客运专线(76+160+76)m连续梁拱拱肋架设施工技术

李红英

(中铁十四局集团 第二工程有限公司，山东 泰安 271000)

梁拱组合桥是将主要承受压力的拱肋和主要承受弯矩的梁组合起来共同承受荷载，使拱和梁在受力方面的优点得以充分发挥的桥型。下承式连续梁拱以其兼有拱桥较大的跨越能力、系杆承担拱脚水平推力的优点以及连续梁具有的良好的动力性能，适合于非山区跨路或者通航水道的桥梁，特别适应于承受较大竖向荷载的大跨度铁路桥梁，目前在铁路上的应用开始逐渐增多。

1 工程概况

广深港客运专线沙湾水道特大桥在DK028+655—DK028+969处跨越骝岗涌水道，并与东涌车站相临近。为满足桥下通航净空要求，并尽量降低沙湾水道特大桥及东涌车站轨面高程，主跨采用(76+160+76)m预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。连续梁标准宽度14.2 m，单箱双室结构，C55高性能混凝土。拱肋采用钢管混凝土结构，计算跨度L=160.0 m，设计矢高f=32.0 m，矢跨比 f/L=1/5，拱轴线采用二次抛物线，拱肋截面为高度3.0 m的等高度哑铃形，拱肋弦管直径φ1.0 m，由厚δ=16 mm的钢板卷制而成，弦管之间用δ=16 mm厚钢缀板连接，拱肋弦管及缀板内填充微膨胀混凝土，两榀拱肋间横向中心距11.8 m，设9道横撑，横撑由4根φ450 mm×12 mm主钢管和32根φ250 mm×10 mm钢管组成空间桁架结构，钢管内部不填混凝土。连续梁拱结构见图1。

2 连续梁拱总体施工方案

图1 (76+160+76)m连续梁拱立面示意

连续梁拱采用“先梁后拱”的施工方法，连续梁采用挂篮悬臂浇筑，主梁合龙后，主拱肋采用钢管矮支架在桥面上拼装成两个半拱，两个半拱通过竖转到位、空中合龙实现主拱肋的安装就位。464#墩半拱竖转角度为 20.1°，465#墩半拱竖转角度为 16.5°。

3 拱肋拼装架设工艺流程

钢管拱肋拼装架设的工艺流程如图2。

图2 钢管拱肋安装架设工艺流程

4 拱肋拼装架设体系设计

4.1 拱胎支架

在钢管节段焊接部位搭设拱胎支架作为钢管拼装平台，拱胎支架体系采用钢管支架，每个支架有4根主受力竖杆组成格构柱，竖杆采用φ325 mm×10 mm钢管，横杆采用 φ168 mm×6 mm钢管，斜撑采用 φ160 mm×6 mm钢管，全桥共设11个支架，中间支架为两半拱共用支架。

拱胎支架顶部在拱肋支点位置两横杆上平放2根25#槽钢，上面横放有2根25#槽钢口对口焊制的槽钢盒子，精确调整拱肋高程时，在槽钢盒子上垫相应厚度的钢板，拱肋的横向定位采用现场量取拱肋与支架立柱间的距离，切割相应长度的φ10 mm×4 mm钢管焊接支撑。拱胎支架结构及布置见图3。

4.2 竖转系统

竖转体系由拱肋、索塔、竖转铰、扣索及锚点、锚碇、缆风索等组成，见图4。

4.2.1 索塔设计

在464#墩和465#墩拱脚处分别设2个索塔，2个索塔的横向中心距为11.8 m，索塔高度为45.6 m。每个索塔采用8片贝雷杆件拼成，贝雷结构高度36.0 m，平面尺寸为1.50 m×3.32 m，两塔架间在顶部和中部设2道横联，横联由 φ219 mm×7 mm钢管和 φ168 mm×6 mm钢管组成。塔柱为消除竖转过程中索塔底部的弯矩，索塔底部与连续梁连接部位采用铰接方式，对索塔底部进行了锥形桁架结构设计，采用φ325 mm×10 mm钢管内填C50混凝土，以利于铰座的安装。

图3 拱胎支架结构示意(单位:m)

图4 竖转系统立面

4.2.2 扣索及锚点设计

在每个半拱上设置2组扣索，扣索均采用φj15.24的钢绞线。465#墩半拱第1、2组扣索前端分别锚于主拱肋上距索塔中心41 m、68 m处，均采用8φj15.24钢绞线。464#墩半拱第1、2组扣索前端分别锚于主拱肋上距索塔中心 47.0m、75.5m处，分别采用10φj15.24、18φj15.24钢绞线。前锚点采用钢板制作成抱箍吊耳，直接抱于拱肋弦管上，避免了吊耳与拱肋钢管的焊接，扣索与吊耳之间采用特殊设计的连接器连接。如图5所示。

