曹 進(jìn)

(中鐵二局第五工程有限公司，四川成都 610091)

1 工程概況

連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)可以較同等跨度連續(xù)梁顯著降低建筑高度，同時由于拱肋的加勁作用，主梁豎向剛度有明顯提高［1］。因此，在跨越高速公路、既有鐵路、高等級航道等工程上，該種結(jié)構(gòu)已屢見不鮮。同時，其施工方法也得到了進(jìn)一步發(fā)展。隨著新的施工工法出現(xiàn)，支架法施工拱肋仍然具有其自身獨特的優(yōu)勢。如，頂推滑移法雖是新的施工工法，但其仍建立在支架法基礎(chǔ)之上。因為拱部拼裝仍需要支架的支撐。因此，對橋面少支架法結(jié)合旋轉(zhuǎn)平臺定位、卷揚機—滑輪組系統(tǒng)吊裝的施工方法進(jìn)行研究，具有實際意義。

跨西嶺互通特大橋是京福高速鐵路閩贛段重點控制工程之一。該橋位于福州市郊區(qū)，該處在建高速鐵路、既有鐵路、高速公路縱橫交錯，立交情況極其復(fù)雜。特大橋跨越福州市三環(huán)路左、右線等，主橋與公路橋斜交角度為153°，橋梁結(jié)構(gòu)采用連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)，跨度為(70+136+70)m。其立面布置如圖1所示。

主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用單箱雙室變高度箱形截面，梁高按圓曲線變化。

圖1 主橋立面布置(單位:cm)

拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。拱肋計算跨度136 m，設(shè)計矢高27.2 m，矢跨比1∶5，拱軸線采用二次拋物線，設(shè)計拱軸線方程:Y=－0.005 882x2+0.8x。拱肋于拱頂設(shè)置0.15 m預(yù)拱度，施工矢高27.35 m，施工拱軸線方程:Y=－0.005 915x2+0.804 412x，拱肋實際施工均采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋采用等高度啞鈴形截面，截面高度2.8 m，拱肋弦管直徑0.8 m，由16 mm厚的鋼板卷制而成，弦管之間用16 mm厚鋼綴板連接，拱肋弦管及綴板內(nèi)填充微膨脹混凝土，兩榀拱肋間橫向中心距12.5 m。

2 主橋總體施工方案

主橋采用“先梁后拱”的總體施工方案。連續(xù)梁采用掛籃對稱懸臂澆筑。拱部采用以橋面為工作面，搭設(shè)門型支架拼裝鋼管拱肋;然后依次灌注拱肋弦管和綴板內(nèi)混凝土;安裝、張拉吊桿;張拉主梁后期鋼索;施工橋面系;調(diào)整吊桿力到成橋設(shè)計索力。

3 拱部施工方案

3.1 施工限制條件及施工方案的選擇

3.1.1 施工限制條件

1)由于連續(xù)梁拱離地面較高，拱頂與地面高差約60 m，且主跨與三環(huán)路斜交，大型機械設(shè)備無法到達(dá)橋位和使用，鋼管拱無法從橋下直接提升并安裝。

解決方案:先施工邊跨的簡支梁，然后通過簡支梁運送拱肋及設(shè)備、材料到連續(xù)梁上。

2)由于主橋箱梁頂寬14.4 m，中支點處局部頂寬16.0 m(拱座位置)，箱梁底寬10.8 m。無法滿足大噸位吊車與運輸平車并排作業(yè)。若吊車與運輸平車前后排列，則只能起吊較短的單拱肋，且高度有限。

解決方案:采用橋面少支架法安裝拱肋，支架形式為鋼管、型鋼組成的門型拼裝支架。門型拼裝支架兼有定位和提升拱肋的作用。拱肋提升采用卷揚機—滑輪組系統(tǒng)提升。

3.1.2 施工方案比選

連續(xù)梁拱組合橋拱部的施工方法主要有轉(zhuǎn)體法、頂推滑移法［2］(近年新發(fā)展的工法)、橋面少支架法等。根據(jù)現(xiàn)場施工限制條件，拱部采用橋面少支架法的施工方案最為合理。

1)單拱肋吊裝

所謂單拱肋吊裝，是指拱肋鋼管單根單節(jié)段吊裝就位固定后，再起吊安裝橫撐，連接兩單拱肋為一個整體。其優(yōu)點是吊裝重量輕，采用吊車等起重機械即可完成;其缺點是單拱肋穩(wěn)定性差，高空焊接工作量大。該種方法適用于跨度較小和拱肋節(jié)段劃分較短的鋼管拱橋，如計算跨度96 m的滬寧高速鐵路跨高速公路特大橋下承式系桿拱橋［3］。

2)雙拱肋吊裝

所謂雙拱肋吊裝，是指拱肋鋼管分段后，2個單肋鋼管先與橫撐(或臨時橫撐)在拼裝胎架上連接，然后采用起吊系統(tǒng)吊裝就位固定。其優(yōu)點是吊裝時的整體穩(wěn)定性好，高空焊接工作量較小;其缺點是起吊重量較重，需要較復(fù)雜的起吊系統(tǒng)吊裝。該種方法適用于拱肋節(jié)段劃分較長、跨度較大的鋼管拱橋。

綜上所述，該連續(xù)梁拱組合橋的拱部施工采用橋面少支架法，吊裝采用單拱肋和雙拱肋相結(jié)合的施工方案。起吊系統(tǒng)采用卷揚機—滑輪組系統(tǒng)起吊。

