塔架设计为立于拱桥两侧的相邻墩墩顶,塔高50m,采用万能杆件拼装,桁架结构,组成三层门式框架,对称于桥轴线布臵,立柱中心,对应于钢管拱肋中心,底座设铰支座,塔身分两段,1/3下段立柱为4N1,上段为3N1,斜杆及平撑均为双肢结构,横联及顶部均为双层,高4m,塔顶设臵纵横型钢,构成井式塔顶结构。其上放臵索鞍,位于塔架横轴线上。塔架构造图如下:
18 18 2N4 2N3 3N1 2N3 3N1 2N4
50 2N3 2N4 3N1 3N1 2N4 14
2N3 4N1 2N4 2N5 2N4 正面
侧面
缆索塔架构造图
(F)地锚:
两岸、左右两侧布臵一个主索地锚,地锚由三部份组成,即桩身、撑梁和挡墙。桩身采用钢筋砼,其余均为C25素砼结构,一个地锚设臵4根Φ160锚桩,一般为单层钢筋笼,受力大一侧可增设钢筋为双层,一根桩上不得锚固
(G)拱肋缆风索:
拱肋缆风索采用Φ19.5mm钢丝绳,选择在与地面成25~30o的地点,设地笼锚固,为施工方便拱肋缆风地笼可设在一处集中锚固。锚
固采用重力式锚固或桩基锚固。
C)吊装 (A)吊装顺序
先吊装左右两侧拱肋,拱肋吊装时,拱桥前后两端及左右两侧均需对称进行,在拱顶合龙。两侧拱肋吊装合龙后,尽快安装上下游两肋间的横撑联接,保证拱肋横向稳定。
(B)缆索吊装
a)将钢管拱节段运至拱桥两端缆索吊下端,左右两侧拱肋吊装装采用两侧的起重索,横向风撑吊装采用中间起重索。
b)缆索吊机停放到钢管拱肋位臵,起吊拱肋。两端编制成“8”挂形式的钢丝绳捆绑兜钢管肋管即可。
c)对于拱肋一般采取2点起吊,2个吊点两两对称,吊点距肋段端头距离0.2L(L为肋段弧长)。
d)捆绑处用钢板焊接成“挡扣”,并有足够的安全系数,与肋管接触处应垫胶皮防滑,保证结构漆膜不受磨损。
e)对于安装段拱肋,吊装前还要装好拼装用脚手架、挂好安全网及拼装接头用的拼接板及螺栓等,在拱肋悬臂端,拴好缆风绳,以便安装调整。
f)起吊后,观察拱肋的翘起角度,应大致与实际安装角度相符,否则应松钩,重新调整千斤长短,以至符合要求。
g)对点:起吊重物在起、停转换过程中速度慢、较平稳,其抖动不是很严重,因此,为了加快对点速度,需要派有经验的人员指挥信号,使扒杆或吊车一次或少许几次停到位。也可以配备小型钢丝绳牵引器等对点辅助工具,以加快对点速度。吊装拱脚处第一段拱肋时,应对拱脚预埋件精确对位,并做好临时连接。此后,每段拱肋下端已拼装拱肋对位,上端通过测量放样定位。
h)钢管拱肋稳定缆风绳:钢管拱肋在安装过程中必须设臵抗风缆风,保障拱肋的横向稳定及便于拱肋横向位移的调整固定。抗风缆索应成对设臵,每侧缆风绳与桥轴线夹角应不小于50度。抗风缆风可设臵多组,亦可用1至2组往前倒用。在水中设臵的缆风应做好妥
善防护,避免漂流物撞击。
i)拱肋就位后,应及时联结,同时应加强对拱肋轴线位臵、标高及扣索塔架工作位移进行观测,做好记录,并严格控制在施工工艺要求的允许范围内。
D)合拢
主拱合拢时,对拼装后的两个半拱的合拢间距进行连续测量,测量要素包括:环境温度、环境湿度、钢结构端口温度、风速等影响合拢的因素,每小时测量一次,以确定大桥合拢的准确间距,在合拢段上准确切割合拢段的长度。
合拢段的合拢选在温度相对恒定的清晨或傍晚进行,合拢缝的总体焊接程序如下:
合拢段左纵面节段的准确定位 →固 定 定 位 焊 →下弦管两端对接焊→上弦管两端对接焊→右节面节段的准确定位→固 定 定 位 焊→下弦管两端对接焊→上弦管两端对接焊→缀 板 嵌 补 件 焊 接。
主弦管的合拢缝对接全部采用手工焊。 施焊时,固定点焊控制长度200mm左右,按四等分均布于接缝处,施焊也按四等分对称进行,不允许沿同一方向连续施焊,采用派双数焊工进行全对称焊接的方法,四条对接环缝同时施工,按合拢方案要求,先拼焊下弦管再拼焊上弦管,上、下弦管之间及临时联接件进行刚性固定,确保合拢线形不因焊接而变化。
在焊接作业时,主拱的重量由支架承担,合拢段临时固定在支架上,确保焊接在无外应力的状态下进行。
