完好和安裝情，扣索地籠變形觀測標(biāo)志、繩卡準(zhǔn)備是否齊備，大小型號是否齊全。4吊裝工藝及程序4.1 起吊方法拱箱（肋）節(jié)段采用平吊就位的吊裝方式。拱箱節(jié)段水平起吊后，運(yùn)輸至安裝位置，緩慢下降高度，調(diào)整后端頭位置，將連接端與上一節(jié)段接頭或拱腳相連接，提升拱箱前端，逐步調(diào)整前后起重索吊勾，使拱節(jié)段達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行臨時(shí)鎖定。如下圖6、圖7所示：圖6 拱腳段吊裝工況圖圖7 拱腳段吊裝調(diào)整施工圖4.2 吊裝程序主拱根據(jù)跨度不同，分為三節(jié)段、五節(jié)段、七節(jié)段等吊裝。4.2.1 三節(jié)段吊裝程序及工藝三節(jié)段一般吊裝程序見圖8所示： 圖8 三節(jié)段拱安裝順序示意7、圖當(dāng)采用梯形搭接接頭時(shí)，宜先準(zhǔn)確扣掛兩拱腳段，調(diào)整扣索使其上端頭較設(shè)計(jì)值抬高35，再安裝拱頂段，實(shí)現(xiàn)合攏。當(dāng)采用對接接頭時(shí)，宜先懸扣拱腳段初步定位，使其上端頭較設(shè)計(jì)值抬高510，然后將拱頂段吊扣至比設(shè)計(jì)抬高12，再逐漸放松拱腳段扣索使其均勻下降與拱段段合攏。4.2.2 五節(jié)段吊裝程序及工藝五節(jié)段一般吊裝程序見圖9所示： 圖9 五節(jié)段拱吊裝順序示意圖從拱腳段開始，按上圖順序?qū)?、2、3、4節(jié)段吊扣就位，并使次邊段的上端接頭比設(shè)計(jì)抬高10，拱腳段上端接頭比設(shè)計(jì)抬高5。次邊段上端接頭與拱腳段上端接頭抬高量按2倍關(guān)系控制。4.2.3拱肋松索成拱程序及工藝（1）在松索成拱前，須先對拱肋軸線、各接頭標(biāo)高作8、校正，使之符合設(shè)計(jì)要求。（2）每次松索量宜小，拱腳段上端接頭高程變化不宜超過1，次邊段上端接頭高程變化不宜超過2。每次松索壓緊接頭縫后，應(yīng)將接頭螺栓全部擰緊一次。當(dāng)接頭標(biāo)高接近設(shè)計(jì)值時(shí)，宜用鋼板嵌塞接頭縫隙。通過側(cè)向纜風(fēng)對拱箱軸線進(jìn)行調(diào)整，然后將扣索、起重索放松到基本不受力，擰緊各接頭螺栓，最后用纜風(fēng)檢查和校正拱箱軸線，固定纜風(fēng)，觀測各接頭、1/8跨及拱頂高程。（3）當(dāng)主拱合攏并按設(shè)計(jì)固定纜風(fēng)后，可按拱腳段扣索、次邊段扣索、拱頂段起重索三者先后順序完全放松繩索。4.3 合龍方式4.3.1 合攏原則主拱合攏方式有：單肋合攏和雙基肋合攏，多采用單肋合攏。4.3.2 單肋合攏單肋合攏是指合攏肋兩側(cè)沒9、有加強(qiáng)穩(wěn)定作用的基箱的合攏方式。中小跨徑箱型拱橋，當(dāng)其拱肋高度大于0.0090.012跨徑，拱肋底面寬度為拱肋高度的0.61.0，且橫向穩(wěn)定系數(shù)不小于4時(shí)，可采用單肋合攏方式。其一般形式如圖10所示：圖10 單肋合攏示意圖大、中跨徑箱形拱，其單肋橫向穩(wěn)定系數(shù)小于4時(shí)，可先懸扣多段拱腳段或次拱腳段拱肋，并將相鄰兩肋聯(lián)接后，安裝拱頂段單根肋合攏。4.3.3 雙基肋合攏雙基肋合攏是指合攏肋兩側(cè)有加強(qiáng)穩(wěn)定作用的基箱的合攏方式。當(dāng)拱肋跨徑不小于80m或橫向穩(wěn)定系數(shù)小于4時(shí)，應(yīng)采用雙肋合攏松索成拱的方式，即當(dāng)?shù)谝桓袄吆蠑n并校正拱軸線，楔緊拱肋接頭縫后，稍松扣索和起重索，壓緊接頭縫，但不卸掉扣索和起重索，10、待第二根拱肋合攏，兩根拱肋橫向聯(lián)結(jié)穩(wěn)定并張拉好風(fēng)纜后，再同時(shí)松卸兩根拱肋的扣索和起重索。