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摘要：向莆铁路尤溪大桥为上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥，此桥梁施工的关键点在劲性骨架拱肋的拼装，此文将对拱肋悬臂拼装方法进行详细介绍。
关键词：劲性骨架；拱肋；悬臂；拼装
1、工程概况
向莆铁路尤溪桥主桥为 1-140m 双线铁路上承式劲性骨架钢筋混凝土箱拱，拱肋为劲性骨架钢筋混凝土X型拱，拱轴线为悬链线，拱轴系数2.514，矢跨比1/4.516（平面矢高30.864m）。拱肋为劲性骨架钢筋混凝土X型拱,拱顶处拱肋中心距为5.6m, 拱脚处拱肋中心距为11.4m,拱顶内倾2.9m，其倾角为5.37°。拱肋钢骨架由8 根φ402×14mm（φ402x20mm）的无缝钢管、节点板及角钢焊接而成。
全桥单条拱肋分为13个节段，其中4个节段采用支架法施工，8个节段采用悬臂拼装法施工，1个节段为合拢段。半跨劲性骨架拱肋分段详见下图。
2、施工方法
全桥劲性骨架拼装共分两个工作面，及南岸（莆田侧）与北岸（向塘侧）工作面。每个工作面安装一台D1100-63塔吊用于拱肋吊装。塔吊标准节高度均为60米，臂长均为70米，两岸基础高差超过6米。
2.1、拱肋拼装示意图
2.2、拱肋拼装
为了保证节段的顺利对接，缩短高空作业时间，我利用CAD对每节段进行三维实体模拟，计算出其重心位置，同时确定节段吊点位置及每根钢丝绳长度，以保证拱肋吊装时吊钩在拱肋重心正上方。
2.2.1、支架法拼装节段
支架法拼装节段主要包括第一、二段中1#～6#节段，其中3#、6#节段为横撑。单节段最大吊重量19吨，为第1、2节段。施工步骤如下：
①、临时支架安装完成以后，通过测量定位使支架顶“鞍座”在纵桥向和横桥向的位置满足要求，标高为拱肋未设预拱度时的标高；
②、利用D1100-63塔吊起吊第1节段至拱肋拼装位置，通过塔吊缓慢松绳和手拉葫芦的协助，将拱肋上下弦杆伸入拱座预埋钢管中，另一端落在支架“鞍座”上；
③、测量此节段拱肋外侧上下弦杆预设控制点标高，若需调整则采用千斤顶支撑起拱肋，然后前后移动“鞍座”的方法。最后将鞍座与支架、拱肋弦杆与预埋钢管焊接在一起。
④、按照以上步骤完成第2节段拼装；
⑤、吊装横撑第3节段（1#/11#横撑）至设计里程位置，待横撑上下弦杆与拱肋内侧上下弦杆之间焊接完成以后，塔吊松钩，进行下一节段拼装；
⑥、吊装第4节段至设计位置，将拱肋上弦法兰螺栓安装到位以后，塔吊缓慢松钩将拱肋落在预设的“鞍座”上；然后按照第③步的方法进行精确定位；最后将拱肋下弦法兰对接螺栓安装到位；
⑦、重复第⑥、⑤步安装第5、6节段（第六节段为2#/10#横撑）；
⑧、安装扣锚索，并按计算的张拉控制应力张拉控锚索。张拉时必须保证上下游扣锚索同时进行，以保证扣塔的稳定。
⑨、安装第一对缆风，同时拆除鞍座，让拱肋与临时支架脱离。
2.2.2、悬臂拼装节段
每岸拱肋悬臂拼装节段共11个节段（含对应横撑），编号为7～17节段。
①、拱肋第7、8节段安装：每节段设四个吊耳，分别用单根钢丝绳和钢丝绳加手拉葫芦（10吨）连接吊钩，其中受力最大的吊耳采用单根钢丝绳。安装计算数据调整手拉葫芦链条长度，然后将拱肋吊装至拟拼装位置。通过对手拉葫芦链条长度的微调使拱肋上下弦杆对接法兰相吻合。逐一安装对接法兰高强螺栓，并用扭矩扳手对每颗螺栓进行检查。在全部满足要求后，塔吊缓慢松钩，安装扣耳分配梁及扣索，用千斤顶临时张拉扣索和锚索。按此方法先后安装第7、8节段，待此段对应横撑（第10节段即2#/10#横撑）安装完成以后，按照计算要求张拉扣索和锚索，同时调整劲性骨架标高至设计标高。
②、第10至第17节拱肋安装：悬臂节段安装的方法同上，施工过程如果遇到某个施工段内没有对应的横撑时，必须设置临时设置横向支撑后才能进行扣锚索张拉。另外悬臂拼装过程中应在设计位置及时安装缆风绳。
4.2.3、拱肋合拢段第18、19节段安装
在拱肋悬臂节段全部拼装完成以后，在随后的两天时间里的早中晚分别对拱肋各控制点进行线形观测，目的是确定拱肋合拢的最佳时间。
合拢前在两相邻节段上弦杆各设两台手拉葫芦，合拢段吊运至跨中位置后，起重绳徐徐下降，在合拢段下弦杆下降至悬臂节段的上弦杆以下2.0m时，用已安装好的葫芦将合拢段下弦杆挂住，塔吊缓慢松钩，四个手拉葫芦同时缓慢松钩，下降过程中塔吊钢丝绳受力不超过1吨，以确保合拢段不碰撞已安装段。就位以后即使安装高强螺栓及外包瓦管的焊接。最后安装合拢段横撑。
