潘壽東

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

帶副拱中承式菱形變截面鋼管混凝土系桿拱橋主拱肋安裝技術(shù)

潘壽東

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

結(jié)合蕪湖袁澤橋主橋施工，介紹國(guó)內(nèi)首座帶副拱中承式菱形變截面鋼管混凝土系桿拱橋主拱肋安裝技術(shù)，主要包括主拱肋的安裝工藝、纜索吊機(jī)及扣掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、拱肋A段支撐架的設(shè)計(jì)及作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)、測(cè)量控制、焊接標(biāo)準(zhǔn)的采用及安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，為類似工程施工提供參考。

鋼管混凝土系桿拱橋；帶副拱；中承式；菱形變截面；主拱肋；安裝

鋼管混凝土拱橋具有自重輕、強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、外型美觀等諸多優(yōu)點(diǎn)，而成為大跨度拱橋的一種比較理想的結(jié)構(gòu)形式[1]。蕪湖市袁澤橋主橋綜合啞鈴形鋼管混凝土拱橋和集束拱橋之優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)為帶副拱中承式菱形變截面鋼管混凝土系桿拱橋，平行鋼絲吊桿、體外預(yù)應(yīng)力系桿、鋼混疊合梁行車道系，受力性能好，整體造型美觀，是比較理想的鋼管混凝土拱橋橋型之一，目前在國(guó)內(nèi)尚屬首例。現(xiàn)將結(jié)構(gòu)與受力復(fù)雜、安裝精度要求高的菱形變截面主拱肋安裝技術(shù)給予詳細(xì)介紹，以供類似工程施工參考。

1 工程概況

袁澤橋主橋是國(guó)內(nèi)首座帶副拱中承式菱形變截面鋼管混凝土系桿拱橋(圖1)，跨越青弋江航道，屬蕪湖市的標(biāo)志性橋梁?？鐝讲贾脼?40+135+40) m，全橋由左、右兩幅橋組成，單幅橋面寬30.45 m，分幅實(shí)施。拱肋分為主拱和副拱，主拱拱肋采用菱形變截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)；副拱在主拱上方，為內(nèi)加預(yù)應(yīng)力筋的單管。邊跨設(shè)置門式飛燕以提供系桿的張拉構(gòu)造，飛燕軸線為拋物線線型。

圖1 主橋立面布置(單位:m)

主拱軸線線型采用懸鏈線，理論拱軸線拱腳水平距離L=135 m，矢高30 m，矢跨比1∶4.5，拱軸系數(shù)m=1.5；兩拱肋軸線橫向間距為26.75 m。主拱拱肋由4根鋼管和腹板組成(圖2)。

圖2 拱腳、拱頂處主拱肋橫斷面(單位：mm)

左右側(cè)鋼管為等截面鋼管，直徑0.7 m，壁厚為20～16 mm。上下鋼管采用變徑截面，拱腳理論IP點(diǎn)處直徑1.1 m，壁厚25 mm；拱頂截面直徑0.7 m，壁厚16 mm；上下鋼管管徑及拱肋外形尺寸按1.7次拋物線變化；管間腹板采用正交異性加勁雙腹板構(gòu)造。內(nèi)腹板設(shè)置于各肢鋼管軸心連接線上，外設(shè)間距為340 mm、高度為150 mm的U形加勁肋，外側(cè)再設(shè)置1道外腹板。鋼管及腹腔內(nèi)填C50微膨脹混凝土(圖中陰影部分)。拱肋鋼材采用Q345D，外腹板板厚10 mm，內(nèi)腹板及U形加勁肋板厚16 mm。

主拱肋在橋面以上設(shè)置了7道人字形風(fēng)撐(1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)風(fēng)撐各2道；4號(hào)風(fēng)撐1道，位于拱頂位置)。人字形風(fēng)撐鋼管直徑為1.0 m，壁厚為12 mm，中間12.154 5 m為直線段鋼管，兩側(cè)為半徑為19.062 5 m的弧線鋼管。

主拱肋鋼結(jié)構(gòu)制造采用廠制，兼顧制造、運(yùn)輸、架設(shè)、起重等因素，將主拱肋節(jié)段分為長(zhǎng)度不大于20 m的A～F共6類計(jì)11個(gè)節(jié)段(圖3)，其中F拱段為合龍段，拱段最大吊裝重力為330 kN。

圖3 袁澤橋主橋纜索吊機(jī)及扣掛系統(tǒng)立面布置示意(單位：m)