雙基合攏一般較少采用。4.3.4合攏方式的選擇（1）一般合攏宜采用單肋合攏，只有在情況特別不利、主拱設(shè)計(jì)要求的情況下采用雙基肋合攏。雙基肋合攏比單肋合攏的扣索系統(tǒng)增加1.52倍。（2）合攏方式的確定主要取決于主拱的橫向穩(wěn)定。當(dāng)主拱的裸拱橫向穩(wěn)定系數(shù)小于4時(shí)，才考慮雙基肋合攏。（3）當(dāng)主拱的裸拱橫向穩(wěn)定系數(shù)小于4，但通過對纜風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，并采取其他加強(qiáng)橫向穩(wěn)定措施，使合攏拱肋橫向穩(wěn)定系數(shù)提高，且拱箱接頭強(qiáng)度滿足該施工段要求時(shí)，采用單肋合攏。橫向穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式如下：Nj-拱的平均軸向力，由公式Hj裸拱的11、水平推力，可由設(shè)計(jì)者提供；f主拱矢高；L主拱凈跨；Iy兩拱肋對y-y軸的平均慣性矩；s拱軸線長度；與支承條件相關(guān)的系數(shù)，對雙鉸拱取1，對無鉸拱取0.5；G橫系梁的剪切彈性模量；Ib一根橫系梁對自身重心軸(與y-y軸平行)的慣性矩；Ic一根拱肋對自身重心軸(與y-y軸平行)的慣性矩；Ab橫系梁的截面積；n與橫系梁截面形狀有關(guān)的系數(shù)，對矩形截面取1.2，對圓形截面取1.11；a橫系梁節(jié)間長度；b兩拱肋間距；考慮節(jié)間穩(wěn)定系數(shù)與臨界力的有關(guān)。當(dāng)橫系梁足以保證節(jié)間穩(wěn)定進(jìn)，可略去。4.4 拱肋橫向穩(wěn)定單片拱肋的吊裝及合攏過程中，拱肋的縱、橫向穩(wěn)定是施工中最為關(guān)鍵的問題。施工中只要控制好接頭高程，處理好各接12、頭的連接，使拱肋盡快形成無鉸拱，則縱向穩(wěn)定能得到滿足。單片拱肋橫向穩(wěn)定只能依靠設(shè)置的橫向纜風(fēng)索來控制，在兩片拱肋合攏后仍需要靠纜風(fēng)索和兩片拱之間的橫向聯(lián)結(jié)系來控制。主拱在安裝、合攏時(shí)，拱箱接頭為螺栓連接，相對拱肋自身強(qiáng)度很低，是拱肋穩(wěn)定的薄弱環(huán)節(jié)。4.4.1 橫向纜風(fēng)索的設(shè)置橫向風(fēng)纜的主要作用在于：在拱肋吊裝中用以調(diào)整和控制拱肋中心線；在拱肋合攏時(shí)用以約束各個(gè)接頭的橫向位移；在拱肋成拱后，用以減少拱肋的自由長度，增大拱肋的橫向穩(wěn)定；同時(shí)抵抗橫向外力。纜風(fēng)設(shè)置應(yīng)滿足以下要求：（1）上下游對稱布置。（2）纜風(fēng)索預(yù)拱肋軸線夾角大于45，與地面夾角在3040，距離宜大于100；纜風(fēng)索的收緊和放松，應(yīng)在13、測量觀測下統(tǒng)一指揮進(jìn)行；對于5節(jié)段以上拱肋的吊裝，對鳳纜進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，將風(fēng)纜作為結(jié)構(gòu)的一部分，在最不利橫向荷載時(shí)，要計(jì)入風(fēng)纜的彈性變形和非線性影響，要求橫向穩(wěn)定系數(shù)不小于4。當(dāng)采用雙基肋合攏方案時(shí)，主拱節(jié)段的側(cè)纜風(fēng)設(shè)置應(yīng)對每段基箱分別設(shè)置，不宜將兩段或多段基箱連接后，只在兩側(cè)設(shè)置。