中铁大桥局集团第五工程有限公司 江西九江 332001
摘要：云南大瑞铁路澜沧江特大桥，采用二次竖转方案进行合龙，因其地处“V”字型山谷上，部分地区山体垂直度达到90°，特殊的地理条件要求其拱肋的拼装采用沿山体卧拼的方式进行，本文结合实际工程重点介绍了特殊地理条件下钢管拱肋的施工工艺，可为同类地质条件和复杂山区地形下拱桥施工提供参考和借鉴。
关键词：拱肋拼装；精度控制；工艺；安全防护；
1 工程概况：
新建铁路大理至瑞丽线（大保段）澜沧江特大桥，位于云南省大理州永平县杉阳镇岩洞村和保山市水寨乡平坡村之间的澜沧江上，该桥地处云贵高原西缘，横断山脉南段的滇西纵谷地带，该区域山体高耸挺拔，地势险峻，河谷深切，水流湍急，河谷呈“V”型，当地6月-10月为雨季，11月-次年5月为风级。
澜沧江特大桥是云南省新建铁路大瑞线大保段控制性工程，全长528.1m，拱肋结构重量为5500t，为主跨342m上承式劲性骨架钢筋混凝土提篮拱桥。
2 方案概况
拱肋构件为散件进场，为便于现场安装，采用在预拼场地拼装成单个吊装单元，再通过两岸的缆索吊机吊装，拱脚及拱肋1/4处设置转铰，由于“V”型山谷地理位置的限制，拱肋采用沿山体设置拼装支架卧拼的方式进行逐段拼装，拱肋与拱肋之间采用“先栓接定位，后焊接连接”的方式。
3 拱肋卧拼支架结构计算
3.1 设计荷载：
1）结构自重；
2）拱肋自重；
3）风荷载：风速v=28.4m/s；
4）施工荷载：2.5 kN/m²；
3.2 结构设计说明：
卧拼支架采用钢管+分配梁+垫座的结构形式，钢管底部采用法兰螺栓与拉压杆和山体连接。
3.3 结构模型说明：
计算荷载说明：
（1）结构各杆件利用有限元软件建立模型，强度计算荷载组合为：结构自重+拱肋自重+风荷载+施工荷载；刚度计算荷载组合为：结构自重+拱肋自重，计算模型见图2；
拱肋结构采用逐段拼装施工，结构自重由软件自动生成，风荷载按照实际计算结果并考虑各杆件之间的阻挡系数，添加到相应位置上，施工荷载按照实际添加，支架基础与拉压杆连接位置添加铰接约束。
（2）计算结果应力图3：
模型计算结果中，各杆件正应力为110MPa，剪应力为37MPa，组合应力为127MPa，小于Q235B材质组合应力极限187MPa，由此可见，拼装支架结构满足要求。
4 钢管拱结构拼装施工：
拱肋的拼装工作主要有钢管拱、腹杆、平联的拼装、高拴施拧、线型测量及调整、焊接等四个阶段。
4.1 组拼
拱肋各杆件均按照设计编号注明，吊运及安装均按照安装顺序进行。由于组拼场地受限，上、下弦杆组拼采用1+1、分两岸、上下游、上下弦的方式，在组拼场专门的节点组拼胎架上进行（腹杆单独吊运安装）。胎架采用长12米，高1米的HW500×200型钢设置。
根据钢管拱节点的划分，满足拼装及吊装要求，上弦杆采用仰式（节点板朝上）组拼，下弦杆采用卧式（节点板朝下）组拼。
根据连接方式，组拼单元（即吊装单元）有以下几种：
1）2根上弦管或下弦管和平联组成一吊装单元。
2）每根腹杆为一吊装单元。
3）每道横撑2根上弦管或下弦管和平联组成一吊装单元，横撑的每根腹杆为一吊装单元。
4）中间转铰上、下部分（包括支腿、铰座、支腿钢管）各为一吊装单元。
两岸拱肋上、下弦分别采用整体拼装方式，全桥共包括大理岸30个散拼节段（含中间铰合拢段）+保山岸30个散拼节段（含中间铰合拢段）+1个跨中合拢段，共61个节段（上、下游按1个节段计算），单根弦管最大长度11.499米，吊装单元最重达29.52t。
.2 吊装：
由组拼场组拼好的钢管拱肋构件经检查认可合格后，即可按拼装顺序先后利用80t缆索吊机进行安装，其安装顺序应符合设计要求，并考虑下列因素：
1）吊机的类型、运用方法、起吊能力及最大吊距。
2）构件的运送方法。
3）先装构件不得妨碍后装构件的安装和吊机的运行。
4）长杆件不得处于悬臂状态，应尽快形成闭合三角形，形成稳定的几何体系。
5）拼装拱肋骨架时应两侧对称进行，防止偏载的不利影响。
拱肋拼装过程中注意事项：
1）拱肋安装前，应对已拼装拱肋进行复测，误差在允许偏差内方可安装。