2 安裝方案的確定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，袁澤橋鋼管拱肋安裝有2種可比方案，即為支架法和纜索吊裝法[2-4]。

(1)支架法。由于袁澤橋所跨的青弋江為通航航道，船只較多，經(jīng)常有大噸位船只通過(guò)，且遇洪水時(shí)水位較高、流速較大，這對(duì)支架安全構(gòu)成很大的危險(xiǎn)；青弋江主航道沖刷嚴(yán)重，河床表層地質(zhì)較硬，鋼管樁入土深度不足，再加上支架較高，這對(duì)支架的穩(wěn)定性造成不利影響；本橋跨度大、凈空高、水流深，所需支架數(shù)量大，成本費(fèi)用較高；本橋所處的河流水位高程不穩(wěn)定，洪水位時(shí)特高，旱季時(shí)易發(fā)生浮吊難以吊裝到位而影響工期。綜合以上諸多方面原因，本橋鋼管拱肋安裝不宜采用支架法。

(2)纜索吊裝法。利用既有拱座作為塔架基礎(chǔ)，該橋南北均為開闊地帶，便于設(shè)置錨碇，纜索吊裝法相比支架法既安全又經(jīng)濟(jì)。

經(jīng)以上方案綜合比較，本橋鋼管拱肋安裝決定采用纜索吊裝法，主索塔和扣索塔合二為一，具有安全可靠、保證工期、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。

3 纜索吊機(jī)及扣掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[1，2，5]

為降低索塔和纜索吊機(jī)的承重荷載，便于拱肋吊裝(特別是本橋均從船上直接吊裝)、減少拱肋節(jié)段拼裝的難度和有利于拱肋線形的控制調(diào)整，決定采用單肋合龍技術(shù)。

根據(jù)拱段最大吊重360 kN(含跑車、起重索等，其中拱節(jié)本身最大吊重為330 kN)，選用每組承載力為470 kN(按最大吊重的1.3倍考慮)的纜索吊機(jī)。

纜索吊機(jī)主跨徑150 m，主索垂度為L(zhǎng)/15=10 m。單幅采用2組索道(索道間距30 m)，設(shè)4個(gè)樁基重力式主地錨，2組跑車(每組2臺(tái)跑車，間距12 m)，4根牽引索和4根起重索，用8臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)和16臺(tái)導(dǎo)向滑車分別進(jìn)行牽引吊運(yùn)。承重索采用6φ47.5 mm鋼絲繩(安全系數(shù)為3.01>[3])，兩跑車四吊點(diǎn)，額定吊重470 kN。起重索采用1φ21.5 mm鋼絲繩(安全系數(shù)為8>[6])，選用JM5型卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引(安全系數(shù)為1.4>[1.3])；牽引索采用1φ28 mm鋼絲繩(安全系數(shù)為8.4>[3～4])，選用JM8型卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引(安全系數(shù)為1.7>[1.3])。

為適應(yīng)主拱肋吊裝的需要，索塔采用M型萬(wàn)能桿件拼裝而成的雙柱門式塔架(圖4)，立柱截面為2 m×4 m，塔架底部設(shè)三角形鉸腳。塔頂索鞍包括承重主索、纜風(fēng)索、工作索、牽引索、起重索、扣索等索鞍，所有索鞍均采用多輪滾動(dòng)結(jié)構(gòu)形式(圖5)；索塔塔頂分別采用I40b、I36b型鋼鋪設(shè)縱橫向分配梁，在分配梁上再設(shè)立一型鋼平臺(tái)，用來(lái)安放主索索鞍?？鬯魉靼爸苯影卜旁谒擨36b型鋼分配梁上。索塔鉸腳布置在索塔基礎(chǔ)混凝土內(nèi)的預(yù)埋鋼板上，在位置確定后鉸腳與預(yù)埋鋼板焊接成為剛性腳。索塔高度由吊裝拱肋合龍段高度控制，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)而定，經(jīng)計(jì)算確定索塔總高度為56.21 m。索塔后風(fēng)纜和前風(fēng)纜(壓塔索)均選用7φ28 mm鋼絲繩，索塔側(cè)纜風(fēng)選用3φ28 mm鋼絲繩。

圖4 索塔結(jié)構(gòu)布置(單位：cm)