因?yàn)楠?dú)立主拱節(jié)段安裝的橫向穩(wěn)定性很差，主要由側(cè)向纜風(fēng)提供穩(wěn)定，只有將各基箱的側(cè)纜風(fēng)獨(dú)立設(shè)置，基箱段的穩(wěn)定才會明顯提高。橫向纜風(fēng)安裝位置一般在拱箱上端接頭處，一般左右側(cè)對稱設(shè)置。當(dāng)受地形影響不能對稱設(shè)置時(shí)，需使兩側(cè)纜風(fēng)對主拱的橫向穩(wěn)定力相同。纜風(fēng)繩宜安裝在拱箱上端接頭的下部，以免引起對后續(xù)拱肋的施工影響。4.4.2 臨14、時(shí)橫向連接系的設(shè)置吊裝過程中，減少拱肋自由長度，就能有效地增加橫向的整體穩(wěn)定，拱肋橫向聯(lián)結(jié)系是必不可少的的措施，常用螺栓、木夾板、鋼筋拉桿、鋼橫梁、花籃螺栓、鏈子滑車等作為實(shí)現(xiàn)臨時(shí)橫向聯(lián)結(jié)的輔助措施。每吊裝合攏一片拱肋后，盡快與已成拱肋設(shè)置好橫向聯(lián)結(jié)系。一般在拱箱接頭處采用型鋼設(shè)置剪力架。剪力架焊接在拱箱接頭連接型鋼上或預(yù)埋件上。剪力架設(shè)置在拱的背面。剪力架一般設(shè)置見圖11所示： 圖11 拱肋橫向聯(lián)結(jié)布置示意圖4.5 縱向穩(wěn)定措施大橋設(shè)計(jì)階段已充分考慮到了拱節(jié)段自身在壓桿狀態(tài)的穩(wěn)定性，在施工時(shí)一般不考慮其梁、壓桿狀態(tài)的穩(wěn)定。當(dāng)拱軸系數(shù)過大，拱肋截面尺寸較小，剛度不足，拱接頭可能發(fā)生上冒變形時(shí)，15、需加強(qiáng)拱肋縱向穩(wěn)定的施工措施，常用方法是在接頭下方設(shè)下拉索，如截面較小、縱向剛度不足，需在拱肋的下方多點(diǎn)張拉。4.6 施工線形控制4.6.1 拱肋中線觀測與調(diào)整（1）在主拱吊裝的過程中，拱肋中線需全程監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整。（2）拱肋在起吊前，須在拱背和拱底標(biāo)示出便于觀測的拱肋中線，一般拱肋中線用全站儀或經(jīng)緯儀觀測架設(shè)在設(shè)計(jì)拱肋中線上進(jìn)行觀測。（3）儀器宜架設(shè)在對岸觀測，以減少對吊裝的干擾。（4）當(dāng)拱肋中線出現(xiàn)偏移后，通過收緊一側(cè)，放松另一側(cè)纜風(fēng)的方法調(diào)整拱肋中線，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。一般拱肋中線偏差控制在2以內(nèi)。（5）一般拱箱兩接頭的端面不在同一平面、節(jié)段拱箱四個(gè)角點(diǎn)不在同一平面等原因會引起拱肋中線偏16、移，且不易調(diào)整，需對接頭進(jìn)行處理。4.6.2 拱肋高程觀測與調(diào)整（1）拱肋起吊前，可在拱肋上端頭處安裝棱鏡，采用全站儀觀測其標(biāo)高，或在拱肋上端頭處安裝標(biāo)尺，采用經(jīng)緯儀觀測，并將斜視高差轉(zhuǎn)換成垂直高差。（2）拱肋高程的調(diào)整采用放、收扣索的方法調(diào)整。（3）采用全站儀觀測可將中線與標(biāo)高在一人測站完成，可減少設(shè)備和人員。