东莞鸿福大桥钢管拱肋安装优化设计

吴 明，郭 斌

(中铁二局股份有限公司，四川 成都 610031)

钢管拱桥因其结构受力明确，施工方便，造型美观，跨度较大而备受桥梁界青睐。我国自1990年四川旺苍修建第一座钢管拱桥以来，近二十年来在全国各地像雨后春笋般的修建了几百座大大小小的钢管拱桥，其设计与施工技术日臻完美。

1 工程概况

东莞市鸿福路跨河大桥位于东莞市城区，为鸿福路上的一座特大桥梁，全桥从〇－6号桥台～⑤号桥台共11跨，桥梁跨径组合为5×35+2×127.2+4×35=569.4 m。主桥为127.2 m+127.2 m的下承式钢管混凝土拱桥，西引桥为5×35 m等高度预应力钢筋混凝土连续箱梁，东引桥为4×35 m等高度预应力钢筋混凝土连续箱梁。主桥自西向东跨越厚街水道巡河路、厚街水道、东莞运河及运河巡河路。全桥总长570.8 m。桥型布置如图1。

主桥桥梁结构形式采用下承式钢管混凝土系杆拱桥，计算跨径127.2 m，系杆和吊杆均采用可更换锚具。横梁间设纵向加劲梁连接，行车道板采用普通钢筋混凝土空心板先简支后连续。本桥桥面宽为32 m，两拱肋中心距为25 m。

图1 鸿福路跨河大桥桥型布置示意

2 钢管拱肋安装施工方案的比选

钢管拱桥拱肋部分的安装是该类型桥梁最难、最关键的施工工序，其安装方法直接制约着全桥的工程质量、工程成本、工期等。根据不同的地形、地理环境，钢管拱桥的拱肋一般采用有支架法(满堂支架、少支架)、无支架法(缆索吊装、悬臂拼装、劲性骨架)、转体法(竖转、平转)等施工方法进行安装，其施工方法及适用性见表1。

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本桥施工条件较为困难，施工场地狭窄，引桥两侧均为水田、鱼塘。主桥跨越东莞水道及厚街水道两条河流，不管采用何种方案，都必须至少修建一座横跨东莞水道及厚街水道两条河流的便桥以解决道路交通、材料运输问题。根据设计意图，拱肋安装前由于需平衡一部分水平推力，两侧引桥需先浇筑一半引桥长的箱梁，若按投标的施工方案采用缆索吊装、钢绞线斜拉扣挂的方案进行安装，则缆索的主跨度至少需要430 m以上，索道两边跨需占用其它标段的地段才能设置，同时主塔基础坐落在鱼塘上，基础设置较为困难，工期上也不允许，经认真讨论并结合施工现场条件、工期要求，本桥拱肋采用有支架法进行拱肋安装。

在钢管拱桥施工中，采用有支架法安装拱肋，一般多采用龙门吊机进行拱肋的吊装，支架支撑的方法进行。在本桥中，由于拱肋安装重量并不大(最重为52 t)，若采用龙门吊机进行安装，由于龙门吊机横向跨度较大(最小需34 m净宽以上)，高度较高(栈桥面上最小高度为40 m以上)，同时按吊装横梁(120 t)来设计龙门吊机，则本桥的龙门吊机非常庞大，造价昂贵，经认真比选及可行性研究，决定本桥拱肋采用栈桥平车水平运输、卷扬机结合千斤顶垂直起吊、支架支撑的方案进行安装，拱肋采用七节段安装，横梁采用千斤顶顶升的方案进行安装。

2.1 栈桥设计

栈桥纵向在上、下游拱肋中心线下双幅布置，除厚街水道通航孔最大跨径为10 m外，其余跨径均为5.3 m左右。栈桥支墩采用钢管打入桩，桩径600 mm，钢管由钢板卷制而成，钢板厚10 mm。钢管桩打入后，向管内底部填筑河沙，钢管桩顶设有封口钢板。栈桥横梁由两根45号工字钢组成，纵梁由8根I36a工字钢组成，纵梁顶面每隔1 m用10号槽钢焊成整体。然后在纵梁上铺设方木、轨枕，在轨枕上铺平车运行钢轨，构成了栈桥的整个结构，栈桥面宽为6m。

栈桥的检算属常规计算，不作赘述。

栈桥上支架安装前必须对栈桥进行静载及动载试验，试验合格后方可投入使用。

2.2 支架设计

图2 支 架

支架的检算按钢结构设计有关要求进行计算。

运梁平车设计为轨距2 m，载重量为80 t，全桥共4台。

3 实施过程

由于钢管拱肋是支承在支架上，其水平分力已由支架克服，故在安装前不必需要两侧引桥先浇筑一半引桥长的箱梁，同时拱肋可以采用逐跨安装的方法进行施工。

4 社会与经济效益

现就投标时采用的缆索吊装方案与本方案作一比较见表2。

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本桥采用平车运输、卷扬机结合千斤顶垂直起吊、支架支撑的方案进行安装比采用缆索吊装方案节省成本160万元，且不影响其它标段的施工，同时钢管拱肋安装时不必需要两侧引桥需先浇筑一半引桥长的箱梁来平衡拱肋的水平力，主、引桥可以同时施工，加上支架的拆除可在拱肋安装完成后压注钢管混凝土时进行，不影响整个工序，工期上比缆索吊装系统可快2个月以上，社会及经济效益非常显著。

［1］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

［2］JTJ041－2000公路桥涵施工技术规范［S］

［3］GB50017－2003钢结构设计规范［S］