圖5 索鞍立面示意

主地錨主要用于承擔(dān)主索、扣索、工作索、風(fēng)纜、壓塔索、起吊索及牽引索產(chǎn)生的活載。根據(jù)兩岸的地質(zhì)情況，主地錨采用C25鋼筋混凝土樁基重力式錨。為適應(yīng)拱肋安裝的需要，全橋每岸設(shè)置3個(gè)主地錨，分別對(duì)應(yīng)于每條拱肋，其中中間主地錨兩幅橋共用。主地錨結(jié)構(gòu)如圖6所示，后端設(shè)仰坡及后中部位置設(shè)2條10 cm的縫，目的是捆繞鋼絲繩用(捆繞在兩側(cè)混凝土塊上)，分別作為承重主索和索塔后風(fēng)纜的纜樁固定索(地龍)；扣索錨固在中間混凝土塊上，本橋同一扣段左右束扣索采用同一孔道調(diào)整2束索力張拉技術(shù)，即2束扣索索力調(diào)整在同一孔道上進(jìn)行，利用同一副錨具、同一臺(tái)千斤頂進(jìn)行拉索、放索等工作，以達(dá)到調(diào)整2束不同索力的目的，從而可減少?gòu)埨骶呒芭涮自O(shè)施；其余纜索均錨固在預(yù)埋在主地錨上的鋼絲繩吊環(huán)上。

扣索系統(tǒng)包括扣索鋼絞線、固定端、張拉端?？鬯鞴潭ǘ瞬捎肞型錨具擠壓錨固(圖7)，張拉端(主地錨端)采用“可調(diào)索低應(yīng)力夾片錨固系統(tǒng)”(圖8)，群錨錨固體系。單肋鋼管拱分11段吊裝，每端4個(gè)扣段，首段(A段)采用支架固定，中間設(shè)置一合龍段(F段)。為方便及精確定位，每一扣段在內(nèi)外側(cè)管設(shè)置左右對(duì)稱2個(gè)扣點(diǎn)，扣點(diǎn)分別設(shè)置在內(nèi)外側(cè)管(0.1～0.2)L(L為吊段長(zhǎng)度)范圍處，P錨鎖定，兩岸每幅各設(shè)扣索8組，對(duì)稱同型設(shè)置?？鬯魍ㄟ^(guò)索塔上的索鞍轉(zhuǎn)向，錨固在主地錨上?？鬯鞑捎?860級(jí)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線， C拱段每側(cè)(內(nèi)外側(cè))扣點(diǎn)均設(shè)置2φj15.24 mm鋼絞線；B、D拱段每側(cè)(內(nèi)外側(cè))扣點(diǎn)均設(shè)置3φj15.24 mm鋼絞線； E拱段每側(cè)(內(nèi)外側(cè))扣點(diǎn)均設(shè)置4φj15.24 mm鋼絞線。

圖6 主地錨結(jié)構(gòu)布置(單位：cm)

圖9 主拱肋安裝施工工藝流程

圖7 固定端錨固系統(tǒng)構(gòu)造

圖8 張拉端錨固系統(tǒng)構(gòu)造

拱肋風(fēng)纜選用1φ21.5 mm的鋼絲繩連接到拱肋上下游的地龍上，每一扣段設(shè)置左右2道風(fēng)纜，纜風(fēng)與拱肋平面夾角為45°～75°，仰角為30°左右。在拱肋起吊前將拱肋側(cè)風(fēng)纜錨固好(錨固在扣點(diǎn)外側(cè)邊)，在需要調(diào)整拱軸線時(shí)，拉緊風(fēng)纜索，風(fēng)纜索調(diào)整選用50 kN手拉葫蘆。

為牽引纜索吊機(jī)承重主索和滿足拱肋安裝時(shí)小型物件的吊運(yùn)需要，在主索側(cè)面橫向距離1.2 m處設(shè)置工作索。單幅橋工作索設(shè)2組，主索采用1φ47.5 mm鋼絲繩，主跨徑同纜索吊，設(shè)計(jì)吊重40 kN；工作索的起吊索和牽引索均采用1φ21.5 mm鋼絲繩和JM5卷?yè)P(yáng)機(jī)。

4 主拱肋安裝[6]

4.1 施工工藝

單肋11個(gè)節(jié)段，7道風(fēng)撐，其中A段拱肋采用纜索吊機(jī)吊裝、鋼管支撐架法安裝，B、C、D、E為扣掛節(jié)段，跨中設(shè)一合龍段F。主拱肋B、C、D、E節(jié)段采用纜索吊裝、斜拉扣掛法施工；合龍段F采用纜索吊機(jī)安裝。主拱肋安裝工藝流程如圖9所示。

