滇中引水工程小鱼坝倒虹吸拱桥合龙

作者： 2024年05月22日焦点浏览

5月20日，位于昆明市西山区团结街道蔡家社区张家村的小鱼坝倒虹吸拱桥成功合龙。这是目前全国在建的首座上承式钢管混凝土倒虹吸拱桥。

滇中引水小鱼坝倒虹吸工程坐落在螳螂川深切“V”型河谷中，上接蔡家村隧洞，下连松林隧洞，采用钢管混凝土拱桥跨越螳螂川及安富公路。该桥水平长度达526米，由三根直径4.2米的圆形压力输水钢管组成，设计流量为每秒95立方米。桥梁主体采用主跨138米的上承式钢管混凝土拱桥结构，全长203米，由三榀拱肋构成。（记者黄兴能通讯员谭辉）

手工制作桥的构思思路及过程

一、合龙方案构思　本桥合龙主要面临以下一些方面的困难：（1）钢箱梁顶板昼夜温差达到25℃左右。（2）顶底板温差大，顶底板温差在日间约为20℃左右。（3）主跨跨度达628m，温度变化1℃将导致合龙间隙变化约8mm。（4）合龙时合龙段与20号梁段间隙允许范围小，间隙一般在大于5mm时方可将合龙段吊进，而间隙如果大于20mm则无法保证快速良好的焊接。（5）整个合龙工期要求紧，合龙段运到后必须在当夜完成合龙工作。针对合龙难度大、精度要求高、合龙时间要求紧迫这一系列的问题，我们主要采取了以下一些措施来保证合龙：（1）在南北塔20号斜拉索张拉完成后，于江侧20号梁段设置水箱以模拟合龙段吊装重量，在此基础上调整两侧的高程，在合龙段起吊时逐步放掉水箱内的水。这样可保护合龙段起吊过程中钢箱梁两个悬臂端的稳定。（2）在标高调整完成后设置合龙桁架，该桁架两端分别固定在20号梁段腹板外侧，该支架不承受轴向力，仅承受弯矩及剪力。在采用合龙桁架后，可以保证钢箱梁两个悬臂端变形同步协调。这样在整个合龙过程中我们仅需要关心合龙间隙的变化。（3）在标高调整好合龙桁架连接完成后进行24h连续观测，以确定温度变化与合龙间隙的关系。（4）根据观测结果选择温度变化比较缓和的夜间时段作为合龙时段，并确定合龙段长度。合龙时段内温度随时间缓慢下降，作业条件好，所以合龙工序是以温度下降为顺序的。（5）在合龙段顶底板设置合龙段加强件，在合龙段吊进后迅速锁定加强件及合龙桁架，使其承受日出之前由于温度变化而产生的较小的轴向力，以保证合龙段在焊接过程中焊缝间隙不发生变化。（6）在日出之前完成合龙段的主腹板等刚度较大部位的焊接工作并解除塔下纵向及竖向约束，以避免合龙桁架及加强件承受由于日照温度变化而产生的较大的轴向力。二、合龙方案实施关键技术1．合龙桁架及合龙段加强件的设计合龙桁架位于箱梁竖腹板的外侧，不影响合龙段吊进的位置上。合龙桁架主要目的是保证南北江侧20号梁段在合龙过程中的变形协调及在合龙段焊接过程中承受部分由温度产生的轴向力。合龙桁架安装好后要经历数个白天的强烈日照，日照产生很大的体系升温及箱梁顶板升温。由于竖腹板外侧空间有限，故不可能设置很强大的构件。为了避免由于升温产生的巨大的轴向力，将该构件与20号梁段的连接在合龙段匹配前设计为不传递轴向力的连接。根据这种思路，最后设计出来的合龙桁架仅由每侧4根C28b的槽钢组成。合龙段加强件位于合龙段及20号块顶底板，该加强件通过拼接板采用高强螺栓连接。其作用是保证合龙段吊进后通过锁定加强件来阻止合龙间隙的进一步变化，以便于合龙段的焊接，加强件需要抵抗夜间温度变化产生的轴向力。在设计时考虑了三种工况来进行上述合龙辅助构件的计算：①主塔临时约束未解除前，合龙桁架承受日照升温。日照升温按体系升温20℃、顶板升温50℃考虑。若该工况合龙桁架与竖腹板固接，则合龙桁架将变得很庞大，而且塔下应力也难以通过；②主塔临时约束未解除前，合龙桁架与合龙段加强件共同承受体系降温8℃，此时合龙桁架承受轴向力。该工况主要模拟合龙段匹配完成后主腹板焊接完成前的夜间温度变化。在该工况下合龙间隙变化计算仅为2.6mm，可满足焊接要求；③主塔临时约束解除后，合龙桁架与合龙段加强件承受日照升温。该工况偏于安全地不考虑合龙段已焊接好的主腹板参与受力。在合龙过程中，该组合龙辅助构件工作良好，确保了合龙段吊入并在匹配过程中两侧悬臂端变形协同，并保证了在焊接过程中焊缝宽度不会随温度的降低而扩大。在主塔临时约束解除后，该组辅助构件亦经历了白天日照的考验。 2．24h连续观测为了掌握一天内温度变化及合龙间隙变化规律，在合龙前安排了24h的连续观测。观测频率一般为20：00——8：00为半小时一次，其余时段为一小时一次。温度测量采用三种手段：①采用温度计测量大气温度；②采用点温计测量钢箱梁温度；③采用埋置于15号梁段的22个温度应力测点测量钢箱梁温度。合龙间隙测量在钢箱梁上共布置了17个测点以测量顶底板及腹板的合龙间隙，采用了两组人员同步测量。通过24h连续观测，我们发现：①钢箱梁顶底板合龙间隙与顶底板温度有着很好的同步关系。 ②从 20：00到凌晨 5：00这个时段，温度均处于缓慢下降阶段，每小时温度变化梯度小于2．1℃，而且顶底板温差小于1℃。在该时段内合龙间隙约减小4.4cm，顶底板间隙差小于5mm，而且均为底板间隙稍大于或等于顶板间隙，这有利于合龙段的吊进。由于最大可焊间隙可以达到2.5cm，故该选择该时段作为合龙时段内焊缝的最大间隙在4.4/2=2.2cm内，这样，在合龙时段的大部分时间间隙可以满足焊接的要求。

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