异形下承式多索面系杆拱桥施工

异形 下承式多索面系杆拱桥施工

陈炜炜

中铁四局集团有限公司 安徽合肥 230000

摘 要：近年来，随着我国经济的发展和基础设施体系的不断完善。大跨度跨河跨江大桥不断涌现。对城市桥梁的定义不仅仅是满足其功能要求，在外观设计和结构设计上也在不断优化，因此近年来涌现出一大批造型优美的城市桥梁。设计师在设计过程中也在不断探索新工艺、新工法。拱桥因其独特、优美的造型，在人们心中留下了较好的印象。下承式多索面异形系杆拱桥既具备钢梁及拱桥的优势，又避免了各自的缺点，不仅降低了造价、提升桥梁跨越能力，而且还增强了结构的稳定性，在桥梁结构领域凸显广阔的应用前景。

关键词：系杆拱桥、梁拱分离、施工技术

引言：承天大道秦淮湾大桥是一座多索面异形系杆拱桥。受汛期影响，水上作业时间短，工期节点紧，针对下承式空间多索面异形系杆拱拼装精度要求高，跨河跨堤施工受环境制约因素多，浮运吊装法、普通栈桥法适用条件受限等难题，为有效保证桥梁施工的质量、稳定性、安全性和按时完工。技术人员先后对大桥的施工方案进行探讨研究，通过一系列的方案比选、理论论证和现场实勘后，最终确定采用梁拱分离式拖拉工艺，确定方案后又多次对方案进行细化，最终制定出一套行之有效的、合理可靠的技术方案。

1工程概况

1.1工程简介

秦淮湾大桥为157m跨下承式空间多索面异形系杆拱桥，主桥为非对称拱桥，拱肋采用六边形异形钢箱拱，拱轴线采用直线、圆曲线组成。钢箱梁采用正交异形板扁平钢箱梁。钢梁全桥长 157m，标准节段钢箱梁横向分为五个箱体，跨中高度为3.03m，两端支座处非标准节段为上下双层钢箱梁跨中高度为4.532m。钢箱拱：拱肋内侧为规则矩形钢箱，外侧焊接12mm厚装饰板，形成六边形异型钢箱拱，拱轴线采用直线、圆曲线组成。

1.2施工重难点

1. 秦淮湾大桥，外部环境复杂。钢箱梁和钢拱截面尺寸大，运输条件受限且大型设备进场困难；

2. 该桥梁重量大、跨度长、造型奇异、现场环境复杂、施工安全风险高；

3. 桥梁虽然造型优美但较为奇特，但不易生产加工。钢拱肋为曲面结构，不仅后场加工难度大，安装精度也高。

4. 受汛期影响，水上作业时间短，工期紧。拼装精度要求高，跨河跨堤施工受环境制约因素多，浮运吊装法、普通栈桥法适用条件受限。

2梁拱分离施工工艺

2.1建模方案论证

(1）采用虚拟建模技术，对钢桁架构件和各种钢拱的现场虚拟施工设计进行仿真。分块设计不仅要满足施工设备和起重能力的要求，还要保证钢梁水运、陆运的条件。

(2）通过有限元计算证明装配支架的稳定性。装配支架、牵引支架、拱肋支架的设计应尽可能满足支架强度、刚度、结构稳定性等基本要求。

2.2支架安装

岸上拼装支架设置在桥位南侧，纵向采用10排、横向5组；每组由4到6根钢管组成，钢管立柱间采用槽钢连接，支架基础采用混凝土条形基础。钢管顶部采用双拼工字钢作为分配梁，分配梁上安装可调节钢管支座，钢箱梁吊装放置于钢管支座上。水中钢管支架即为双滑道结构，两条滑道共计24组支架，4根钢管组成一组支架，4根钢管间用小钢管焊接连成格构。

为保证支架承载力满足要求，钢管桩插打完成后对支架进行承载力试验、按照120%的重量进行预压。桩在加载至设计承载力120%时总下沉量控制在20mm以内，钢管桩即满足要求。

2.3钢梁安装

后场加工的钢箱梁运输至拼装场地进行原位拼装，通过汽车吊、履带吊吊至安装位置（吊装按照先中间后两侧的顺序吊装），通过调整、切配等方式将钢箱梁线型调整至拼装位置。翼缘板采用马板及斜向支撑的方式固定在钢箱梁上进行焊接，焊接采用二氧化碳气体保护焊，桥面板采用埋弧自动焊。

2.2钢梁拖拉施工

⑴施工工艺。施工采用4套连续水平千斤顶。滑块为四氟乙烯金属板。滑道与钢梁第二腹板位置对称，两侧滑道上分别设置2台200吨连续水平液压千斤顶。由计算机系统同步控制技术参数。千斤顶工作原理为前一台油缸往前行走，另一台油缸往回回缩，通过传感器两个油缸一进一缩，循环往复。