4.2 纜索吊機(jī)的試吊

為檢驗(yàn)纜索吊機(jī)性能，確保施工安全，正式吊裝前須進(jìn)行試吊，試吊吊重按470 kN考慮。試吊時(shí)應(yīng)架設(shè)儀器觀測(cè)承重索垂度，推算吊裝凈高，檢查導(dǎo)向及牽引設(shè)備工作狀況，核實(shí)主索強(qiáng)度。并派專人進(jìn)行索塔的位移檢查，巡視主地錨、抗風(fēng)地錨周圍土有無(wú)松動(dòng)，受力后有無(wú)異常情況等[1]。

4.3 施工要點(diǎn)

4.3.1拱肋A段安裝[7]

由于拱圈結(jié)構(gòu)及受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)對(duì)安裝精度要求高，特別是A拱段安裝精度要求更高，因?yàn)殛P(guān)系到整個(gè)拱肋的安裝精度。為盡力避免或減少溫度、風(fēng)力等環(huán)境因素及人為因素對(duì)A拱段安裝精度的影響，經(jīng)研究決定，對(duì)拱肋A段采用支架法安裝(支架落在承臺(tái)上)、纜索吊機(jī)吊裝就位的施工方案。為確保拱肋A段精確定位，采用在支架上安裝調(diào)節(jié)桁架，桁架兩側(cè)及底板安裝調(diào)節(jié)螺栓，利用調(diào)節(jié)螺栓對(duì)A段拱圈進(jìn)行定位。

首先，進(jìn)行拱腳連接段的安裝(圖10)。拱腳連接鋼板為預(yù)埋承壓鋼板和拱腳承壓鋼板各1塊，板厚均為40 mm。兩鋼板接觸面處理采用噴砂后涂無(wú)機(jī)富鋅漆，連接螺栓采用M24×1 500 mm和M24×1 000 mm(10.9S)各70根。拱腳承壓鋼板采用手動(dòng)倒鏈和千斤頂配合纜索吊機(jī)安裝就位。緊固螺栓先用電動(dòng)扳手大致擰緊，然后用手動(dòng)扭矩扳手?jǐn)Q到所需的力量(180 kN)。高強(qiáng)度螺栓連接副采用扭矩法擰緊，擰緊分初擰、復(fù)擰和終擰3步進(jìn)行，初擰和復(fù)擰扭矩值為終擰扭矩值的50%，擰緊順序應(yīng)從節(jié)點(diǎn)中央沿構(gòu)件向四周進(jìn)行。

圖11 拱肋A段支撐架布置示意(單位：mm)

圖10 安裝后的拱腳連接段

其次，進(jìn)行支撐架及作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)(圖11)。在承臺(tái)上預(yù)埋厚為20 mm、平面尺寸為1 000 mm×1 000 mm的鋼板，每個(gè)臨時(shí)支撐架預(yù)埋2塊鋼板，每塊鋼板上安放φ500 mm×12 mm的鋼管，鋼管底部與預(yù)埋鋼板滿焊在一起，并在鋼管底腳周邊垂直用4塊三角形加勁鋼板與鋼管和預(yù)埋鋼板滿焊。鋼管上端用10 mm厚鋼板封口，并采用2[20a型鋼制作調(diào)節(jié)桁架，主要用于通過(guò)微調(diào)側(cè)管來(lái)調(diào)整拱段左右水平方向，在側(cè)管的側(cè)面和下面用M24螺栓支撐微調(diào)，M24螺栓固定在2[10a型鋼之間，槽鋼與桁架焊接。在鋼管中間用2I28a型鋼焊接到鋼管上并用M24螺栓微調(diào)裝置(同側(cè)管)頂?shù)焦岸蜗落摴苌?。在支撐鋼管旁邊搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，頂面鋪設(shè)木板，周邊設(shè)1.0 m高護(hù)欄并掛密目安全網(wǎng)，在腳手架內(nèi)部搭設(shè)兩層樓梯用于作業(yè)人員上下。

