官塘大桥中拱段整体液压提升施工分析

黄永志

摘要：论文依托工程实例，对官塘大桥主桥钢箱拱肋中拱段跨徑距离262m，中拱段整体提升总重量为5885t，对提升过程中深入研究分析，并对提升系统、液压提升装置及提升缆风系统作为重点研究分析。实例证明，各个阶段的控制是行之有效的。

关键词：中拱段;提升;液压;系统;千斤顶

1 引言

在我国公路桥梁系列中，在钢箱拱肋桥拱肋施工中，常采用高位吊装安装拱肋的施工工艺，为了减少高空吊装作业存在的风险。钢箱中拱段采用整体提升就位的方法，促进了大跨度钢拱桥的建设。因此，在施工方法施工中对钢箱拱肋整体提升的系统的研究显得非常重要，因此对提升系统的布置、缆风系统、液压同步提及提升过程跟踪监测，对各项实测参数和理论计算结果实时对比分析，在确保工程安全可靠的前提下为下一阶段的施工做好充分的准备。

2 概述

柳州市官塘大桥主桥钢箱拱肋N5-N5’节段划分为中拱段，边拱段N4与N5节段、N4`与N5`节段之间设置长4.6m合龙段。中拱段跨径距离262m，其中拱肋、横撑设计总重量为5257.5t;提升装置总重量约为522.8t;水平约束索及辅助吊装设备总重量约为104.8t;中拱段整体提升总重量约为5885t。合龙段长度4.7m（含0.1m合龙前配切长度），重量约为47t。中拱段安装采用低位拼装+门式支架法整体提升，提升高度约68m;合龙段采用660t浮吊/400t浮吊同时吊装合龙上下游单个主拱肋。

3 中拱段整体提升技术难点

官塘大桥主桥全长462m，主拱计算跨径为457m，净跨径为450m，其中中拱段跨径距离262m，整体提升重量约5885t。目前，尚未有如此大吨位的整体提升过程先例，在官塘大桥中拱段整体提升过程中，其技术难点主要有以下方面：

1、官塘大桥中拱段提升重量大：中拱段提升重量约5885t，尚未有如此大吨位整体提升先例，在提升过程中存在诸多不确定性;

2、官塘大桥中拱段跨径距离长：中拱段跨径距离262m，整体提升施工方法难度较大;

3、官塘大桥提升高度高：中拱段提升高度67.270m，施工风险高;

4、官塘大桥主拱肋线性为空间三维变化曲线，主拱肋中拱段受力较为复杂，其应力及位移均不明确;

5、中拱段水平临时索对官塘大桥主拱肋中拱段在施工提升过程中的影响程度不明确，理论计算很难精准的确定水平拉索力大小对结构的合适程度。

4 提升装置

提升装置位于N6（N6’）节段下方，共四个。安装时确保提升装置底板标高一致，与拱肋接触处焊缝满焊。顺桥向水平约束索张拉孔单侧9束，共18束（备用水平约束索4束，全桥共计22束）。单束钢绞线索16根，选用规格1×7×15.24强度为1860MPa钢绞线。水平约束索张拉设备采用YCW400B400t张拉千斤顶。根据理论计算，体系转换的最大单束索力值为149.56t，400t张拉千斤顶张拉能力有足够储备。400t/149.56t=2.674。单个提升装置竖向提升吊点孔4个，四个吊点孔中心点与提升支架顶钢箱梁吊装孔中心点Z向（竖向）坐标一致。提升装置每个锚固端底部需安装尺寸为0.7m×0.7m×26mm的Q345c钢板，钢板周边与提升装置接触部分均满焊。

5 提升门架系统

提升支架底部1520mm钢管内灌注13.6m高的C30混凝土，在陆地上安置一台天臂泵车将混凝土泵送至水中由一艘2000t驳船运输的两台罐车和天臂泵车内，驳船驶向施工地点，再由水中天臂泵车将混凝土泵送至钢管内。横联系共6道由630mm和325mm钢管组成，活动横联系共2道，由630mm钢管组成。

6 同步液压整体提升系统

根据工程的特点采用LSD液压同步提升系统。本套液压提升系统包括：单端塔顶的提升平台上布设8台500t提升千斤顶、2台LSD105泵站和2台阀体柜;2端共布设16台千斤顶，在东岸布设1台主控台（计算机控制系统）。