5施工機(jī)具設(shè)備配置吊裝時(shí)的主要設(shè)備如表1：表1 主要設(shè)備配置表序號設(shè)備名稱單位數(shù)量備注1扣索卷揚(yáng)機(jī)臺2不少于2臺2起重卷揚(yáng)機(jī)臺23牽引卷揚(yáng)機(jī)臺24扣繩牽引卷揚(yáng)機(jī)臺41t卷揚(yáng)機(jī)，用于扣繩安裝5全站儀臺2合攏時(shí)使用2臺6對講機(jī)臺10合攏時(shí)使用3臺6勞動力組織吊裝現(xiàn)場主要勞動力配置如表2：表17、2 主要勞動力配置表序號工種名稱單位數(shù)量備注1總指揮人12吊裝現(xiàn)場指揮人2每岸1人3起重卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)人24牽引卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)人25扣索卷揚(yáng)機(jī)司機(jī)人26起重工人24接頭組拼每端4人，纜風(fēng)每點(diǎn)4人7起重工人20扣索理、放繩，每端各10人8焊工人49電工人210其它人207施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)吊裝拱肋的主要質(zhì)量控制內(nèi)容是安裝接頭的標(biāo)高和拱肋軸線偏位，一般控制要求如表3：表3 主要質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)序號項(xiàng)目單位允許誤差備注1接頭標(biāo)高202拱肋軸線208施工安全措施主拱箱節(jié)段吊裝施工，具有專業(yè)性強(qiáng)、安全威脅因素多等特點(diǎn)，安全管理重點(diǎn)包括：（1）吊裝系統(tǒng)安全性檢查、維修與保養(yǎng)。吊裝前必須按程序組織試吊驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，開18、始吊裝施工。吊裝過程中，定期對塔架、地壟、卷機(jī)底座、索具等部位進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)整改完善。（2）吊裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全系數(shù)必須滿足相關(guān)規(guī)范要求，吊裝按程序規(guī)范操作，嚴(yán)禁違規(guī)違章作業(yè)。（3）高空作業(yè)，必須是專業(yè)技術(shù)工人，并進(jìn)行必要崗前培訓(xùn)、技術(shù)交底和身體檢查。（4）嚴(yán)格按照施工工序、工藝及方案要求進(jìn)行施工。（5）加強(qiáng)電氣及動力系統(tǒng)設(shè)備的檢查，保證設(shè)備的正常使用。（6）制定緊急預(yù)案，當(dāng)發(fā)生或出現(xiàn)特殊天氣、施工停電等以外因素時(shí)，緊急啟動緊急預(yù)案。（7）吊裝實(shí)施前，做好施工組織設(shè)計(jì)和詳細(xì)安裝方案，對拱箱（肋）在吊運(yùn)過程及合攏之后的施工加載等各階段的預(yù)制構(gòu)件的自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)算，確保工程安全。9結(jié)束語節(jié)段吊裝是主拱成拱、大橋成型的關(guān)鍵工序，必須認(rèn)真研究施工技術(shù)方案，對方案進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)算、分析和論證，確保萬無一失。同時(shí)做好技術(shù)、安全、質(zhì)量交底，使所有參與施工人員明確方法、工藝及操作要求。節(jié)段吊裝工況復(fù)雜，不安全因素多，必須加強(qiáng)吊前工作準(zhǔn)備，制定嚴(yán)密工作計(jì)劃，過程加強(qiáng)檢查控制，以保證施工安全和質(zhì)量。