第三，進(jìn)行A拱段安裝定位。安裝前根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)先初安裝下鋼管嵌補(bǔ)段用于軸向支撐A節(jié)段。A節(jié)段利用纜索吊前后兩主吊點(diǎn)將兩A段吊運(yùn)到位，上端安放在支撐架上，下端安放在與下管嵌補(bǔ)段相連的托板上，進(jìn)行初定位。然后把前后吊點(diǎn)力松掉80%，通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓微調(diào)Y(高程)、Z(橫向)方向，在下端左右側(cè)管各安置1臺(tái)180 kN千斤頂用于X(縱向)方向調(diào)整，在調(diào)節(jié)X方向時(shí)對(duì)Y值影響較大。微調(diào)順序?yàn)椋合日{(diào)整Z方向，然后調(diào)整Y方向，算出X方向偏差值，最后調(diào)節(jié)X方向。調(diào)節(jié)X方向值，要結(jié)合A拱段斜坡比6.2∶7關(guān)系來(lái)保證Y值為0，來(lái)修正X調(diào)整值。當(dāng)X、Y、Z值調(diào)到允許范圍后，完全松掉前后吊點(diǎn)，避免降溫引起承重索收縮而導(dǎo)致纜索吊機(jī)上提對(duì)其定位的影響。然后安裝其余嵌補(bǔ)段，并進(jìn)行下一道工序——焊接作業(yè)。

第四，進(jìn)行拱腳焊接。安裝定位后進(jìn)行焊接，焊接順序?yàn)椋喊惭b下鋼管嵌補(bǔ)段→安裝側(cè)鋼管嵌補(bǔ)段→焊接2個(gè)側(cè)鋼管→焊接下鋼管→安裝上鋼管嵌補(bǔ)段→焊接上鋼管→安裝內(nèi)腹板→焊接內(nèi)腹板→安裝U肋→焊接U肋→安裝外腹板→焊接外腹板→打磨焊縫→涂裝。焊接原則：左右、上下對(duì)稱焊接。每次焊接前，先用馬板將管與管之間錯(cuò)位校正在0.1d之內(nèi)，上下管板厚為25 mm，錯(cuò)位控制在2.5 mm之內(nèi)；側(cè)管板厚為20 mm，錯(cuò)位控制在2 mm之內(nèi)。錯(cuò)位校正主要通過(guò)烘烤和千斤頂配合共同作用。現(xiàn)場(chǎng)焊接采用CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊施工方法。焊接作業(yè)完成、焊縫收縮結(jié)束后，在支撐架調(diào)節(jié)螺栓槽鋼上加墊塊與拱段焊接形成固結(jié)狀態(tài)。

第五，澆筑拱座封腳混凝土。A拱段精確定位并焊接固結(jié)后，澆筑拱座封腳混凝土，完成拱腳封拱連接。拱座封腳混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后，進(jìn)行下一段B節(jié)段的安裝。

4.3.2拱肋B、C、D、E段及合龍段F安裝[1]

拱肋節(jié)段根據(jù)吊裝順序利用船舶運(yùn)至橋位后，采用纜索吊機(jī)將其起吊至待安裝位置就位。

(1)拱肋起吊與定位。船舶就位后，利用纜索吊將待安裝的拱段吊裝至河灘上，并安裝節(jié)段扣索、纜風(fēng)繩、臨時(shí)爬梯和布置應(yīng)力應(yīng)變傳感器等。待節(jié)段起吊到位后，利用20 kN卷?yè)P(yáng)機(jī)配合人工牽引，將扣索牽引至扣索錨孔(管)內(nèi)，安裝好錨環(huán)、夾片、支撐筒和千斤頂并進(jìn)行張拉。每一主地錨內(nèi)各布置1臺(tái)YCW-250型千斤頂和ZB4-500型油泵。將拱肋吊裝就位后，安裝接口連接匹配件。利用千斤頂張拉調(diào)整拱軸線形(同一扣段左右束扣索采用同一孔道調(diào)整2束索力張拉技術(shù)，操作原理：左右束扣索采用不同顏色的油漆作標(biāo)志，以示區(qū)別。張拉采用“可調(diào)索低應(yīng)力夾片錨固系統(tǒng)”和帶撐腳的千斤頂。首先擰緊“可調(diào)索低應(yīng)力夾片錨固系統(tǒng)”的多用螺栓，將壓板壓緊工作錨夾片，左右束扣索一起張拉至規(guī)定要求后，千斤頂回縮，松開工具錨夾片。當(dāng)需調(diào)整其中一束扣索力時(shí)，上緊相應(yīng)的工具錨夾片并進(jìn)行張拉；若減少扣索力，則需調(diào)整多用螺栓，先松開壓板，待千斤頂先張拉后缷載至要求索力時(shí)再壓緊壓板，然后千斤頂回縮，工作錨夾片受力)，張拉應(yīng)進(jìn)行分級(jí)，以20 kN為一級(jí)。扣索張拉力偏差不得大于20 kN。檢查測(cè)點(diǎn)高程和偏位情況，若與設(shè)計(jì)不符，需反復(fù)調(diào)整扣索和纜風(fēng)(本橋由于跑車與拱肋軸線不在同一個(gè)鉛垂面上，故拱肋橫向?qū)χ兄饕坷|風(fēng))，使之滿足設(shè)計(jì)要求為止。拱肋節(jié)段起吊時(shí)，吊點(diǎn)千斤繩應(yīng)拴掛牢靠，位置正確，并注意保護(hù)鋼管外表涂裝，吊鉤提升時(shí)，應(yīng)緩慢、均勻、平穩(wěn)。

