一、技术简介
(一)拟解决的问题
1.解决了大跨连续变高钢桁梁桥主墩三角桁结构没有竖杆情况下,随着主跨跨径的增大,悬臂施工过程中应力超限的问题。
2.主墩靠近主航道情况下,水上临时墩的设置问题。
3.变高段钢桁梁下弦杆之间底部为封闭结构,且下弦杆仰角不固定情况下施工平台的设置问题。
(二)技术介绍、操作流程等
变高度钢梁悬拼时关键问题是:随着悬臂长度的增大,悬臂根部应力会逐步增大,甚至超过允许范围。
传统的大跨钢桁梁悬臂拼装有两种方案:第一种跨中和边跨设置对称临时墩,通过临时墩减小悬臂长度从而减小主墩两侧弦杆应力,但中跨临时墩存在船撞风险、材料用量大、施工工期长等问题。第二种设置扣塔+临时斜拉索,跨中不设支撑,问题是桥梁为三角形桁架,主墩处无竖杆,需增设临时竖杆,改造原设计结构构造;材料用量大;施工风险高。
本技术中跨不设置临时墩,通过不对称支撑体系和张拉设置在上弦杆的体外索,降低了悬拼施工中最不利杆件应力,实现了零误差合龙。
二、技术创新点
(一)首次采用水平体外索辅助变高度钢桁梁连续梁桥悬拼施工技术,解决了悬拼过程应力超限和变高段三角区的无应力合龙问题。因三角形桁架在主墩处无竖杆,无法直接设置扣塔+临时斜拉索,基于有限元分析结果,提出一种基于水平体外索辅助悬拼的施工工艺,节省了扣塔和临时竖杆的施工成本,降低了大悬臂抗台风险。
(二)通过对悬拼施工支撑体系各支撑作用机理及计算方法的研究,提出一种不对称大悬臂拼装支撑体系,降低了主航道通航风险,节省了中跨水中搭设临时墩的成本。
(三)提出了利用双曲面球形减隔震支座解决预偏、抗台风、纵向调位的方法,研制了轨道式变坡度行走下挂桁架式施工平台。对于大跨钢桁连续梁活动侧主墩支座,其构造不仅要满足成桥运营阶段的使用要求,还要满足施工过程中纵向滑动、中跨合龙时纵向调位及大悬臂抗台的要求,通过活动侧主墩支座的构造处理,满足了施工中纵向滑动的需要、降低了合龙时纵向调位的风险、降低了抗台风险和成本;变高段钢桁梁下弦杆之间为封闭结构,下弦杆仰角不固定,研制的轨道式变坡度行走下挂桁架式施工平台解决了平台不便于挂设、姿态逐渐倾斜的难题。
三、适用范围
适用于大跨变高连续钢桁梁桥悬臂架设施工,尤其是主墩临近航道且主墩位置桁架无竖杆的情况。
四、经济社会效益分析
在经济方面,采用不对称临时支撑体系及大直径V形斜拉墩旁临时墩,节省临时墩钢材1850吨,节约成本545万;节省搭设临时墩所用便桥及平台钢材955吨,节约成本298万;节省防撞墩钢材951吨,节约成本251万。另外本工程采用水平体外索辅助悬拼及不对称支撑体系,缩短工期4个月,节约浮吊租赁费用4×80=320万;节约管理成本4×51.5=206万。
本技术在试点项目施工中成功应用,有力地保证了大桥在主墩临近航道、台风多发等不利条件及紧迫的工期要求下的质量、安全和施工进度,得到了监理、设计、业主以及了当地业内人士的一致好评,为类似条件的桥梁设计与施工提供了实践依据,具有较高的社会效益。
五、试点项目和单位
(一)试点项目:福州市道庆洲过江通道工程A1标段
(二)试点单位:中交二航局第二工程有限公司
六、附图