3.2 鋼管拱安裝關(guān)鍵施工技術(shù)及要求

3.2.1 拱肋節(jié)段劃分

拱肋節(jié)段劃分應(yīng)綜合考慮各方面的因素，如:橫撐的位置、吊桿的位置、門型拼裝支架的位置、起吊時拱肋的運動軌跡等。根據(jù)以上幾點，拱肋加工時分為13個節(jié)段(不含預(yù)埋管段，節(jié)段最長13.83 m，最大13.279 t)，拱肋吊裝分為 7個節(jié)段(節(jié)段最長28.91 m，最大83.1 t)。

3.2.2 支架系統(tǒng)設(shè)計與搭設(shè)

1)支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

胎架、門型拼裝支架直接立于橋面上，與預(yù)埋鋼板焊接。支架采用鋼管、型鋼焊接而成，設(shè)置纜風(fēng)繩。在鋼管立柱正下方的箱梁頂板和底板間搭設(shè)鋼管支撐，保護箱梁頂板不被破壞。卷揚機—滑輪組系統(tǒng)在支架橫梁頂設(shè)置滑輪組吊點，并設(shè)限位裝置;在橋面上預(yù)埋圓鋼轉(zhuǎn)向拉環(huán);卷揚機布置在邊跨拱座附近的橋面上?？傮w布置圖見圖2。

圖2 門型拼裝支架總體布置(單位:cm)

吊裝節(jié)段起吊到位后，需要支撐點固定拱肋的位置。因此，采用一個可在支架的立柱上旋轉(zhuǎn)的定位平臺固定拱肋，即拱肋定位平臺。定位平臺采用鋼管、工字鋼等型鋼焊接而成。

2)支架搭設(shè)

胎架采用在地面加工焊接成整體后，吊裝至梁面與預(yù)埋鋼板焊接，同時對胎架進(jìn)行全封閉，防止焊渣掉落到高速公路上。門型拼裝支架的立柱鋼管采用分段安裝，吊車起吊，螺栓連接。桁架剪刀撐在地面加工焊接成整體后，隨著立柱鋼管的升高，及時與鋼管焊接成整體，以保證安裝過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。定位平臺在鋼管立柱安裝前即套在立柱上，并臨時固定。起吊系統(tǒng)在支架安裝完成后，再進(jìn)行安裝。

3.2.3 拱肋組拼

拱肋加工節(jié)段在胎架上組拼成吊裝節(jié)段，并根據(jù)吊裝節(jié)段自身的穩(wěn)定性，判斷是否需要增加臨時橫撐。本橋吊裝節(jié)段起吊時都能滿足自身穩(wěn)定要求，因此不需要增設(shè)臨時橫撐。

3.2.4 拱肋安裝

1)節(jié)段吊裝

吊裝節(jié)段采用支架雙肋提升就位。在拱節(jié)段檢查驗收合格后，安裝吊帶，采用卷揚機吊裝提升。提升至設(shè)計位置后，將拱肋的提升力釋放一部分由定位平臺承擔(dān)(旋轉(zhuǎn)定位平臺至拱肋軸線垂直方向)。測量組對拱肋標(biāo)高及軸線進(jìn)行觀測，在線性滿足設(shè)計及規(guī)范要求后，焊接吊裝節(jié)段的接口，完成吊裝。

2)合龍段就位

為保證順利起吊就位，合龍段的端頭上、下弦管，做成上短下長的形式，且在主弦管上兩端設(shè)置嵌補段。嵌補段加工時，加長10 cm的預(yù)留量。為保證合龍精度，采用臨時定位角鋼將合龍段與已安裝完成的節(jié)段焊接起來，以保證無應(yīng)力施焊。合龍時，要求在溫度比較穩(wěn)定的時段進(jìn)行焊接。鋼管拱合龍后，即可拆除拱肋與門型拼裝支架的連接，然后測量拱肋的線形與設(shè)計線形吻合情況，拱肋安裝完成。

拱肋安裝完成后，采用頂升灌注法［4-5］澆筑鋼管及腹板內(nèi)混凝土。最后施工吊桿和索力調(diào)整，使橋梁線形和索力達(dá)到設(shè)計要求。

4 內(nèi)力及線形監(jiān)測

鋼管拱受力較為復(fù)雜，因此在施工過程中對鋼管拱結(jié)構(gòu)進(jìn)行適時監(jiān)控，再根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對施工過程中的控制參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整是完全必要的。通過監(jiān)測，該鋼管拱的線形及內(nèi)力與設(shè)計吻合較好，沒有出現(xiàn)大的偏差。

5 結(jié)語

本橋采用橋面少支架法結(jié)合卷揚機—滑輪組起吊系統(tǒng)安裝鋼管拱的施工方案，很好地解決了受跨高速公路限制而產(chǎn)生的鋼管拱無法垂直運輸、大型機械設(shè)備無法到達(dá)橋位和使用的施工難題，順利地實現(xiàn)了安全、質(zhì)量和工期目標(biāo)。同時，也為同類工程的施工提供了經(jīng)驗。

［1］王法武．京杭運河特大橋連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．鐵道勘察，2012(3):78-81．

［2］潘念，李承君．連續(xù)梁鋼管拱異位拼裝整體頂推分析與施工［J］．鐵道建筑，2011(5):25-27．

［3］張全文，陶紹均．滬寧高速鐵路下承式系桿拱橋鋼管拱肋施工［J］．路基工程，2011(6):119-123．

［4］丁靖．鋼管混凝土拱橋混凝土頂升施工工藝［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(10):93-94．

［5］江正榮，朱國梁．簡明施工計算手冊［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005．