(2)空中對(duì)接。在拱肋制作時(shí)，按設(shè)計(jì)要求在拱肋接頭處的弦管上焊上拱圈大段連接匹配件(圖12)，以便準(zhǔn)確對(duì)位及臨時(shí)支承。單個(gè)接口各設(shè)置2組M4240Cr螺桿(用于粗定位)和4組M24高強(qiáng)螺栓(用于精定位)。對(duì)接時(shí)以拱肋上、下管為基準(zhǔn)，先對(duì)準(zhǔn)兩段拱肋的下鋼管，再調(diào)整上鋼管。拱肋節(jié)段對(duì)接時(shí)，為了防止吊運(yùn)段沖撞定位段，在吊運(yùn)段距定位段5 m左右時(shí)，纜索吊機(jī)移位要緩慢、均勻、平穩(wěn)，并采用50 kN倒鏈配合纜索吊機(jī)，將吊運(yùn)段拉至定位段接口，用扣索和纜風(fēng)調(diào)整線形，使接頭滿足設(shè)計(jì)要求。臨時(shí)聯(lián)結(jié)對(duì)接接頭后，調(diào)整扣索，檢查拱肋高程和拱軸線，并逐步放松主吊，直至扣索完全受力。主吊點(diǎn)卸除后，再次檢查各拱肋高程和拱軸線，直至符合要求后進(jìn)行下一道工序施工。

圖12 拱肋大段連接匹配件示意

(3)拱肋合龍。本橋采用單肋合龍方案，即左右拱肋選擇在不同的時(shí)間段內(nèi)合龍。合龍之前，按設(shè)計(jì)要求檢查并調(diào)整已架設(shè)的拱肋節(jié)段線形，使之符合設(shè)計(jì)要求，然后實(shí)測(cè)合龍口段距離，調(diào)整合龍段長(zhǎng)度，合龍段長(zhǎng)度計(jì)算時(shí)要考慮實(shí)測(cè)溫度與合龍溫度之間的溫差修正值，最好選擇合龍溫度時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)。本橋拱肋合龍溫度實(shí)際控制在20 ℃左右，誤差不超過(guò)±2 ℃。合龍段F在合龍溫度內(nèi)吊裝就位后，BC、EF接口采用馬板臨時(shí)固定，然后松弛扣索，保留10%左右的扣索力。在設(shè)計(jì)合龍溫度下，焊接BC、EF接口，實(shí)施正式合龍。

(4)風(fēng)撐安裝。風(fēng)撐安裝采取上下游2組纜索吊機(jī)同時(shí)吊裝。為減少扣索調(diào)整次數(shù)，加快施工進(jìn)度，同時(shí)兼顧左右拱肋的整體穩(wěn)定性，在安裝主拱圈A～E拱段期間，僅安裝對(duì)應(yīng)D節(jié)段上的1號(hào)風(fēng)撐，2號(hào)～4號(hào)風(fēng)撐暫不安裝(單拱肋安裝過(guò)程中的穩(wěn)定系數(shù)是1.9)。待主拱圈合龍段(F段)合龍并焊接(即焊接BC、EF接口)完成后，再進(jìn)行剩余2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)風(fēng)撐的對(duì)稱安裝，將兩單肋完全聯(lián)結(jié)成整體。

