谈钢箱提篮拱桥拱肋架设施工技术

陈卫华

(北京铁研建设监理有限责任公司，北京　102600)

谈钢箱提篮拱桥拱肋架设施工技术

陈卫华

(北京铁研建设监理有限责任公司，北京102600)

摘要:以新建南广铁路西江特大桥为例，从拱肋节段制造、预埋段安装等方面，阐述了桥梁拱肋拼装架设中采取的控制措施，探讨了跨中合龙施工中的技术要点，并对无支架缆索吊装施工进行了分析，确保该桥的成桥线形及受力满足设计要求。

关键词:拱肋，合龙施工，缆索吊装

1　工程概况

新建南广铁路肇庆西江特大桥主桥采用主跨450 m中承式钢箱提篮拱桥，拱肋为变高度钢箱结构;拱肋安装采用320 t缆索吊机节段悬臂拼装、跨中合龙施工方案，其拱肋合龙施工过程中遇到拱肋刚度大、横向扭转调整难、扣锚索对拱肋标高调节力度有限、合龙口临时锁定施工难度大、合龙点多等技术难题。经过现场监控测量和理论计算分析，采用对拱肋合龙口提前配切、利用扣锚索对合龙口坐标进行精确调整、连续精确测量合龙口尺寸并对合龙段进行配切、利用码板进行合龙口临时锁定等措施实现了拱肋跨中高精度合龙。

施工过程中，考虑到缆索吊机工作范围的限制，拱肋起始四个节段采用500 t浮吊安装，其余节段均采用缆索吊机安装完成。由于拱肋单个节段重量大，拱肋除合龙段节段采用双榀起吊外，其余节段均采用单榀起吊，为了保证拱肋安装过程中结构的受力安全要求，并节约工期，拱肋安装采用两岸对称、上游超前下游两个节段安装，直至全部节段安装完成，最后进行跨中合龙段安装，西江特大桥主桥布置见图1。

图1　西江特大桥主桥布置（单位：cm）

2　拱肋拼装架设控制措施

为保证成桥后线形和受力与设计状态一致，在拱肋拼装架设过程中，采取了多项控制措施。

2.1拱肋节段制造精度控制措施

该桥拱肋采用了“6 +1”的半长线法制造工艺，在型钢平台上进行拱肋制造，采用空间放样、焊接变形控制等技术，确保杆件结构的长、宽、高及对角线误差均在±3 mm以内，使其精度满足设计及现场施工要求。

2.2预埋段安装定位措施

拱肋预埋段是拱肋的起始节段，埋置于拱座内，其尺寸为12 m(长)×5.1 m(宽)×15.1 m(高)。预埋段安装精度直接关系到后续节段的安装精度，对拱肋成桥线形起关键性作用。在起始节段吊装到定位支架上后，通过设置在支架上的12台千斤顶进行准确定位，当起始节段杆件的空间姿态满足精度要求后与定位架焊接成整体并再次测量复核，确保起始节段准确定位。

2.3阶段线形调整措施

拱肋每安装3个节段进行一次线形精确调整，当线形满足精度要求后进行临时锚固并进行此状态下的空间姿态测量(复核杆件的定位精度，当误差超出精度要求时，重新调整，直到满足要求)，然后进行扣、锚索分级张拉和杆件间焊接及高强螺栓连接施工，最后调索以精确调整拱肋空间线形。当架设到横撑位置时，除进行以上调整外，利用横撑的横向调节功能，对拱肋进行内倾角调整，使其空间姿态进一步满足此阶段的监控计算要求。

2.4合龙施工控制措施

为了保证拱肋能够安全、顺利地合龙，在拱肋两侧节段扣、锚索张拉后，做好各项合龙准备工作，并做好合龙点的变位分析。通过调整扣索索力，将合龙点位移初步调整到位。在拱肋两侧节段拼装后，同步精确测量两岸拱肋的内倾角，并通过后续节段吊装逐步调整合龙段两侧节段的内倾角，使合龙口两侧的拱肋内倾角差值在容许范围内。在合龙段与其两侧节段间的螺纹钢筋连接后，利用倒链对拉拱顶、腹板、拱底合龙口两侧的耳座，并在20 t千斤顶的辅助下，调整合龙段与其两侧节段间的竖向及横桥向相对位置，进行精确对位，待温度降至合龙温度范围内时，控制焊缝宽度，快速将合龙段与其两侧节段间的连接件临时锁定，完成该桥高精度无应力合龙。悬臂拼装方案见图2。

图2　“缆索吊机+扣挂法”悬臂拼装方案示意图（单位：m）

3　跨中合龙施工要点

3.1拱肋刚度大

西江特大桥主桥拱肋为变高度钢箱结构，拱脚至拱顶拱肋高度为15.1 m～9.1 m。拱肋为陀螺形截面，拱肋上翼缘板宽5.1 m，下翼缘板宽3.1 m，其中顶底板厚50 mm，中间水平板厚20 mm，腹板厚24 mm;为了保证各板件的局部稳定，拱肋各板在箱内采用T形肋加劲。受到拱肋的截面结构形式以及拱肋间的横撑影响，使得拱肋的整体刚度很大，以至在外力作用下很难使得拱肋整体产生较大的变形。

