摘要：结合新白广城际铁路跨广汕公路大桥1-96m简支拱桥工程实例，通过对采用先梁后拱法施工城区大跨简支拱桥的方案进行优化，深入研究拱肋的安装方法，就拱肋现场拼装与吊装就位的施工工艺进行了详细的介绍。对类似工程的施工具有一定的借鉴和指导意义。
关键词：简支拱；先梁后拱；拱肋；现场拼装；吊装就位
随着我国铁路建设事业的不断发展与深入，铁路线路经过区域日趋复杂，特殊桥梁结构形式日益增多。简支拱桥的施工也越来越多，拱肋的安装工艺也不断成熟。如何控制好拱肋的安装精度，必须从每个细节着手，拱肋安装作为其中关键工序，对桥梁设计建造理念的实现起至关重要的作用。
1 工程概况
跨广汕公路大桥地处广州市黄埔区九龙镇的镇龙村附近。1-96m简支拱桥两侧主墩分别为1#、2#墩。线路与广汕公路夹角为101°主桥设计纵坡为0‰，位于直线上。系梁全长98.5m，计算跨径96m。上部结构系梁为现浇预应力混凝土箱梁，梁高2.5m，总宽度为17m。拱肋采用哑铃型钢管混凝土截面，上下两钢管中心距1.5m，拱肋截面高2.5m，横桥向内倾8度设置，呈提篮式样，拱肋中心间距9.925m。吊杆布置采用PES（FD）7-121平行镀锌高强钢丝束，钢丝采用低应力高强环氧喷涂钢丝。
该桥采用先梁后拱的法施工，在完成系梁浇筑、张拉、压浆施工后进行钢管拱的安装。系梁分三段施工，先施工中间A节段，然后施工两端B节段，拱脚与B节段一起浇筑。本文主要介绍钢管拱的安装工艺，包括拱脚安装。
2、钢管拱安装流程及拱肋分段情况
2.1钢管拱拱肋安装流程
钢管拱施工流程：钢管拱工厂加工制造→拱脚拱肋安装定位→拱脚、系梁施工→系梁上安装支架→钢管拱现场预拼装→逐段吊装拱肋节段及横撑至合拢。
2.2 拱肋结构及分段
为便于运输及吊装，拱肋单侧共分为9个吊装段（包含拱角），各段由若干根1.8m-2.0m长的管节嵌套焊接而成。拱肋节段分段位置必须避开钢管拱系杆安装位置。钢管拱拱肋横截面采用哑铃形结构，截面高度h=2.5m，上下钢管直径均为1.0m，厚度分20mm和16mm两种，用钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用腹板连接，腹板采用厚度20mm的钢板。每隔一段距离，在圆形钢管两腹板中间焊接拉筋固定。拱肋横截面见图2.2。
图2.2 钢管拱拱肋截面图
3、钢管拱现场预拼装
钢管拱及各类横撑在工厂集中分段加工完成后，各项指标及试拼检测合格，运送至安装现场，进行预拼装。现场应准备好合适的场地、组装平台及胎架。
平面组装要求如下：
拱肋拼装平台和胎架应安放平稳、牢固，测量定位准确，能够保证拱肋的组装精度。
应将焊接收缩余量考虑进去，并采取预防变形措施。
应考虑温度变形影响、预拱度设置等，经合理计算，修正胎架线型。
对全部加工件应检查其规格、尺寸和加工质量、数量是否符合要求，接口及沿焊缝边缘50mm范围内必须打磨清理干净。
应根据结构形式，焊接方法，确认合理的组装顺序以减少焊接变形。
为检验拱肋每节段加工尺寸是否符合拱轴线精度要求，保证拱肋拼装现场顺利进行，在现场对所有节段应进行1：1的预拼，如果场地条件限制，也要进行1／2拱肋的分段预拼，通过预拼装，对偏差较大不符合要求的构件进行修整，调整到位后安装定位插销、临时连接座和卡具，并对符合要求的拱肋节段进行编号。根据预拼装拱肋的实测值，并考虑焊接收缩、温度变形等因素的影响，在拱肋上开设吊杆孔。
4、拱脚预埋段钢管安装定位
根据拱肋坐位置，先将拱脚拱肋节段定位好，安装型钢支架，固定拱脚处拱肋。型钢支架须避开预应力管道，调整好位置后焊接固定型钢支架。拱脚钢筋类型、数量多，下料前按实际尺寸放样，以确保钢筋尺寸准确。
拱脚是拱肋线形控制的基础，拱脚处的几何尺寸、位置及拱肋钢管的轴线尺寸、横向内倾角、纵向仰角必须精确，以确保钢管拱整体的安装精度。需反复量测、检查、核对，才能正式定位。否则对钢管拱的合拢带来很大困难。另外，拱脚是与A段系梁的混凝土一起施工的，因此，在混凝土浇筑前，应将拱脚进行固定，以防其在混凝土振捣过程中移位。在浇筑混凝土时，由于该处钢筋密集，因此要制定详细的浇筑工艺，确保拱脚混凝土施工质量。
拱脚与系梁施工完成后，当混凝土达到设计强度，进行系梁张拉与压浆施工，之后开始安装钢管拱。
5、梁上安装拱肋支架
拱肋支架作为钢管拱的拼装托架，要承担钢管拱肋的大部分重量，是关键性受力结构，是保证钢管拱安装工作正常进行的关键结构，因此，拼装支架的刚度、强度和稳定性检算必须合格。
