东江大桥钢桁梁架设线形控制

2022-09-11

东江大桥平弦主桁横向为三桁结构, 桁高10m, 桁间距为2*18m, 节间长度为8m。主桁三片桁之间仅在中间支点上加劲弦与上弦之间的大竖杆处设置有横向联结系, 其他位置将竖杆与横梁联结成横向框架。平弦主桁设置竖曲线, 半径为22000m, 同时设置预拱度。平弦部分的架设方案为从两端向中间架设, 边跨利用龙门吊在膺架上架设, 中跨利用桥面桅杆吊机悬臂架设, 跨中设置临时墩合拢。平弦合拢后进行加劲弦的架设, 对钢梁平弦架设的线形提出了更高的要求。在架设前必须对钢梁的线形进行放样, 选择可操作的测量点并计算出各点的理论坐标和高程。架设过程中必须制订严格的测量体系和测量方法, 对于架设过程中的偏差必须严格控制并制订一系列的调整方案。

1 架设前的准备工作

设计图纸中给出各节点系统线交点的拱度值, 各支座中心的里程和高程, 由此计算出各节点的里程, 并根据测量体系计算出各节点的测量坐标。确定各节点的测量点并计算出该点的坐标和高程。

1.1 膺架架设各测量点的坐标和高程

膺架架设是在钢梁下方节点处设置膺架, 并在膺架上设置支撑点, 钢梁架设时直接落在支撑点上, 由支撑点来保证钢梁测量点的坐标和高程。在膺架上架设时所有的重量都由膺架承受, 假设膺架的刚度足够强, 在受压时变形忽略不计, 所以只需要计算出各测量点的理论坐标和高程。在膺架上设置可操作的测量点, 测量点必须设置在各支点的附近, 测量并记录各测量点的坐标和高程。在架设前需要对膺架进行压重试验, 观察其沉降情况, 并做记录。

1.2 悬臂架设各测量点的坐标和高程

悬臂架设是钢梁下方无支撑, 上层桥面的桅杆吊机站在已安装钢梁上安装下一节间的钢梁, 钢梁安装后呈悬臂状态, 桅杆吊机可在上层桥面纵向移动。悬臂架设时, 由于不仅要考虑钢梁的自重产生的挠度, 还要考虑桥面吊机等辅助设施的重量对钢梁线形的影响, 所以在架设不同节间时各测量点的理论坐标和高程是不同的。需要计算出各阶段各测量点的坐标和高程。

2 偏差分析

钢梁的线形可能出现偏差有两种原因: (1) 在制造过程中存在的偏差未在出厂前得到消除; (2) 安装方案或顺序不合理造成的偏差。

2.1 制造过程中的偏差

在制造过程中由于焊接、制孔等工序的不合理, 会造成钢梁的偏差比较大, 钢梁经过矫正后不可能完全消除, 有些很小的偏差对钢梁整体线形的影响却非常大。制造工艺的不合理会产生同趋势的误差, 该累计误差对钢梁线形的影响也很长见。

在焊接过程中钢梁会发生变形, 包括弯曲、扭曲和长度方向的变化, 在焊接后应有矫正的工序, 有些钢梁经矫正后还有微小的偏差。

对于高栓连接的钢桁梁, 制孔的偏差是最长见的偏差, 包括孔间距的偏差、孔群距的偏差、同名孔的偏差、孔边距的偏差、孔群与钢梁轴线的偏差等。

2.2 安装方案和顺序不合理造成的偏差

在安装过程中, 安装方案和安装顺序非常重要。一般安装方案在架设前都已确定, 架设单位会组织必要的方案评审会, 方案选择不当将直接影响到架设质量。安装顺序属于架设的细节, 架设前都会组织施工人员进行学习, 一般都是先安装大节点后安装小节点;先安装腹板后安装翼板;先安装主要构件后安装辅助构件;先安装主要受力构件后安装次要构件;膺架上安装时先安装下弦平面再安装上弦平面;悬臂安装时先安装上弦平面后安装下弦平面。对于需要配合的杆件在安装前就要进行测量, 选择最适合的构件进行配合。对于特殊部位应有对应的安装顺序。

3 钢梁架设前的检查

3.1 制造过程中造成的旁弯、扭曲和长度偏差

在钢梁架设前必须对构件进行测量, 发现偏差及时调整。对于影响安装的旁弯、扭曲和长度偏差必须及时上报, 对于旁弯和扭曲超标的必须返厂矫正或就近选择有矫正设备的厂家进行矫正, 对于长度偏差超标的构件必须上报设计单位, 经设计同意后进行实配连接板。

3.2 孔间距的偏差

在工厂制孔过程中由于模板或构件的移动会造成某孔群中有个别栓孔出现偏差。在孔位偏差在2mm以内时可直接安装高强度螺栓, 孔位偏差较大需要铰孔才能安装高栓且铰孔量小于孔径20%时可铰孔, 前提是该栓孔不会影响冲钉和普通螺栓的安装, 不会影响钢梁受力和线形的控制。当孔位偏差太大或孔数量太多时, 必须上报设计进行实配连接板。