3.2扣锚索对拱肋标高调整力度有限

根据施工设计，在拱肋吊装过程中，拱肋每个节段设置两束扣锚索，且采用一次张拉到位;拱肋安装至合龙段两侧节段后，只能通过张拉合龙段两侧节段上的2束扣锚索对合龙口进行调整，调节力度有限。

3.3合龙口临时锁定施工难度大

受温度变化影响，拱肋将产生较大的收缩和膨胀变形，使得合龙口的尺寸变化较大;在合龙段精确对位完成后，需要在合龙时间和合龙温度内将合龙口临时锁定，以消除合龙口在温差作用下的变形，此项工序现场施工难度大。

3.4合龙精度要求高

经过设计、监控和施工单位的充分讨论，认为只有实现精确合龙，才能保证拱肋的整体线形，因此在合龙口坐标控制上，顺桥向要求与设计坐标相差不大于20 mm，横桥向和竖向要求与设计坐标相差不大于10 mm，两侧对应拱肋相对坐标在横向和竖向上要求均不大于5 mm，且焊缝要求不大于20 mm。

4　无支架缆索吊装

施工中主要临时设施包括缆索吊装系统、临时索斜拉扣挂系统、侧向缆风系统等。缆索吊装系统主要承担安装节段的起吊和空中运输，一般采用固定式索塔，塔顶布置双组缆索，每组缆索具备独立工作能力，双组联合吊装提高起吊能力。塔顶索鞍可根据吊装需要采用固定式或横向移动式，横移式能够有效拓展缆索吊机横向起吊范围和起吊能力，灵活性较强，具有明显的技术经济优势。缆索吊机承载索一般采用密封式钢丝索，提高承载能力和使用耐久性;临时塔架一般采用万能杆件，当索塔承高度较高、荷载较大时，可采用钢管或钢管与杆件的组合，形成组合式索塔，以提高技术经济性。为提高缆索吊装系统中多台起重或牵引卷扬机操作的同步性和微量调整，部分工程已经开始应用PLC技术和视频、索力监控技术，同时缆索吊装系统安全性也得到很大提高。

临时斜拉索扣挂系统一般采用预应力钢绞线扣挂体系，为悬臂拼装过程中的拱节段提供弹性支承，保证节段在施工阶段的临时稳定和空间位置满足要求。扣挂体系主要由扣索塔架、扣索、锚索、扣点、锚碇、扣锚索调整装置等组成。其中扣索塔架作为主要承载结构，一般利用缆索吊装系统中塔架，实现“吊塔、扣塔合一”。其中的吊装系统布置在塔架顶部，扣挂系统布置在其下方，两部分之间的塔架可通过铰接方式进行连接，以减少塔架索锚固区的变形和位移;也可将索塔架底部与基础间进行固结，同时增加塔架上部前后索锚固系统，以加强塔顶位移控制。扣锚索支承塔也可根据需要单独设置，一般采用万能杆件进行拼装，塔架锚固区采用型钢结构，根据扣索、后锚索的布置方式、索力大小以及张拉要求进行单独设计。

扣索和后锚索采用高强度低松弛钢绞线。扣锚索均应设置防振措施。

扣锚索张拉采用千斤顶，按对称、均衡、分级加载的方式在塔架上进行，保持塔架偏移量处于控制范围之内。侧向缆风索根据地形进行布置，目的是为拱肋节段提供横向稳定支撑，提高结构施工阶段的横向稳定性。

5　结语

新建南广铁路西江特大桥钢箱提篮拱架设采用“缆索吊机+扣挂法”悬臂拼装方案，该桥拱肋拼装、架设线形精度要求高，为了配合拱肋拼装、架设，确保该桥最终成桥线形及内力符合设计要求，采用扣缆塔合建的缆索吊机方案，并研制了吊耳、扣索扣点、锚索锚点、临时连接件等辅助结构临时设施。在拱肋的制造、拼装及架设阶段，采取了多项线形调整控制措施，合龙过程中则采取扣索索力调整合龙温度控制等多项措施。

参考文献:

［1］汪芳进.新建南广铁路西江特大桥钢箱提篮拱架设方案比选［J］.桥梁建设，2013，3( 6) :5-7.

［2］刘中奇.大跨径钢箱提篮拱桥施工控制技术［J］.公路工程，2009( 3) :90-91.

［3］卿三惠.高速铁路施工技术(桥梁分册)［M］.北京:中国铁道出版社，2013.

Discussion on the construction technology of steel box basket arch bridge arch rib erection

Chen Weihua
( Beijing Tieyan Construction Supervision Limited Liability Company，Beijing 102600，China)

Abstract:Taking the new south Canton railway Xijiang super bridge as an example，from the arch rib section manufacture，embedded section installation and other aspects，this paper elaborated the used control measures in bridge arch rib assembled erection，discussed the technical key points in mid-span closure construction，and analyzed the non-bracket cable hoisting construction，ensured the bridging linear and force of bridge meet the design requirements.

Key words:arch rib，final closure construction，cable hoisting

作者简介:陈卫华(1980-)，男，工程师

收稿日期:2015-11-26

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0182-02

中图分类号:U445

文献标识码:A