《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）—第二部分桥梁《连续刚构拱桥主拱大节段异位拼装、纵移和提升施工关键技术研究》​

本期项目简介

完成单位: 中交路桥华东工程有限公司、中交路桥建设有限公司

主要完成人: 唐剑、 周彦文、 汪泉庆、 杨军宏、 胡尧、 张金康、 杨俊平、 柳林、 罗鹏、 拓珂

项目简介

　　(一)项目背景

　　目前我国高速铁路工程中大跨度桥梁工程越来越多,跨径越来越大,但是大跨度钢管混凝土拱桥均存在矢量高、跨度大、自身重量重、工艺复杂等特点,对施工流程、工艺等要求严格。由于郑万高铁汉江特大桥铺轨关门工期限定,主桥钢管拱安装有效施工时间不足2.5个月,工期特别紧张。按照常规的施工方法,无法在规定的工期下完成钢管拱施工。因此非常有必要进行大跨径钢管拱快速安装研究,以保证主桥安全顺利如期完工。

　　(二)技术概况

　　本项目在传统钢管拱纵移法的基础上,增加了提升塔调整机构,进行了以下优化:

　　1.提高了纵移施工的适用性

　　常规钢管拱纵移由于未设置提升结构,纵移时必须以设计安装高度进行纵移,即以整个主拱作为纵移段。由于纵移线路上桥梁结构的承载力有限,也限制了大跨度、重量重的钢拱采用纵移法施工。采用“纵移+提升冶施工方法,可以根据桥梁承载能力,灵活选取纵移段长度,纵移段两侧拱脚节段采用桥面拼装法配套施工,提高了钢拱纵移施工的适用性。

　　2.增强纵移段的安全性和稳定性

　　常规钢管拱纵移不能进行提升作业,纵移段重心高、横向风阻大,安全性和稳定性差。增加了整体提升设备以后,可以降低纵移时钢管拱的结构高度和重心高度,减少横向风阻力,可以明显提高纵移过程中的安全性和稳定性。

　　3.降低施工难度

　　常规钢管拱纵移到位后,只能进行顺桥向调节,不能进行横桥向和高度方向调节,对纵移台车和轨道的安装精度要求非常高。增加了整体提升环节后,利用提升设备的柔性吊索进行纵向、横向和高度的调节,还可利用临时张拉系杆调节拱曲度,明显地降低主拱合龙对接难度。

　　4.缩短施工工期

　　采用“纵移+提升冶法施工钢主拱,主拱拼装和混凝土梁施工可以同步进行,在混凝土梁达到强度后进行主拱纵移施工,不占用工期关键线路,可以明显地缩短施工工期。

　　(三)适用范围

　　适用条件一:引桥段箱梁或路基先于主桥连续梁施工完成,可为钢管拱异位拼装提供充足的时间和空间。

　　适用条件二:纵移线路上永久结构承载力不能满足整跨钢管拱纵移过孔但能满足相当跨度钢管拱过孔要求。

　　适用条件三:箱梁顶面宽度需满足纵移轨道铺设宽度的要求,即满足纵移时横向抗倾覆安全性要求。

　　(四)获奖情况

　　2020年度“中国交通运输协会科学技术奖冶

　　二等奖;2020年度中国公路学会优秀工法。

项目创新点

　　(1)研发了“异位拼装+纵移+提升冶施工方法,在传统的钢管拱纵移施工的基础上,增加了提升结构,提高了顶推施工的适用性,同时提高了钢管拱安装施工的安全性和工效,并形成了发明专利技术“一种大型钢管拱纵移及提升安装施工方法冶(专利号:ZL201910309553.8)。

　　(2)提出了连续刚构拱桥主拱纵移提升施工线形计算分析方法和动态控制技术,保证了钢管拱与刚构桥成桥线形控制精度,研发形成3项实用新型专利技术“一种用于钢管系杆拱吊杆孔道测量的支撑定位装置冶(专利号:ZL202020317224.6)、“一种哑铃型钢管拱合龙段下弦杆安装吊具冶(专利号:ZL202020317247.7)和“一种钢管拱临时减振装置冶(ZL202020317221.2)。

　　(3)研发了一种新型大吨位钢管拱纵移提升组合式台车,提高了拱肋纵移提升的安全性和稳定性,并形成了实用新型专利“一种大跨径钢管拱纵移及提升组合式台车冶(专利号:ZL202020317206.8)。

同类项目比较

郑万 4 标汉江特大桥主桥钢管拱采用的 “异 位支架拼装+纵移+提升冶 施工方法与其他同类项 目的钢管拱安装施工方法比较如表 1 所示。

应用案例

研究成果已在郑万 4 标汉江特大桥主桥成功实施。大桥自 2019 年 12 月 1 日建成通车以来, 大桥一直保持良好的结构受力性能, 混凝土表面平整光洁, 线形顺适, 桥面平顺, 具有良好的景观效果。大桥整体效果如图 2 所示。

社会效益与经济效益

　　本研究成果在郑万4标汉江特大桥主桥成功实施。纵移段钢管拱采用异位拼装,未占用关键线路,同时纵移和提升施工速度快,为后期混凝土压注和吊杆安装节省了工期。实际施工中,主拱从顶推到钢管拱安装完成用时40天,混凝土压注用时20天,22对吊杆一次性张拉调整到位用时为15天,全跨钢管拱安装施工工期合计为75天,较常规施工方法节省工期45天以上。

　　异位拼装、纵移和提升施工方法与常规原位拼装、提升施工方法相比,不仅可以明显节约工期,同时节省成本约106.8万元。

　　实践证明,本研究成果适用于主拱安装受限条件多,工期紧张的相类似工程,推广应用至其他类似桥梁建设项目中,将会产生巨大的经济效益和社会效益。