提升千斤顶起重能力有足够储备。（16台×500t/台）/5885t=1.36

提升用钢绞线索选用规格1×7×17.8强度为1860MPa钢绞线，破断力约35t。每台提升千斤顶配置30根。满足钢绞线的安全要求。（30根/台×16台×35t/根）/ 5885t=2.85。

6.1控制系统

①计算机同步控制系统的组成和功能。

LSD计算机控制系统是液压同步提升技术的核心，由主控计算机、现场控制器、传感器、通信单元及相应的数据线组成。计算机同步控制系统具有逻辑控制、位置同步控制和压力均衡控制功能，能实现构件的平稳提升、下降及远程控制。

6.2液压泵站

LSD液压同步提升系统的动力部件是液压泵站。泵站采用了变量泵与比例阀组成的液压系统，输出的液压动力油通过比例阀开口变化来实现流量的实时无级调节，同时液压系统可根据千斤顶提升力的变化进行自动均衡调节，从而有效地提高液压提升的同步性能。

7 提升支架缆风系统

为了保证中拱段整体提升时提升支架的稳定性，需要对提升支架施加反向对称的拉力还有支架之间的对拉力，从而抵消掉由于中拱段提升时，自重作用导致的提升支架内倾。缆风拉力由6台100tYCW100B/YDC1000N型千斤顶提供，每个张拉端三根φ15.2mm钢绞线，其中地锚的张拉端共四台，东西岸各两台，对称布置。支架顶部张拉端共两台，都设置在东岸柱顶钢箱梁上，对称布置。

8 钢箱中拱段整体提升过程偏差分析

中拱段拱肋、提升装置等结构总重约5885t，考虑焊缝、吊绳等附加结构的重量以及吊装过程中的微冲击作用，实际计算分析时，考虑一定安全储备，按照提升的重量为6000t考虑。

中拱段整体提升过程中采用两种方式判断中拱段整体提升过程中提升千斤顶是否同步。一是利用提升千斤顶张拉力差值判断。中拱段试提升至中拱段线形满足设计要求，读取千斤顶张拉力并记录。理论上千斤顶张拉力一致，但实际存在误差，计算各千斤顶张拉力差值，在中拱段整体提升过程中可通过读取千斤顶张拉力计算出的差值与试提升差值进行比对来判断整体提升过程中千斤顶是否同步并予以适当调整。

二是中拱段整体提升过程中测量监控组每隔2小时在千斤顶回油过程中对中拱段拱脚处进行快速监测，通过监测数据进行判断。

9 提升过程智能监控系统

主拱提升监测指挥系统为：风力、温度及支架应力应变实时采集并预警、报警，主拱提升位置及偏差数据实时反馈并以数值及仿真动画形式直观动态呈现，关键部位现场监控视频实时传送，全过程数据备份备查的可视化综合监测指揮系统。在中拱段整体提升前，施工人员在提升支架顶底部、边拱段支架顶部钢管安装应力感应原件，通过应力感应原件实时反馈数据，对中拱段整体提升施工过程进行监控。各拱肋支架变形监控点、应力监控点、水平倾角探头、风速风向传感器、传感器机箱设置位置。

10 结束语

随着桥梁建设的飞速发展的同时也面临各种技术难题，面对如此高难度的提升，对中拱段整体提升各项全面力学分析及整体提升模拟试验，通过试验并进行正确性进行论证，弥补理论计算偏差，对吊装过程中的中拱段进行全方位监测，最终达到预想的效果，其首创的一系列整体提升施工方案，不仅填补六大量的技术空白，也为今后同类桥梁的建设提供可借鉴的技术资料，克服具有安全可靠、减少高空作业的风险、同时又能保证安装质量及焊接质量等优点，同时节约成本又能缩短工期。目前在同类型的桥梁领域中钢拱桥施工中的得到广泛应用，应具有很好的综合技术经济效益。

参考文献

[1]桂业昆，邱式中.桥梁施工专项技术手册.人民交通出版社，2005.

[2]《公路钢结构桥梁设计规范》（JTG D64-2015）

[3]中华人民共和国交通部标准.公路工程技术标准（JTJ00l-97），北京：人民交通出版社

[4]中华人民共和国交通部标准.公路桥涵设计通用规范（JTJ021-89），北京：人民交通出版社

[5]柳州欧维姆机械股份有限公司《OVM液压提升解决方案》