(5)接口焊接。焊接原則：接口焊接按照同時(shí)、對(duì)稱焊接原則。焊接整體順序：A段拱肋拱腳混凝土澆筑完畢后，安裝B段拱肋，焊接AB接口→安裝C段拱肋，BC接口采用臨時(shí)匹配件連接固定(不焊接)→安裝D段拱肋，焊接CD接口→安裝E段拱肋，焊接DE接口→安裝F段(合龍段)拱肋→同時(shí)、對(duì)稱焊接BC、EF接口。單個(gè)接口焊接順序：下管焊接→側(cè)管焊接→上管大段連接件下半圓焊接→上管大段連接件上半圓焊接→內(nèi)腹板焊接→外腹板焊接。

(6)松扣和卸扣。主拱肋合龍固定后，BC、EF接口未施焊前，采用逐級(jí)松扣的方式將扣索索力卸除。松扣順序和原則為：從跨中至拱腳兩岸對(duì)稱分索分級(jí)(單級(jí)為扣索總力的30%)松扣，各扣索放松一級(jí)，暫停20～30 min，測(cè)試拱肋各控制點(diǎn)高程、扣索索力、拱肋內(nèi)力等各項(xiàng)內(nèi)容，待各方確認(rèn)后，再進(jìn)行第二、三級(jí)放松循環(huán)。最后一級(jí)保留10%左右的扣力，暫不放松。待拱肋鋼管混凝土灌注完成且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，逐步拆除扣索。

4.3.3 測(cè)量控制

主拱肋分11段安裝，拱肋節(jié)段由下向上對(duì)稱安裝，第一節(jié)段定位時(shí)需控制節(jié)段兩端。從第二節(jié)段開始，節(jié)段下端與前一節(jié)拱段上端連接，故只需確定節(jié)段上端位置。除 A 段采用在支架上安裝外，其余均采用扣索固定。在進(jìn)行每段安裝施工時(shí)，由于受理論計(jì)算的限制，仍需對(duì)已安裝完成的各段進(jìn)行坐標(biāo)復(fù)核，并作必要的調(diào)整。

在節(jié)段拼裝過(guò)程中，因上、下主管為變徑管，且主拱為變截面構(gòu)造，不容易直接將拱的測(cè)量控制點(diǎn)設(shè)在斷面外圍的鋼管中心，根據(jù)本橋?qū)嶋H，將測(cè)量控制點(diǎn)設(shè)在鋼管上緣或內(nèi)底部。為更精確控制線形，除在每段接口端部設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)外，在每1/8處上管頂部增設(shè)控制點(diǎn)。拱肋每一節(jié)段按拼裝階段線形位置就位后，測(cè)量拱肋1/8控制點(diǎn)和上管5號(hào)點(diǎn)，用以觀測(cè)拱肋線形的變化。

4.4 拱肋焊接質(zhì)量及安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)

拱肋焊接及驗(yàn)收按《袁澤橋鋼結(jié)構(gòu)制造及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定》[8]相應(yīng)條款進(jìn)行。

帶副拱中承式菱形變截面鋼管混凝土拱橋主拱肋安裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)，除執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2000)[9]、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205—2001)[10]外，還應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn)：(1)主拱肋安裝拱度允許偏差：±10 mm；(2)拱肋安裝線形允許側(cè)偏移：10 mm；(3)主拱肋安裝跨度允許偏差：±5 mm；(4)拱圈接頭允許錯(cuò)位：2 mm；(5)風(fēng)撐安裝鋼管與拱管對(duì)中允許偏差：2 mm；(6)腹板安裝位置允許偏差：±2 mm；(7)吊桿孔位置允許偏差：±3 mm。

5 結(jié)語(yǔ)

本安裝技術(shù)對(duì)纜索吊機(jī)與扣掛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、拱肋定位、接口焊接及扣索放張等進(jìn)行了有益的探索和實(shí)踐，對(duì)類似的工程施工中具有借鑒價(jià)值。

(1)主拱肋安裝采用纜索吊裝法，主索塔和扣索塔合二為一，對(duì)于本橋該法具有安全可靠、保證工期、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。索塔基礎(chǔ)直接利用主墩承臺(tái)，節(jié)約了成本；綜合考慮左右幅地錨設(shè)置，進(jìn)行合理布置，使左右幅內(nèi)側(cè)共用一個(gè)主地錨，不但節(jié)約了成本，也減少了場(chǎng)地占用面積?？鬯鲝埨到y(tǒng)采取雙扣微調(diào)技術(shù)和利用創(chuàng)新錨固設(shè)備的同一孔道調(diào)整2束索力張拉技術(shù)，既加快了拱肋定位進(jìn)度，又減少了張拉設(shè)備(含配套工具和預(yù)埋件等)數(shù)量。