2）拱肋弦管在一节段4根钢管间的平联及腹杆均连接，精确定位并形成了稳定结构体系以后再进行焊接，以免焊件受热变形，增大节段各部尺寸误差，降低安装精度。拱肋弦管焊接前采用冲钉和粗制螺栓定位，总数不得少于孔数的1/3，其中冲钉不得多于2/3，孔眼较少的部位，冲钉和粗制螺栓总数不少于6个或全部孔眼插入冲钉或粗制螺栓。
3）螺栓施拧应从栓群中心向四周进行，以利板束压平及减少螺栓之间的相互影响。
4）拱肋分段安装过程中，每完成一段应测量控制节点位置和标高，如不符合要求时应进行校正，竖拼时节段安装坐标要考虑拱肋自重引起的位移值。拱肋构件组拼允许偏差应满足相关规范要求。
4.3 线型测量：
根据主拱弦管的节段划分，通过计算机三维放样，得到每个分段两端检查点的空间坐标，在施工过程中严格按给定的坐标进行测量定位，保证该桥的线型达到设计要求，满足该桥型高精度合拢的施工目标。每一节段拱肋安装完成之后，均须对其线型定位进行测量，测量偏差超过设计允许范围，须对拱肋空间位置进行调整，满足设计要求后，先采用辅助措施固定，然后再焊接各管口连接位置，最后进行下节段的拼装工作。
4.4 拱肋焊接：
针对本桥的特点，在工厂进行多项焊接工艺评定试验，得到了一系列最佳的焊接参数，并根据焊接工艺评定结果进行施焊。在每节段拱肋焊接完成之后，须对所施焊缝进行检测，本桥委托第三方检测机构，确保焊缝质量满足设计要求。
5 工程控制要点：
澜沧江特大桥工程主要难点和重点在地形险要，临时结构多，施工难度大，精度控制要求高。
针对地形险要，临时结构多，主要控制措施为增加技术把关环节，强化现场施工管理。
针对精度要求高，主要控制措施为对所有施工使用的仪器和仪表，必须按计量要求定期到指定单位进行校定，满足精度要求后，方可使用；拼装过程中，各节点的高强度螺栓终拧进度不得落后拼装部位两个大节点，上、下平联、横向联结系不得落后三个大节点；严格按照设计坐标作为控制标准，在每节段安装后均对其钢管拱线型进行测量和调整，在线型满足设计要求的情况下方可进行下一节段的拼装。
6 安全风险控制：
澜沧江特大桥地处“V”字型山谷上，部分地区山体垂直度达到90°，地势险峻，危岩落石、岩堆分布密集，且钢管拱肋采用山体卧拼，拼装过程中拱肋结构及施工人员、机具的安全存在巨大的风险；每年分为风季和雨季，全年有一半时间存在六级风，施工风险大；大临结构及机械吊装作业多，因周边场地限制，本桥构件须多次转运，且拱肋吊运及安装均通过80t缆索吊机进行，吊装风险大；高空作业多，“V”字型山谷的特殊地质条件决定了高空作业量大，所以高空安全防护为本桥的重点。
风险控制措施：
1）沿山体边坡设置防护带，增加防护网，清除危岩落石。
2）建立气象日志，六级风时间段停止作业，尽量采取场地拼装，减少高空作业和吊装，备齐各类吊装机械的缆风等，自备发电机组，解决短期生产用电问题。
3）严格规范吊装操作规程，要求各类吊装作业者持证上岗，定期检查各类大型临时结构及电气设施，确保使用安全。
4）按照高空作业要求对作业工人进行各类体检，确保不适宜高处作业病症人员，不得从事高处工作，且要求各作业人员持证上岗，增加防护网、安全带等各类高空平台防护，规范拼装平台、防护栏杆，并设置上下爬梯，确保有防护措施，禁止交叉作业。
5）做好各类施工应急预案，确保突发情况下及时、有序、有效的处理问题。
7 结论
1）拱肋拼装，结构安全，安装迅速，线形控制精度高，后期拱肋合龙精度在1cm以内。
2）该拱肋施工期间无任何安全事故发生，有效控制了安全风险，确保了施工顺利，为企业带来了巨大的经济效益，为相似地质和环境下工程提供参考和借鉴。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准《钢结构设计规范》，GB 50017-2003
[2] 中华人民共和国行业标准《铁路桥梁钢结构设计规范》，TB 10002.2-2005
[3] 周水兴.《路桥施工计算手册》北京：人民交通出版社，2001.5
论文作者:焦小军
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
标签：澜沧江论文; 结构论文; 荷载论文; 钢管论文; 山体论文; 自重论文; 节点论文; 《基层建设》2016年第33期论文;