洪 全，陳 亮，郭會國，徐 建

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司,天津市 3 00122）

非對稱系桿拱橋施工技術(shù)研究

洪 全，陳 亮，郭會國，徐 建

（天津城建設(shè)計(jì)院有限公司,天津市 3 00122）

簡要介紹了非對稱系桿拱橋的工程概況、橋梁結(jié)構(gòu)布置形式，同時(shí)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)，對本橋空間截面鋼拱肋加工技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)控制工藝和空間箱形鋼拱肋安裝工藝等橋梁施工技術(shù)進(jìn)行了簡要的論述。

空間拱軸線；三維放樣技術(shù)；空間變截面鋼拱；鋼結(jié)構(gòu)控制工藝；鋼拱肋安裝工藝；空間狹小

1 概 述

九沙大道跨運(yùn)河二通道橋梁及接線工程位于杭州市下沙開發(fā)區(qū)中心區(qū)，建成后將與西端東湖快速路相接，成為區(qū)內(nèi)一條重要的東西向主干路，連通九堡居住中心和下沙新城，同時(shí)也是下沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)部的一條重要的城市主干道。

橋梁由西側(cè)引橋、主橋及東側(cè)引橋三部分組成。橋梁修筑起點(diǎn)樁號為K0+074.790，修筑終點(diǎn)樁號為K0+464.450，總長389.66 m。橋梁工程總面積為16 036 m2。

主橋采用新穎獨(dú)特的全鋼拱橋結(jié)構(gòu)，跨徑布置為30 m+95 m+20 m，全長145 m，全寬42～50.0 m，主橋工程面積為6 754 m2。主橋橋型為三跨連續(xù)無推力拱橋，采用非對稱空間拱軸線系桿拱橋結(jié)構(gòu)，橋梁方案鳥瞰效果圖如圖1所示。

圖1 橋梁方案鳥瞰效果圖

2 橋梁結(jié)構(gòu)布置

主橋橋型為三跨連續(xù)無推力系桿拱橋，西側(cè)拱腳伸入下部基礎(chǔ)形成剛性連接，并輔以斜撐和拉桿，以消減主梁內(nèi)力和相鄰拱腳的水平力，為中承式拱橋的結(jié)構(gòu)形式；東側(cè)拱腳和橋面梁體剛接，并在主梁下設(shè)置順橋向滑動支座釋放拱橋水平力，為下承式拱橋的結(jié)構(gòu)形式，橋型布置立面圖如圖2所示。從立面看，橋梁一端為中承式結(jié)構(gòu)形式，一端為下承式結(jié)構(gòu)形式，是新型城市景觀拱橋結(jié)構(gòu)體系的一種創(chuàng)新。

橋面系采用縱橫梁結(jié)構(gòu)體系，全橋設(shè)4道主縱梁，截面形式為倒梯形箱梁。橫梁順橋向布置以2.5 m為基本間距。在主橋端部、拱梁連接及主橋連接樓梯等部位橫梁為箱形截面并相應(yīng)加強(qiáng)。

中跨拱由3道獨(dú)立的拱組成，中拱位于中央分隔帶、邊拱位于機(jī)動車道與非機(jī)動車道之間，鋼箱拱肋采用三維曲線造型。

中跨拱軸線距梁體最高約9.0 m,矢跨比約1/9，采用倒梯形箱形截面。邊跨拱軸線距梁體最高為15.75 m，矢跨比約1/5.25，在跨中位置采用2道分離的帶有圓弧形頂（底）板的小箱形截面；在接近鋼箱梁或拱腳的位置采用一道整體的帶有圓弧形頂?shù)装宓拇笙湫谓孛妗?條分離的邊拱在吊桿位置，采用箱形鋼構(gòu)件連接。

全橋共4道索面，分別位于中央的中拱和兩側(cè)的邊拱下方。吊桿順橋向間距5m，與梁體橫梁位置對應(yīng)，中拱每個(gè)索面12根吊桿，邊拱每個(gè)索面12根吊桿，全橋共計(jì)48根吊桿，橋型布置橫斷面圖如圖3所示。

3 非對稱系桿拱橋施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 空間變截面鋼拱肋加工

本橋邊拱結(jié)構(gòu)為空間異形結(jié)構(gòu)，邊拱肋既彎曲又扭曲，截面為漸變異形截面，結(jié)構(gòu)形式非常復(fù)雜，加工難度非常大。加工是采用了先進(jìn)的三維放樣技術(shù)和三維展開圖技術(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)給定的拱中線和斷面形式、預(yù)拱度值完全模擬現(xiàn)場加工形式，繪制出三維加工模型。所有橫隔板的下料尺寸全部在模型中測量完成，彎曲扭曲的頂板、底板、腹板下料尺寸都是通過模型板件制作展開圖完成下料圖，保證了下料圖紙的尺寸精確。

圖2 橋型布置立面圖

圖3 橋型布置橫斷面圖

在組裝及焊接過程中，對于鋼構(gòu)件發(fā)生形變的部位可采用火焰法矯正，在對稱構(gòu)架中軸面或中性面進(jìn)行矯正時(shí)，相鄰不同剛性的構(gòu)件，應(yīng)先矯正剛性大的構(gòu)件?；鹧娉C正時(shí)材料的被加熱溫度約為850℃（Q345qD鋼材），冷卻時(shí)不可用水激冷。熱加工時(shí)應(yīng)在赤熱狀態(tài)（900～1 000℃）下進(jìn)行，溫度下降到800℃之前結(jié)束加工，避開藍(lán)脆區(qū)（200～400℃）。矯正時(shí)不允許使用鐵錘直接錘擊矯正面，經(jīng)常校對尺寸，確定修正值。