单片钢管拱肋已在工厂分为7段（除拱脚外）完成加工，两侧共14节拱肋，1节“一”字横撑、4节“K”字斜撑及其它配件。
图5 钢管拱肋拼装支架示意图
桥面上钢管立柱安装位置提前浇筑C30混凝土基础，基础尺寸长80×80cm，厚度30cm。支座上预埋16mm厚钢板，钢板下焊接L型Φ20钢筋，与梁体钢筋焊接，为确保钢管柱底座板下的混凝土密实，在钢板中间开设Φ200mm的振捣孔。钢管立柱吊装到位与预埋钢板焊接。钢管规格为Φ530×8mm，钢管材质为Q235钢。为确保钢管支架的稳定，立柱之间横桥向采用2H500×200连接；工字钢之间采用2[10扣盒形式连接。立柱纵桥向钢管之间采用Φ325×6mm连接。钢管支架的布置大样见图5。
6、钢管拱肋节段安装
6.1吊装前的准备
拱肋分段按照制作方案分为7节，拱肋最大节段吊装重量18t，横撑最大吊装重量小于13.5t，每节段拱肋、横撑需焊吊环，安装后切除并打磨平整。吊装前必须做好以下工作：
1.三台70t吊车、一台平板运输车按规定位置就位，工作状态良好。
2.拱肋节段利用桥面上预先就位的平板运输车倒运到指定位置。
3.拱肋节段存放于主跨两侧的立柱旁，起吊方便，并留出吊机位置。
4.拱肋和横撑上须在合适的位置准确焊接吊环，确定起吊用的钢丝绳长度满足要求，确保垂直起吊。
5.支架顶部的弧形托板必须准确定位，安装牢固。
6.调整拱肋标高的50t千斤顶必须有效可靠。
各项准备工作完成，确保操作人员熟悉相关的安全规程与操作指南，方可进行起吊作业。
6.2吊装过程
1.吊机伸长吊臂至指定高度，两台吊机配合起升拱肋。
2.起升到安装位置后，将拱肋下端与前段拱肋节段临时固定，再利用柱顶千斤顶调整拱肋上端，直到测量点坐标满足要求，利用柱顶托盘固定拱肋上端。
3.将安装拱肋与前段拱肋利用码板固定牢靠，上下拱圈各布置8个码板，规格为300 *150*16，保证安全后方可松钩。
4.依次安装其它拱段，钢管拱的安装应对称进行，最大不平衡安装段不超过一个节段，K型横撑、一字型横撑均随拱肋安装依次安装。待两侧拱肋均安装到合拢段时，从拱脚向拱顶对称进行线形调整，之后安装合拢节段和拱顶一字横撑。吊装图如图6.2。
图6.2 拱肋吊装现场图
6.3钢管拱合拢
钢管拱拱肋合拢节段，在工厂加工时每侧加长5cm，在合拢段安装前提前进行现场监控量测，根据量测结果及温度因素综合确定拱顶合拢节的余量切除长度。具体确定方法是：先在前一天的相同温度条件下，现场测量出合拢口的精确长度，然后对合拢节进行精确切割，并按图纸要求将切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在次日相同温度条件下进行合拢节段的安装。合拢节段安装应选择在气温在15℃~20℃之间进行，并应在其它节段拼装完成后尽快进行。
6.4拱肋拼装细节的处理
6.4.1拱肋截面钢管椭圆度处理
钢管拱在运输及存放过程中拼装节段位置钢管的外露端会出现失圆，椭圆度要求f/d小≤3/1000，现场对椭圆度的处理步骤：①检查拱肋椭圆度；②利用千斤顶及顶架处理；③及时用斜撑固定。如图6.4.1所示。
图6.4.1 图6.4.2
6.4.2拱肋拼装错台处理
拱肋节段在安装过程中不可避免会出现错台，错台要求不大于0.2倍的壁厚，现场安装对错台的处理步骤：①检查拼装节段错台量；②利用千斤顶及顶架处理；③及时用码板固定。如图6.4.2所示。
7、结论
简支拱桥上部结构拱肋安装控制不仅是本桥施工的重要环节，也是确保本桥梁施工总体建造质量的关键。通过详细的计算，周密的部署，严格的工序检查与指标监测，每个环节的精确控制，实现桥梁总体建造的安全质量目标，是该桥梁钢管拱安装技术应用的意义所在。因此当施工中发现实测值和预计值相差过大时，随即进行检查和分析，找出原因并排除问题后方可继续施工，保证质量。完成各项操作，进而有效强化桥梁整体质量水平。也提升了此类桥梁建造水平。
参考文献：
[1]铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB10002•3-2005）[S].
[2]通桥（2008）2322A-Ⅱ，无砰轨道后张法预应力混凝土简支箱梁（双线）[S].
论文作者:冯君
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/7/9
标签：钢管论文; 支架论文; 混凝土论文; 位置论文; 现场论文; 拱桥论文; 桥梁论文; 《基层建设》2018年第12期论文;