广州珠江工程建设监理有限公司 广东 510095
摘要：某项目车行桥外倾式非对称钢拱桥的拱肋安装施工，根据车行桥的特点，阐述了“双栈桥+高空胎架、高空提升吊装”的施工方案、实践证明，此施工方法施工便捷，在此指导下，为今后同类型的桥梁提供良好的借鉴经验。无论是在施工安全、施工进度还是成本控制上，都具有相当大的优势。
关键词：外倾式钢拱肋；安装技术
一、前言
（一）桥型简介
外倾式双肋拱桥是近年来在国内外兴起的一 种新型拱桥形式，其两根拱肋不是内倾，而是外 倾，且不加横撑，形成一种蝶形拱，比如英国的蝴 蝶桥、罗瑟海斯隧道桥、日本的森林桥等。这种结 构造型独特、优美，富有艺术美感，但从结构受力 来看，则没有平行肋和x形肋拱合理，因此其施工 与结构的造价都要有很大的提高。国外出现的蝶 形拱桥，许多是在人行桥、自行车桥或小跨径小规 模的车行桥中出现的。由于其标志性的建筑造型 价值，近来蝶形拱开始在一些大跨度的城市标志 性桥梁中采用。
（二）工程概况
某项目的车行桥采用的是外倾式非对称拱桥，且形似彩凤飞舞，故名为“凤翔桥”，是区域内地标性的建筑。其中车行桥桥梁长231m,宽度为25.6m，拱肋和钢箱梁为钢结构。左右幅拱肋前后交错且分别向外旋转18°及16°。桥梁跨径组成为75.5m+100m+55.5m，左右幅拱肋跨径分别为155.5m和175.5m，面内矢高54.641m，矢跨比为1/3.212。车行桥接线道路长249m，道路工程占地32260m2，本工程抗震设防烈度为7度。
二、方案比选
根据本工程特点以及以往类似工程经验，针对本工程钢拱肋和钢箱梁可选用的施工方法主要有四种：
（一）缆索吊装+扣索施工法
通过缆索系统吊装钢拱肋和钢箱梁，钢拱肋和钢箱梁下部无需搭设支撑架体系。在河两岸搭设塔架，用做缆索系统的支承结构，缆索系统由主索、起重索、牵引索、结索、扣索、分索器等组成，缆索通过塔架顶部的索鞍与地面地锚锚固，利用缆索系统对钢拱肋和钢箱梁进行吊装， 采用该施工方法，可以不用搭设安装支架，可以最大程度地减少水文条件对施工的影响，同时上部结构施工时具有快速、高效、安全、可靠性高等优点。
本施工方法较适用于跨度及高度、拱肋对称的桥梁钢结构安装，本车行桥左右拱肋不对称，且拱肋间无横梁连接；塔架和地锚的设置位置可能影响施工场地外市政道路的通行，因此本项目不适用采用缆绳吊装+扣索施工法。
（二）船吊安装
搭设钢箱梁和钢拱肋安装支架，采用浮船吊作为吊装设备在水面进行构建吊装，按先钢箱梁，后钢拱肋的顺序进行构件吊装，该施工方法无需搭设施工栈桥，水面以上作业不需要大型起重设备。一般的江河常用此种施工方法，但本工程所处位置河道较窄、常年水位较低，大型浮吊船无法进入，因此本项目不适用采用船吊安装。
（三）支撑栈桥与高位胎架，高空原位安装
沿桥长度方向设置一座栈桥，作为钢箱梁的安装支承栈桥，同时也是吊装拱肋与钢箱梁的履带吊行走的栈桥，钢拱肋和钢箱梁的提升、就位采用大吨位履带吊。所有构件的就位吊装，可利用在支承栈桥上设拖运运输车，将构件从两端桥头送到吊钩下方，见图1-1。
此方法可以使施工现场具有两个工作面，提高工效，但大型履带吊在栈桥上行走及吊装作业对栈桥安全性、稳定性要求极高，施工安全形势较为不利，因此不推荐采用此种安装方法。
（四）双栈桥+高空胎架、高空提升吊装
拱肋的安装，采用 “双栈桥+高位胎架，高空原位安装工艺”，沿桥中心线搭设一钢箱梁安装栈桥，沿钢拱肋投影线搭设钢拱肋安装栈桥，作为钢拱肋运输通道，栈桥上搭设高空胎架，在胎架顶设置液压提升装置提升安装钢拱肋，桥面钢箱梁的安装则采用桥面下设钢管支承桩，从桥一端将钢箱梁分段运送到安装位置，钢拱肋和钢箱梁在栈桥上的运输均通过大吨位电动平板车沿设置的轨道运送，见图1-2、图1-3。