4.2.4、钢拱肋成桥装配焊接
成桥安装焊接即为主拱肋分段吊装定位、弦管接头法兰连接固定后，在各分段与分段接头处安装瓦管并进行焊接，使全部钢拱肋逐段连接成为整体，形成提篮形式钢拱肋拱桥。
瓦管焊接顺序：两岸同时同步由拱脚往拱顶对称焊接，合拢段焊接时选择当天气温最低时一次性焊接完成。
焊接严格执行经焊接工艺评定确定的焊接参数和规程。焊完后，所有焊缝必须在全长范围内进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣、焊瘤和未填满弧坑等缺陷。焊缝外观检查合格后，在焊后24小时才能进行无损检测。
4.2.5、扣锚索安装及张拉
在拼装过程中，按照施工计算要求在对应的节点安装扣索。锚索在扣塔安装完成并验收以后一次性安装到位，并保持松弛状态。扣锚索的安装过程中必须对钢绞线进行编索，保证钢绞线不缠绕在一起，并用单索顶进行预张拉，单根张拉力不超过对应钢绞线的自重。扣塔布置如下图：
所有千斤顶必须经有资质的单位进行校定，并出具校定报告，根据回归方程计算出相应吨位的油表读数。在张拉过程中，同一侧的扣索锚索必须同时张拉，以保证扣塔平衡受力。
张拉程序：0.1倍控制张拉力→控制张拉力→持荷2分钟→回油锚锭。
4.2.6、拱肋扣锚索的拆除
当拱肋对接接头焊接完成后，拆除拱肋上的所有扣索和锚索，从而完成全桥拱肋的安装。
扣锚索拆除应遵循对称、同步、缓慢、跳段的原则，即拆索顺序：5→3→1→4→2。拆除过程中，每条扣锚索分两级卸荷，第一级卸荷50%，测量观测一天，无异常情况后再卸荷剩余的50%。卸荷完成后保留扣锚索，待拱脚实体段混凝土浇筑完成后再对扣锚索进行拆除。
4.3、线形控制
4.3.1、线性控制点布置
建立测量控制网，在每节段钢管拱肋弦杆节点最高处设置测量点，作为拱肋坐标控制点。其中以靠近ф402主弦管悬臂端最近的节点作为此节段的高程控制点；在ф203横撑钢管的中线点上设置一个控制点用以测控拱肋轴线。在两个节段中间设计没有横撑的部位，采用临时设置ф203横撑钢管作为中轴线的观测。由于左右侧分开进行拼装，利用在ф402主弦管的外侧上弦管，设置观测点，临时控制单节段拼装的高程和轴线，作为临时锁定控制。同一截面处每架设一次对全部测量标尺都进行观测，拱肋轴线误差按±1mm，标高误差按±2mm进行控制。节点处控制点布置见图4.3-1。
4.3.2、施工控制要点及影响因素
在节段吊装到位后，拱肋完全由扣索及相应的对接接头稳固，以扣索的拉力和拱肋节点标高作为控制要点。拱肋轴线通过拱肋两侧的缆风绳来调整，当拱肋轴线符合要求时，锁定缆风绳。
因多组扣索受力伸缩对拱轴线线形的影响较大，控制好各扣索的张力与伸长量，才能控制好钢拱肋拱轴线线型。
选择合理焊接次序。在焊接拱肋接头瓦管时，对称布置的焊缝，采用成双的焊工对称进行焊接，这样可使各焊缝所引起的变形相抵消。
钢管拱对温度变化比较敏感，为减小温度应力对线形的影响，合拢温度设计要求为15～20℃。
由于设计拱肋横撑只在有拱上立柱的部位设置，因此在分段中若无横撑，需设临时横撑固定拱肋，以保证拱肋整体的几何尺寸和线形
5、结束语
本文虽然只介绍了此桥劲性骨架拱肋的悬臂拼装方法，但是我相信这样的施工方法可以延伸到绝大多数小跨度钢拱桥的施工方案上。另外利用塔吊进行拱肋吊装比起缆索吊的施工方法大大节约了成本，缩短了施工工期。
参考文献：
[1]《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ213-2005）；
[2]《钢管混凝土拱桥设计与施工》北京：人民交通出版社 陈宝春 主编；
[3]《桥梁施工及组织管理》（上册）北京：人民交通出版社 黄绳武 主编；
[4]《桥梁工程》（上册）北京：人民交通出版社 范立础 主编；
[5]《公路桥涵设计手册》拱桥（下册）北京：人民交通出版社 顾安邦 孙国柱 主编；
[5]《向莆铁路尤溪大桥实施性施工组织设计》
论文作者:杜华
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/21
标签：悬臂论文; 塔吊论文; 骨架论文; 标高论文; 轴线论文; 下弦论文; 支架论文; 《基层建设》2016年第34期论文;