3.3 孔群距的偏差

孔群距的偏差直接影响构件的安装尺寸, 当该偏差超标时必须上报设计单位, 在不影响受力和线形的情况下进行铰孔或实配连接板。

3.4 同名孔的偏差

同名孔的偏差主要是两同名孔之间的同轴度, 当偏差较大时会造成钢梁安装轴线出现偏差或整体扭曲。出现此现象后只能实配连接板或进行铰孔, 需要设计单位计算后确定。

3.5 孔边距偏差

孔边距偏差包括纵向和横向的偏差:纵向的偏差会影响到两杆件之间的距离, 当偏差较大时将无法安装;横向的偏差将影响到轴线的偏差, 解决方法是实配连接板或进行铰孔, 需要设计单位计算后确定。

3.6 孔群与钢梁轴线的偏差

孔群与钢梁轴线的偏差是允许的, 单根构件都是合格的, 但对接时却有两种情况:一是两孔群向一个方向偏移, 二是两孔群向两个方向偏移。当两孔群向一个方向的偏移量相同时不会影响到钢梁的线形, 不同时会有所影响。当两孔群向两个方向偏移时一般都会影响到钢梁的线形, 解决方法是实配连接板或进行铰孔, 需要设计单位计算后确定。

4 架设过程中线形控制措施

在架设过程中, 单根构件都符合要求安装顺序也合理, 也会出现轴线的偏差和高程的偏差, 里程主要由主桁弦杆控制, 只要弦杆的尺寸符合要求就可以很好的控制钢梁的里程。主要是由构件的误差造成的单根杆件同名孔的误差、孔群与钢梁轴线的误差直接影响该杆件的安装线形, 单根弦杆的旁弯会影响到下一根弦杆。在架设过程中安装顺序显得非常重要, 安装顺序不合理很容易造成轴线和高程的偏差。在架设前必须对施工人员进行相应的培训针对该桥的特点, 对每一步进行详细的讲解。膺架上安装和悬臂安装应采用不同的安装顺序。

膺架上安装顺序如图1。

悬臂安装顺序如图2。

4.1 膺架上安装下弦平面

架设前需要将支点的坐标和高程进行复测, 确定无误后再进行架设。高程应根据压重试验数据进行适当的抬高, 以抵消支点的下沉。弦杆对接的连接板应先安装4件定位冲钉, 再安装25%的螺栓和30%的普通冲钉。弦杆安装完成后必须对各测量点进行测量, 确定三根弦杆均没有轴线的偏移后再进行横梁、平联和纵梁的安装。

如果发现有偏移就要针对不同的偏移情况确定不同的安装顺序。

(1) 当出现三桁轴线偏移时, 应将中桁和其中一个边桁利用千斤顶进行调整, 调整到理论位置时安装该两桁之间的横梁和平联, 再安装另外一个边桁的横梁和平联, 高栓施拧并进行复测后才能松千斤顶。

(2) 当出现中桁和一边桁偏移时, 应将中桁利用千斤顶进行调整, 调整到理论位置时安装中桁和未偏移边桁之间的横梁和平联, 再安装另外一个边桁的横梁和平联, 高栓施拧并进行复测后才能松千斤顶。

(3) 当出现两边桁偏移时, 应将其中一个边桁利用千斤顶进行调整, 调整到理论位置时安装中桁和该边桁之间的横梁和平联, 再安装另外一个边桁的横梁和平联, 高栓施拧并进行复测后才能松千斤顶。

(4) 当出现一边桁偏移时, 应先安装未偏移的两桁之间的横梁和平联, 再安装另外一个边桁的横梁和平联。

4.2 膺架上安装上弦平面

上弦杆的安装需要连接的部位比较多, 包括2根斜杆、2根竖杆和对接弦杆。此时必须先进行弦杆对接, 连接板应先安装4件定位冲钉, 再安装25%的螺栓和30%的普通冲钉;再进行斜杆的安装, 最后进行竖杆的安装。弦杆安装完成后必须对各测量点进行测量, 确定三根弦杆均没有轴线的偏移和高程的偏差后再进行横梁、平联和纵梁的安装。

如果发现有偏移就要针对不同的偏移情况确定不同的安装顺序。安装顺序与膺架上安装下弦平面相同, 但无法利用千斤顶进行调整, 需利用手拉葫芦对拉进行调整, 可对拉上弦杆和下弦杆。

如果发现高程存在偏差必须及时分析其原因, 如果是由于膺架下沉引起的应及时将下层高程调整到理论高程, 如果是由于杆件制造误差 (如竖杆或斜杆的长度) 引起的, 应经设计单位和监理单位同意后进行实配连接板来调整到理论高程, 未处理完不能进行下一节段的架设。

4.3悬臂安装

悬臂安装应先安装上弦杆后安装下弦杆, 悬臂安装上弦杆和下弦杆时都需要连接1根斜杆、1根竖杆和对接弦杆。此时必须先进行弦杆对接, 连接板应先安装4件定位冲钉, 再安装30%的螺栓和50%的普通冲钉, 再进行斜杆的安装, 最后进行竖杆的安装。弦杆安装完成后必须对各测量点进行测量, 确定六根弦杆均没有轴线的偏移和高程的偏差后再进行上下平面横梁和平联的安装。

如果发现有偏移就要针对不同的偏移情况确定不同的安装顺序, 安装顺序和调整方法与膺架上安装上弦平面相同。

如果发现高程存在偏差肯定是制造过程中的误差引起的, 必须及时分析原因并处理, 应经设计单位和监理单位同意后进行实配连接板来调整到理论高程, 未处理完不能进行下一节段的架设。