本施工方法同施工方法一、二、三相比较，有以下优点：
1、不用安装大型塔架；
2、钢拱肋和钢箱梁在栈桥上的运输和提升均无需采用履带吊，提高机械施工安全系数；
3、由于栈桥仅作为构件运输通道，施工安全性有保障；
4、钢拱肋和钢箱梁可以同时施工，有多个工作面，有利于施工进度的保证。
综合比较以上四种施工方案，本工程选择施工方法四，即“双栈桥+高空胎架、分段提升高空对接”这一技术可靠且可操作性强的技术方案。
三、安装支撑体系
（一）运输通道
在陆地上（0-40.5m），运输道路采用混凝土路面，并在其上面铺设P43钢轨供电动平车走行；钢箱梁运输进场吊装位置为（40.5-56m）；1#墩前后（56-86.5m）采用C20混凝土条形基础，采用φ529x8钢管桩作为立柱搭设栈桥，桩纵向间距5-6m，横梁采用双拼40工字钢，纵梁采用45工字钢，分配梁采用20号工字钢，间距30cm作为桥面系；水中运输通道（86.5-231m）采用φ529x8钢管桩作持力桩，桩纵向间距6m，横向间距4.5m；横梁采用双拼40工字钢，纵梁采用45工字钢，分配梁采用20号工字钢，间距30cm作为桥面系。桥面设置P43钢轨轨道供电动平车运输钢箱梁，运输栈桥宽6.0m，沿桥梁纵向布置两条，并在其上面铺设P43钢轨供电动平车走行；水中（1-3#）采用φ529x10钢管桩作持力桩，打入河床直至中风化花岗岩基岩顶，拱肋运输线路运输栈桥跨度为5-9m，标准宽度6m，横向桩间距250+250cm，加宽段横向桩间距不大于250cm，桩顶设双40a工字钢横梁，横梁上铺设45a工字钢纵梁，纵梁顶焊接20a工字钢@30cm次横梁形成桥面系，上铺设电动平车运输轨道运输钢拱肋到安装位置，钢拱肋支运输通道做法详附图-12《钢拱肋支撑体系平面图、立面图》、附图-13《钢拱肋支撑体系大样图》。
钢箱梁、钢拱肋运输道路铺设效果见图1-4。
（二）钢箱梁支撑体系
钢箱梁安装支架采用φ300×8mm钢管立柱，立柱高200cm，立柱横向间距940cm，纵向间距200cm，立柱顶下50cm处设立柱纵横连接，纵向连接采用L75×5mm角钢，横向连接采用【20槽钢，立柱底支撑在钢箱梁运输栈桥纵梁或扩大基础上，立柱底支撑在栈桥次横梁密布工20a工字钢上，钢板上焊δ=10mm钢板加劲板，支架下部受力体系为运输栈桥。全部支架安装完成后，铺设运输轨道P43钢轨。
图1-4 钢桥运输通道铺设示意图
（三）钢拱肋支撑体系
钢拱肋采用布设在墩式支架顶连续千斤顶提升到设计位置，支撑在墩式支架鞍座上，墩式支架截面500*500cm，高度10-61.4m，高于45m墩式支架为增大横向刚度，下部12.5m范围内截面为15*5m，墩式支架立柱采用φ426×10mm螺旋管，纵横斜设单肢L160×10mm角钢连接系，层高5m，鞍座横梁下设2根56a工字钢纵梁支撑鞍座横梁，鞍座横梁采用3根63a工字钢并排焊接而成，墩式支架顶设2根56a工字钢墩顶纵梁支撑拱肋吊梁，吊梁为双拼440mm高H型钢，吊梁上安放连续千斤顶，墩式支架水中段立柱底焊接在栈桥螺旋管桩基上、陆地段立柱打入土中直至中风化花岗岩基岩顶；高于20m支墩每20m左右设φ28mm钢丝绳缆风于立柱上，缆风与立柱夹角不小于60°，支架安装完成后，安装提升系统及拱肋鞍座。提升系统采用液压连续提升千斤顶，计算机控制液压提升技术采用柔性钢绞线和刚性立柱支承，提升器集群，计算机控制，液压提升原理，将钢拱肋提升到预定高度安装就位。此技术可实现大吨位、大跨度、大面积的超大型构件超高空整体提升。