鋼拱段分段加工完成后在工廠內(nèi)進(jìn)行整體預(yù)拼裝，中拱廠內(nèi)預(yù)拼裝照片如圖4所示。預(yù)拼裝時(shí)在工廠內(nèi)以鋼板及型鋼搭設(shè)起預(yù)拼裝胎架，模擬安裝現(xiàn)場，每段鋼拱放到工裝胎上后檢查拱肋構(gòu)件表面是否與預(yù)拼胎架緊密貼合，使用水準(zhǔn)儀測量拱肋線形，根據(jù)每節(jié)段的坐標(biāo)值對接口位置進(jìn)行調(diào)整，去除加工余量，接口調(diào)整到理論位置和尺寸后進(jìn)行下一段預(yù)拼裝，直至整條鋼拱拼裝完成。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)控制工藝

圖4 中拱廠內(nèi)預(yù)拼裝照片

鋼結(jié)構(gòu)控制工藝在本橋鋼結(jié)構(gòu)施工中尤為重要，鋼結(jié)構(gòu)部件因多采用厚板而增加了施工難度，為保證施工質(zhì)量，相應(yīng)的控制工藝也深入貫穿在鋼結(jié)構(gòu)的加工制作、現(xiàn)場安裝、檢測試驗(yàn)等工作環(huán)節(jié)之中。

在鋼結(jié)構(gòu)加工制作中，主要采用了氣割前清潔構(gòu)件表面、氣割時(shí)板材割縫懸空、氣割時(shí)利用火焰合適位置和熱裂紋問題及控制工藝、冷裂紋問題及控制工藝等技術(shù)。在鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝中，主要采用了安裝前基礎(chǔ)定位、安裝前鋼構(gòu)件檢查、安裝過程中溫差校正等技術(shù)手段加強(qiáng)安裝控制。

鋼結(jié)構(gòu)安裝校正時(shí)，在結(jié)構(gòu)形式相對簡單的鋼結(jié)構(gòu)部件安裝入位后應(yīng)及時(shí)安裝相連構(gòu)件或其他支撐構(gòu)件，組成相對穩(wěn)定的空間單元體系，以減少溫差產(chǎn)生的位移影響。

3.3 空間箱形鋼拱肋安裝工藝

本橋鋼拱箱為三維空間結(jié)構(gòu)，截面為變截面，焊接板件厚度較大，空間狹小，在加工制作和現(xiàn)場安裝兩方面都是比較困難的。

根據(jù)本橋的結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)，橋梁拱和梁的總體安裝順序，從兩側(cè)往跨中安裝的工藝，中間段的梁和拱作為合攏段。詳細(xì)的安裝工藝流程如下：安裝7#墩拱腳（邊拱1、2段）→安裝斜撐下半部分→安裝左幅邊拱3、4、5段→安裝左幅邊縱梁和中縱梁→安裝左幅橫梁和橋面板→安裝左幅邊拱6～9段→安裝右幅中縱梁和中縱梁之間的橫梁→安裝中拱和左幅風(fēng)撐→安裝右幅邊縱梁、右幅橫梁和橋面板→安裝右幅邊拱和風(fēng)撐→安裝橋面兩側(cè)的懸臂橫梁和橋面板→安裝吊桿→安裝鋼縱梁下部拉桿→完成橋梁體系轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換完成后橋梁照片如圖5所示。

本橋拱肋安裝工藝的重點(diǎn)在拱腳安裝定位、安裝支架布置、吊裝安裝、拱段定位測量與調(diào)整、安裝過程監(jiān)控和現(xiàn)場焊接。

圖5 結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換完成后橋梁照片

4 結(jié)語

本橋結(jié)構(gòu)新穎，為三跨連續(xù)無推力系桿拱橋，一端拱肋為中承式拱橋結(jié)構(gòu)形式，一端拱肋為下承式拱橋結(jié)構(gòu)形式，即一端拱腳為固定約束方式，另一端拱腳為簡支滑動約束方式，是新型城市景觀拱橋結(jié)構(gòu)體系的一種創(chuàng)新。

本文根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式和受力特點(diǎn)，對橋梁空間截面鋼拱肋加工技術(shù)、鋼結(jié)構(gòu)控制工藝和空間箱形鋼拱肋安裝工藝等橋梁施工技術(shù)進(jìn)行了簡要的論述，為類似結(jié)構(gòu)的橋梁施工提供了可供借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。

圖5 項(xiàng)目實(shí)景

與一般的平板、無梁樓板等相比，密肋樓蓋結(jié)構(gòu)的剛度大、變形小、抗震性能好，對臨江側(cè)外墻作為防洪墻的支承作用更可靠。密肋樓蓋結(jié)構(gòu)施工采用定型的模殼作為模板，在樓板底模鋪好后，直接安放模殼，經(jīng)調(diào)整、固定，再綁扎肋梁鋼筋，澆筑完混凝土后模殼也無需拆除?？捎行岣呤┕みM(jìn)度，滿足防洪結(jié)構(gòu)要在一個(gè)枯水期內(nèi)完成的要求。

本次通過密肋樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)用表明，該結(jié)構(gòu)型式對大空間，大荷載的公共建筑具有很好的適應(yīng)性，并能滿足防洪結(jié)構(gòu)對于安全穩(wěn)定性及施工工期的要求。

U448.22+5

B

1009-7716（2017）01-0107-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.031

2016-10-19

洪全（1979-），男，廣東陽春人，高級工程師，從事橋梁工程設(shè)計(jì)工作。