中交二航局四分公司 安徽芜湖
摘要：本文结合新津河大桥钢拱施工安装的经验，重点介绍了施工技术中拱脚的安装及螺杆张拉、吊杆的安装及张拉等重要工序的施工技术，为以后类似的工程提供参考。
关键词：钢拱；螺杆张拉；吊杆施工；吊杆监控
1、工程概况
新津河大桥属于汕头东部城市经济带的工程，汕头东部城市经济带位于汕头市北岸东部沿海地带规划范围西起海湾大桥，东至澄海莱芜，全长12.5公里，规划面积24.25平方公里。新津河大桥主桥为（67+118+67）m三跨梁拱组合桥，钢拱位于主桥主跨上，由开叉对称中拱与2个左右对称的边拱组成，拱肋采用内倾拱面，拱面与竖直面夹角为6.875°，形成提篮拱造型。全桥两幅桥共四片拱肋，两片拱肋之间用三道 X 形状的横撑进行连接。拱肋采用变截面矩形钢箱加劲梁断面，拱肋与拱座固结。拱肋拱轴线方程为二次抛物线，计算跨径为116m，拱轴线矢高为21.1m，矢跨比为1/5.5，边拱拱轴线方程为Y=20-0.0062984X2，中拱拱轴线方程为Y=19.666-0.006191 X2。
2、钢拱的结构构造
设计钢拱节段的划分中拱共划分24个拱段，边拱共划分26个拱段，横撑共划分12个拱段，共62个节段（除拱脚）。拱肋均采用封闭式矩形变截面钢箱拱。
3、主要的施工技术
3.1拱肋支架的设计及安装
新津河大桥主桥为梁拱组合桥，采用“先梁后拱”施工工艺，箱梁合龙后，在主跨梁面搭设拱肋施工支架作为拱肋安装的临时支撑结构。该拱肋施工支架主要由立柱、联系撑、三角托架、横梁等部件组成，通过预埋件与箱梁连接。立柱采用Ф630×8mm钢管和Ф820×10mm钢管，联系撑采用2I25a、2I14 型钢，三角托架由2I25a型钢焊接，横梁采用HM588×300型钢。施工支架采用割除钢垫块卸载。
安装过程中钢管立柱垂直度通过“十字交叉”法严格控制，保证垂直度偏差不大于1%且小于20mm。每排钢管立柱安装到位后，及时安装Φ630×8mm钢管平联，2I25a或2I14型钢斜撑，以增加立柱的稳定性。钢管桩管节拼装定位应在专门台架上进行，管节对口应保持在同一轴线上进行，单面坡口焊拼装接长。钢管桩对接处须采用与钢管桩同厚度的加劲板加固，劲板尺寸30mm×200mm，沿周边布置4块。
安装完成后要进行测量监控，检验支架的变形量，在变形量可控合格后进行焊接工装。
3.2拱肋施工安装技术
3.2.1首节段拱肋安装
拱肋首节安装拱脚BA/ZA节段，由于拱脚是整个拱肋的受力支撑体系，必须要的对首节段进行尺寸及质量检验，合格后进行精确测量定位，在定位过程中在拱脚定位支架上焊接限位块，利用千斤顶移位确保其定位准确无误。拱脚节段安装完成后进行拱座混凝土的施工。
3.2.2拱脚螺杆张拉
在拱脚混凝土强度达到75%时进行拱脚螺杆张拉，由于拱脚节段空间狭小，螺杆到拱肋腹板的净距不足5cm，必须采用张拉接长杆将拱脚螺杆接长至拱脚节段外进行张拉。张拉扁担梁直接安装在拱脚节段上；拱脚螺杆张拉，要求按照设计要求对称张拉，一次张拉到位。螺杆张拉完成后，螺母、止退螺母、带螺纹的螺杆表面涂聚氨酯面漆进行防护，待面漆充分干燥，安装气密防护罩。如下图张拉示意图：
张拉扁担及拱脚支撑验算
1）扁担梁计算
（1.4的荷载分项系数）
满足要求。
2）拱脚支撑计算
由于拱脚螺杆张拉扁担直接作用在拱脚节段上，所以需要对拱脚节段的应力进行验算。采用midas进行建模计算，拱肋节段采用板单元进行模拟。计算结果如下图所示。根据计算结果可得：最大应力83MPa<295MPa（Q345钢板的设计强度值。
注意拱脚螺杆张拉完成后才开始对拱脚节段端头进行打坡口作业。
3.2.3拱肋节段安装的测量定位
节段测量采用全站仪（免棱镜）三维坐标法进行。为减少施工风险，保证测量过程中安全，采用无棱镜测量法。预先在拱肋节段内侧腹板表面做标记点，标记点从拱肋端头偏移10cm，距离拱底板、顶板也为10cm。为防止支架等遮挡视线，另从节段端头偏移60cm及110cm增加两排备用点，
节段的测量定位主要分为两部分，一是初步定位，二是节段就位后的精确定位。初步定位时在拱肋支架上放样拱肋角点的投影轴线，设置拱肋限位板进行初步定为。精确定位时竖向及横向主要采用千斤顶调整，纵向采用手拉葫芦调整，控制拱肋的定位精度使其精度满足（轴线偏位L/6000，高程偏差±L/3000）。