液压提升技术的核心设备是采用计算机控制，全自动完成升降、负载平衡、姿态校正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等多种功能，是集机、电、液、传感器、计算机和控制论于一体的现代化先进设备。
液压提升技术具有以下特点：
（1）通过提升设备扩展组合，提升重量、跨度、面积不受限制；
（2）采用柔性索具，只要有合理的承重吊点，提升高度不受限制；
（3）提升器锚具具有逆向运动自锁性，使提升过程十分安全，并且构件可在提升过程中的任意位置长期可靠锁定；
（4）设备体积小，自重轻，承载能力大，特别适宜于狭小空间进行大吨位构件提升；
（5）设备自动化程度高，操作方便灵活，安全性好，可靠性高，适应面广，通用性强。
液压提升提升过程中，不但可以控制构件的运动姿态和应力分布，还可以让结构构件在空中长期滞留和进行微动调节，实现空中对接，完成人力和现有设备难以完成的施工任务，使大型构件的起重安装过程简便快捷，安全可靠。
三、钢拱肋及钢箱梁安装
（一）钢拱肋安装
计图中对拱肋分段为：左侧拱肋14段，右侧拱肋15段，共29段，最大节段重145.6t，最大节段长27m，最大矢高约5m，为了满足公路运输需要，经协商将拱肋分为：左侧拱肋17段，右侧拱肋19段，共36段。
钢拱肋从工厂用汽车运输到现场0#~1#墩位间后，矮处拱肋用150吨履带吊安装，其它段拱肋利用施工好的栈桥运输通道，用电动轨道平车运输到安装位置，借用搭好的安装支架作为提升架提升到安装位置进行安装。
（二）钢箱梁安装
设计图中对钢箱梁分段为58段，所有分段长度为桥身横断面宽度即25.6m，除M7（分段宽度为5.5m）、M8（分段宽度为5.5m）、M9a（分段宽度为5m）、M9b（分段宽度为3m）四个节段外每个节段宽度为4m；端横梁最大重量389.5t，除端横梁外最大节段重60.9t，节段最小重量36.8t。M7、M8（又称端横梁段）节段运输尺寸超宽、超长公路运输无法进行。因此，经协商，在工厂内拼装、拼装后解体，散件运至施工现场后进行整体拼装焊接。
钢箱梁从工厂用汽车运输到现场，利用搭设好运输通道，用同步电动轨道运梁平车运输到安装位置，再用三向千斤顶将钢梁从运梁平车上卸下放到搭设好的支架上，并调整纵向、横向及高程位置就位进行安装。
当钢箱梁从0轴、3轴相向焊接到合拢口时，对合拢口位置观测并进行精确测量，用三向千斤顶（见图5-1）进行精确调整定位。
钢箱拱工地焊接顺序，安排2名焊工，均匀分布，同时进行焊接。
主拱的工地对接接头采用陶质衬垫CO2气体保护焊单面焊双面成形工艺进行焊接；主拱腹板的工地对接接头采用CO2气体保护焊双面对称施焊的工艺进行焊接
五、结论
通过以上方法对钢拱肋、钢箱梁安装技术的优化，取得了较好的成功过，根据上实测结果的分析可知：
1、在通过桥梁拱肋安装的完成后，通过检测，左、右拱的横向偏移平均值5.7mm，最大值7mm，竖向偏移平均值7.0mm，最大值9mm，完全符合设计及规范的要求，证明“双栈桥+高空胎架、高空提升吊装”的该方案可行，此指导下，为今后同类型的桥梁提供良好的借鉴经验。
参考文献
[1]《非对称外倾式钢箱拱桥结构与施工》（作者：黄日金、孙剑飞）
[2]《南宁外倾式非对称钢筋肋拱桥稳定性研究》（作者：郑洁）
作者简介
袁景荣，男，1966年生，毕业于南方冶金学院，注册监理工程师。
论文作者:袁景荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：栈桥论文; 工字钢论文; 立柱论文; 横梁论文; 支架论文; 高空论文; 构件论文; 《基层建设》2018年第5期论文;