4.2.3 锚碇及背索

锚碇设置于463#和467#墩的承台基础上，背索采用φj15.24的钢绞线，后锚点设计见图6所示。每个承台设置3个锚碇，锚碇采用钢筋混凝土牛腿，牛腿钢筋预埋在承台中，牛腿斜面上并排安装3 I56工字钢做锚梁，后锚梁张拉区范围内布设4块2 cm厚加强抗剪钢板，后锚采用挤压P型锚具，张拉端采用夹片锚。

图5 前锚点结构示意

图6 锚碇结构示意

5 关键施工工艺

5.1 拱肋拼装工艺

除拱脚预埋段和跨中的合龙段外，将主拱肋划分为13个节段在专业钢结构厂家事先制作完成，由运梁车将拱肋节段运送至待安装部位，从拱脚开始逐段进行拼装焊接。节段就位时，用2台50 t吊车起吊，通过缆风绳、手拉葫芦慢慢调整拱肋的空中姿态，移至接头处，通过手拉葫芦逐步调整接头的高度和位置，使其与先前安装节段(或预埋段)接头处对接。测量拱肋端头处的高程及轴线位置，通过导链精确调整拱肋线形、高程达标后，在拱胎支架的纵向槽钢上横向放置25#槽钢盒子以及相应厚度的钢板作为垫块，精调到位后将垫块和槽钢盒子焊接在支撑平台上，防止松吊后垫块产生微小滑动。拱肋横向偏位调整到位后，根据现场量取拱肋与支架立柱间的距离，切割相应长度的φ10 mm×4 mm钢管焊接支撑。支撑牢固后，慢慢放松吊点，使拱肋完全由支架支撑。

钢管固定好位置后，焊接人员站在支架平台及拱肋或吊篮上对接头进行焊接，焊接的标准同拱肋节段的焊接标准，接头焊接好后，用超声波或X射线进行检测，合格后拆除临时连接的型钢杆件。同岸两个同一吊装段肋间横撑安装时，其横向距离的有效控制通过千斤顶调位及现场切割等措施实现。

5.2 竖转施工工艺

索塔顶部用工字钢设置张拉工作平台，拱肋上的2组扣索通过锚梁孔分别连到塔顶连续千斤顶上。连续千斤顶上锚油缸伸缸时，上锚油缸利用钢绞线锚片的自锁原理紧紧夹住钢绞线，而下锚油缸的钢绞线锚片松开，张拉、提升钢绞线一次，使主拱肋竖转一个角度，连续千斤顶上锚油缸开始伸缸，使荷载转换到下锚油缸上，这时连续千斤顶上锚油缸的钢绞线锚片松开，如此反复，可将主拱肋竖转至要求位置。根据各个工况下计算得到的1#、2#扣索索力值按对应比例通过控制油压来完成同步控制。

竖转开始前，解除主拱肋与支架的所有联结，清除主拱肋上的所有杂物，根据计算张拉锚索实现塔架向地锚方向预偏，认真检查竖转张拉、提升系统的工作情况。人工控制完成连续千斤顶的第一个行程，使半拱脱离拱架，静停24 h，检查整个竖转体系各重要部位有无异常现象，再竖转至设计高程。竖转过程中不间断观察、测量主拱肋的变形、受力情况。

5.3 合龙段施工

两半拱竖转到位后，通过扣索调整拱肋高程和拱轴线，调整到位后进行合龙段的安装。合龙段长1 m，两侧与第三节段前端弦管间各留400 mm空隙，在空隙处的主弦管内安设临时法兰盘。用吊车吊装合龙段，对接法兰盘，安装花篮螺栓，微调螺栓使法兰盘之间无缝隙后，焊接法兰盘，利用花篮螺杆调整拱轴线形及内力。达到设计要求的内力及拱顶高程后，补接400 mm短弦管实施焊接，完成拱顶永久合龙。解除扣索，补焊转铰处的弦管，用混凝土封铰。

6 结论

连续梁拱在建成的桥面上进行钢管拱肋的架设，钢管拱采用矮支架拼装、竖向转体合龙到位的施工技术。经实践证明，该施工方法在技术上可行，经济上合理，安全性能可靠，并且避免了高空作业，施工速度快，为以后类似工程的施工提供了借鉴。该桥拱肋的顺利合龙，标志着我国自行设计、施工的时速350 km高速铁路大跨度连续梁拱组合结构的施工达到了国际先进水平。

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