(2)通過(guò)增加輔助手段，提高了拱段安裝質(zhì)量，縮短了對(duì)接口施工周期。一是安裝拱段前，在下管底部成40°～50°焊接2塊長(zhǎng)托板(規(guī)格為400 mm×120 mm×20 mm)，內(nèi)側(cè)側(cè)管底部向內(nèi)成60°焊接1塊擋板(規(guī)格為400 mm×120 mm×20 mm))；二是安裝對(duì)接口精定位螺栓；三是進(jìn)行接口下管、側(cè)管錯(cuò)臺(tái)量調(diào)整，應(yīng)用L板與螺旋千斤頂初步調(diào)整控制在0～3 mm，并進(jìn)行錯(cuò)臺(tái)量均勻分配。

(3)由于主拱肋結(jié)構(gòu)及受力復(fù)雜，設(shè)計(jì)對(duì)安裝精度要求高，特別是A拱段安裝精度要求更高，因?yàn)殛P(guān)系到整個(gè)拱肋的安裝精度。對(duì)拱肋A段采用在支架上進(jìn)行安裝、纜索吊機(jī)吊裝就位并利用調(diào)節(jié)桁架進(jìn)行調(diào)整、精確定位，是一種比較簡(jiǎn)單、方便、有效的施工工藝。同時(shí)對(duì)拱腳管與管之間錯(cuò)位采用馬板、L板和千斤頂、烘烤等綜合措施進(jìn)行校正是行之有效的方法。對(duì)主拱肋采用纜索吊裝系統(tǒng)進(jìn)行安裝，定位難度較大，通過(guò)采用合理設(shè)計(jì)扣索、八字抗風(fēng)以及多次復(fù)測(cè)和調(diào)整已安裝段的線形、合理設(shè)計(jì)接口焊接順序和扣索放張方案，較好地達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。主拱肋安裝完畢后，經(jīng)監(jiān)控及質(zhì)檢等單位進(jìn)行檢查，拱肋線形、坐標(biāo)、焊縫及吊索受力等均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

[1] 潘壽東.無(wú)塔架纜索吊裝及單肋合龍聯(lián)合技術(shù)在鋼管混凝土拱橋拱肋安裝上的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2006(1)：57-61．

[2] 交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè)-橋涵(下冊(cè))[M].北京：人民交通出版社，1999：409-922．

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[4] 陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工[M].北京：人民交通出版社，1999：255-268．

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[6] 王庭英，金志展.鋼管混凝土橋梁鋼(管)結(jié)構(gòu)制造與安裝[M].北京：人民交通出版社，2003:505-520．

[7] 潘壽東，胡偉.無(wú)推力斜靠式系桿拱橋拱圈及吊索安裝技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(10)：23-27．

[8] 《袁澤橋鋼結(jié)構(gòu)制造及驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定》編制組.袁澤橋鋼結(jié)構(gòu)制造與驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定[Z].蕪湖：2009．

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[10] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50205—2001 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001．

InstallationTechnologyforMainArchRibofaConcrete-filledSteelTubularHalf-throughTied-archBridgewithViceArchandRhombicVariableCross-section

PAN Shou-dong

(The Third Engineering Co.， Ltd.， China Railway 16th Bureau Group， Huzhou 313000， Zhejiang Province， China)

This paper was based on the construction of main bridge of the Wuhu Yuanze Bridge， the first one in China in the form of concrete-filled steel tubular half-through tied-arch bridge with vice arch and rhombic variable cross-section. This paper expounded the installation technology of the main arch rib of this bridge， mainly including how to install the main arch rib， how to design the cable crane and buckling-anchoring system， how to design the support frame used in section A of the arch rib， how to erect the work platforms， how to achieve measurement and controlling， how to adopt welding standard and mounting dimension standard， etc.， so as to provide reference for similar projects.

tied-arch bridge consisting of concrete-filled steel tubes; being accompanied with vice arch; half-through bridge; rhombic variable cross-section; main arch rib; installation

2013-09-17；

：2013-10-11

中國(guó)鐵道建筑總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(09-26C)。

潘壽東(1964—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，1988年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，工學(xué)學(xué)士；2006年畢業(yè)于上海交通大學(xué)建筑與土木工程專業(yè)，工程碩士；E-mail：931246628@qq.com。

1004-2954(2014)06-0076-07

U448.22+5

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.06.018