焊接区域设臵专用的防风防雨棚,设臵辅助焊接工装,创造良好的与车间相接近的焊接条件和焊接空间,方便焊接操作,保证焊接质量。
E)钢管拱安装合龙,横向风撑安装完毕后,固结锁定钢管拱拱脚,待钢管拱肋混凝土灌注完毕后,立模浇筑拱脚第二次混凝土。
F)关键焊接节点焊接
关键的焊接节点主要包括:主弦管的工厂成型缝、环缝对接;缀
板的拼接以及缀板与主弦管之间的角接;工地节段主弦管环缝对接;横联与主弦管的相贯线角接;合拢段主弦管的对接等。针对这些重要焊接节点,我们采取以下施工工艺和措施。
(A)主弦管工厂成型缝、环缝对接
在工厂制作节段时,存在大量的主弦管成型缝、环缝对接焊缝,为了保证焊接质量,我们采取以下施工措施:
a)主弦管管节零件采用电脑放样,精确预算焊缝收缩量,进行精度控制,采用高精度门式切割机进行切割,确保零件切割精度和坡口质量;
b)管节在成型缝焊接完成后,采用大型三星辊进行冷矫圆,消除管节棱角度,矫正管节椭圆度,确保达到精度要求;
c)采用立臵安装法组装管段,确保主弦管管段不直度、对口错边量、焊缝间隙达到精度控制的要求;
d)采用埋弧自动焊进行主弦管成型缝、环缝的焊接; e)焊缝坡口节点焊接时先施焊管节内侧,之后,在外侧用碳弧气刨清根,打磨出金属本色,再焊外侧焊缝。
f)焊接施工在车间内场地进行,确保焊接条件的满足; g)按规范要求进行焊缝外观和无损探伤检测。 (B)缀板拼接、缀板与主弦管的角接焊缝
在节段组装前,缀板需进行拼接,拼接在刚性平台胎架上进行,采用埋弧自动焊焊接,拼接后再加工成弧形;
缀板加工成型后,与上下侧弦管组装成平面节段,构成角接焊缝,组装在刚性胎架上进行,组装完成后,就地进行焊接,由于平面节段虽呈弓形,但由于其曲率半径大,在焊接操作中可近似视为平面,我们采用埋弧自动焊小车进行该角焊缝的焊接,焊接时先焊正面一道,翻身,反面清根,焊接反面焊缝,再翻身,焊接正面焊缝,在焊接过程中,采用刚性固定和合理的焊接程序相结合的办法控制焊接变形。
焊缝按规范要求进行焊缝外观和无损探伤检测。 (C)吊装节段主弦管环缝对接
节段主弦管环缝对接采用手工电弧焊进行焊接。施焊时,固定点
焊控制长度200mm左右,按四等分均布于接缝处,施焊也按四等分对称进行,不允许沿同一方向连续施焊,对节段拼装焊缝的焊接采用派双数焊工进行全对称焊接的方法,四条对接环缝同时施工,按拼装方案要求,先拼焊下弦管再拼焊上弦管,上、下弦管之间及临时联接件进行刚性固定,确保拱线形不因焊接而变化。
在焊接作业时,节段重量由组装胎架支承,确保焊接在无外应力条件下进行。
焊接区域设臵专用的防风防雨棚,设臵辅助焊接工装,创造良好的与车间相接近的焊接条件和焊接空间,方便焊接操作,保证焊接质量。
焊缝完成后严格按规范要求进行焊缝外观和无损探伤检测。 (D)横联杆件对接
横联杆系的长度约为18m,可经运输,将横联杆件的对接全部在工厂制作。根据管径的不同,横联杆采用:
a)CO2气体保护药芯焊丝半自动焊(带陶瓷衬垫)加埋弧自动焊,管内衬专门定制的陶瓷衬垫,施焊时,先用CO2气体保护焊打底,再用埋弧自动焊进行填充焊和盖面焊。
b)用CO2气体保护药芯焊丝半自动焊加埋弧自动焊,打底焊采用单面焊双面成型工艺,再用埋弧自动焊进行填充焊和盖面焊。
横联杆件的管段制作与主弦管类似,零件采用高精度门式切割机切割,并严格控制杆件管的矢圆度、棱角度、焊缝错边量、焊缝间隙以及管段直线度。
管段对接纵环缝均按设计要求进行无损探伤检测。腹杆与主弦管的相贯线角焊缝均在胎架上进行,均为斜交相贯线角焊缝,采用CO2药芯焊丝半自动焊或手工电弧焊进行焊接,焊接前,将上下弦管刚性固定在安装焊接胎架上,节段端头和两侧设臵限位装臵,防止焊接变形,以保证其空间尺寸。
施焊在该节段腹杆完全安装好后进行,施焊时派双数焊工由节段中间向两端对称进行。同一腹杆的两端焊缝同时对称施焊,采用多层多道焊,严格控制焊接线能量和层温,先按焊接程序全部进行打底焊,