⑵拖拉注意事项。

①拖拉力的大小是根据钢梁本身自重及摩擦力的大小调节的，通过观察油表可知拖拉力，按照拖拉力的30%、70%、100%分级进行实施，拖拉力达到后停止15分钟，检查牵引系统状态，无异常后再继续拖拉，如施加到最大拖拉力时梁体仍未能移动，则应进行检查，研究调整拖拉力后方可继续。拖拉过程中对各千斤顶压力表读数进行记录，千斤顶循环拖拉时做数据对比，避免拉力突然增大或减小。

②施工过程控制：拖拉过程中因及时进行平面位置的纠偏。滑道顶标高根据梁底设计标高和预拱度确定。按照成桥后的坡度进行控制，两侧同时启动牵引千斤顶进行拖拉。

3. 过程中纠偏及精准定位。平面纠偏装置安装于滑道梁上，纠偏装置间距不大于60m，如拖拉过程中因支架问题发生沉降，应停止拖拉，查明原因，并将滑道顶起，在滑道梁和分配梁之间加塞钢板。拖拉过程中测量钢梁平面位置及高程。平面位置通过拖拉千斤顶调整，支架沉降通过支架上安装液压千斤顶调整，在距离终点还剩6m时，拖拉速度放缓，实时监控及时纠偏，当距离较小，无法用千斤顶调整时，根据偏位尺寸在限位器上焊接楔块已保证钢梁平面位置及高程位置精确。

2.3端横梁拼装施工

梁端非标准节段因尺寸与标准段相差较大无法进行拖拉，需待钢箱梁拖拉到位后通过水中支架进行原位拼装。M1、M2梁体一侧安放在盖梁上，一侧安放在水中支架上。通过浮吊由中间向两端安装。

2.4拱肋安装

拱肋支架搭设及拱肋安装分两步进行，下层拱肋支架在拖拉之前拼装完成，随钢梁一起拖拉至设计位置，拱肋用浮吊分节段吊至下层拱肋支架上，待下层拱肋安装完成后安装上层拱肋支架及拱肋。拱肋合拢段采用温度配切法，合拢段尺寸根据现场既有拱肋安装尺寸进行调整，合拢时采用临时固定装置，避免安装精度受温度变化所影响。

2.5吊杆安装及张拉

全桥共设置53根吊杆，采用PES.E成品索，16套LZM55锚具、90套LZM61锚具。吊杆安装时，采用吊车吊装，由中间向两侧对称安装。

拱肋安装结束后，拆除拱肋支架，然后根据现场实际高度制作吊杆长度，根据设计及监控指令要求，在吊杆安装后按监控指令顺序对称张拉（第一次张拉），待桥梁所有工序完成后再次张拉（二次张拉），张拉均在桥面进行。千斤顶成套配置、每套两台100t以上千斤顶，根据监控单位指令吊杆张拉需同步对称张拉，至少需配置4台100t千斤顶。

2.6支架拆除

当汛期过后，钢箱梁拖拉至桥位后即可进行岸上支架及滑道拆除，采用汽车吊先拆除滑道，然后逐排从一侧向另一侧拆除纵横梁、钢管立柱横联及钢管，最后采用汽车吊配合振动锤拔除滑道钢管桩基础。

拱肋合拢后进行拱肋支架拆除，采用浮吊先吊放在河道大堤内侧，再采用汽车吊倒运装车。

吊杆第一次张拉、调索之后进行水中支架拆除，松开滑块上方调节装置精轧螺纹钢螺母，降低滑块调节器，使梁底与支架脱空，在浮箱上焊接支架，压水下沉最大吃水位，驶入支架滑道梁下方，抽水上浮顶起滑道梁，与钢管脱离后驶出桥位，配合浮吊拆除纵横梁、滑道以及钢管桩横联，最后采用振动锤拆除水中钢管桩基础。考虑到桥梁下缘与水面间的净空高度只有7m左右，先沿水面上方50cm左右切割钢管桩，然后每拔出3m左右长度再进行切割处理，钢管桩拔不出的情况下，采用水下切割法切割钢管桩，保证通航条件。

3结束语

该技术方案具有临时设施及机械设备投入小、施工受环境条件影响小、施工工期短、施工全过程对河道影响小的特点。结合钢梁拖拉特点，拖拉轨道及支架，整体稳定性好，结构受力合理，具有便于施工、降低安全风险系数的优势。采用等重吊装模拟施工、单侧螺栓提前施拧、合龙口临时固结、快速割除等技术措施，提升拱肋合龙段施工精度及施工效率。研制了集拼装、安装、拖拉、纠偏的成套设备，形成流程化作业模式。对提高我国下承式空间多索面异形系杆拱桥施工技术水平具有较大的推动和促进作用。

参考文献：

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