3.2.4合拢节段的安装
钢拱安装到跨中时受结构自重、加工制作精度、安装误差及外界环境条件等因素的影响，合龙段存在一定的误差，需要采取措施进行调整，调整步骤如下：
（1）选择外界气温在15~25℃左右无阳光偏晒的条件下实测合龙端误差和拱肋轴线偏差。并对合拢段加工余量进行配切。
（2）在两端口施加一个横向水平力，调整轴线偏差。
（3）在两端口施加一个竖向力，调整高程偏差。
（4）合龙节段制作余量切割时，切割后应检查切割端口的平面度。
（5）合龙段吊装到指定位置后，临时匹配连接，并临时固定。
待边、中拱各节段安装完成之后，搭设横撑段支架，经检验合格后，即可组织横撑安装。
3.3吊杆施工
3.3.1 吊杆长度修正
新津河大桥主桥采用先梁后拱施工工艺，在主梁和拱肋施工均设置有预拱度以及吊杆张拉会有一定的伸长量，吊杆加工前需要对吊杆进行修正。修正如下：
其中L1—为吊杆加工长度，
L—吊杆理论长度
△L1—考虑箱梁预拱度修正值
△L2—考虑拱肋预拱度修正值
△L3—考虑吊杆张拉伸长量修正值
3.3.2 吊杆张拉
吊杆安装采用25t汽车吊进行吊装，安装完成后进行张拉。
吊杆张拉采用60t的千斤顶张拉，同一桩号的边拱吊杆和中拱吊杆同时张拉，从拱脚向拱顶对称进行，边拱吊杆初步张拉力为100kN，中拱吊杆初步张拉力为150kN。
吊杆的最终张拉力和张拉顺序根据监控指令确定，吊杆张拉采用接长杆接长，钢撑角支垫。接长杆长度需要考虑钢撑角、千斤顶高度以及工作长度。
3.3.3吊杆监控及索力调整
（1）需达到的预期要求
①从施工控制角度详细计算并提供新津河大桥各吊杆的施工张拉力张拉顺序，在体系转换期间跟踪测量各吊杆力，以得到吊杆的实测值。
②吊杆力实测值必须与相应理论计算值进行对比，以修正理论计算结果，并指导施工。
③监控吊杆的应力，并根据设计调索，使吊杆的受力等满足设计要求。
（2）吊杆力监测
监测点布置：每根吊根设置一个测点。
吊杆索力测试的准确性直接关系到拱肋内力和拱肋线形，乃至关系到施工安全，因此，在施工控制中，必须确保吊杆索力测试结果的准确性。
由于新津河大桥吊杆有长有短，对于特别短的吊杆，吊杆抗弯刚度以及支座条件将对频率法测量拉力产生一定的影响，吊杆自振频率与拉力之间的关系需要经过一定的修正，修正项可以通过理论计算得到，也可以通过标定拉力的办法确定。为了增强可靠性，采用标定拉力的办法，具体流程是：对于每一根不同类型长度的吊杆，在第一次张拉时，通过把锚索计安装于张拉端工具锚处，测量出吊杆的实际拉力；同时采用脉动法测量出吊杆的实测频率，在此基础上获得吊杆频率与拉力关系式的修正系数。在施工过程中实时监测吊杆拉力变化，同时，也能修正此类型号吊索的频率测量结果，成桥以后可用于吊杆拉力的长期监测。
采用频谱分析法对全桥斜拉及水平索力进行测试，这种方法利用临时紧固在索上的高灵敏度传感器拾取吊索在环境激振下的脉动信号，经过滤波、放大后进行谱分析，根据频谱图来确定缆索的自振频率，进而求得索力。根据对多座索结构桥梁的索力测试结果的分析，对于较长的吊索索力测试的精度可控制在±5%之内。
4、结束语
杆系混凝土钢拱虽然技术复杂、施工难度大，但其节省材料及其美观性，经常被设计所采用。本文主要论述了钢拱安装过程中比较关键的施工工序，对保证钢拱的受力方面及线性美观方面起重要作用。
参考文献：
[1]中国市政工程西南设计研究总院.中交公路规划设计院.新津河大桥上部结构（下）施工设计图纸.【R】.北京2014.9
[2]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工【M】.北京：人民交通出版社.1999
[3]王国鼎.拱桥连拱计算【M】.北京.人民交通出版社.1998
[4]建筑钢结构施工手册.【M】.北京.中国计划出版社.2002
[5]«工程建设标准强制性条文»（市政工程部分）建标【2002】99号
论文作者:马亮亮
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/6
标签：吊杆论文; 新津论文; 螺杆论文; 轴线论文; 拉力论文; 测量论文; 钢管论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;