飞燕式梁拱组合体系钢箱系杆拱桥施工技术综述

张定方

合肥市公路管理局，安徽合肥 230000

1 工程概况

环巢湖旅游大道派河大桥是派河流域的重点控制工程。项目位于肥西县境内，距派河入巢湖口约100m，其建设对于巢湖西南岸路网的完善和功能提升、加快环巢湖旅游资源开发、加快巢湖综合治理和抗洪救灾起到至关重要的作用。派河大桥主桥采用“飞燕式梁拱组合体系”，桥跨布置（54+130+54）m，总长238m，主桥宽31m。派河规划航道等级为Ⅲ级，按单孔双向净宽110m、净高8m、上口宽96m要求执行。其中，最高通航水位（二十年一遇）为10.62m，最低通航水位为5.82m。该桥梁结构形式特点鲜明，结构体系复杂，施工存在一定的难度[1]。主桥立面布置如图1所示。

2 钢箱梁施工

图1 主桥立面布置图

2.1 主梁架设平台

2.1.1 变截面钢箱梁组焊平台

在边跨及钢箱梁变截面投影范围内搭设架设组焊平台，平台支撑桩由Φ325mm×8mm的钢管桩组成，钢管布置尺寸4.5m×4.5m。钢管桩之间使用12#槽钢连接，钢管桩顶布置Ⅰ32纵向承重梁，Ⅰ32上部布置Ⅰ25横向分配梁，纵横向刚性连接，Ⅰ25上铺10mm钢板组成。此部分平台施工，采用陆地50t履带吊配合DZ60型振动锤施工。组焊平台断面如图2所示。

图2 组焊平台纵断面图

2.1.2 主跨钢梁架设平台

跨径方向中垮预留出30m航道，向两边依次15m布置临时支墩，沿主梁横断面布置四个临时支墩，单个临时支墩布置尺寸为2m×3m，采用4根φ529钢管，且之间用12#槽钢剪刀撑连接形成格构墩柱，钢管顶设置Ⅰ32a横向承重梁，承重梁上设置4片贝雷梁，贝雷梁上铺设Ⅰ25a分配梁。

2.2 钢箱梁制造

2.2.1 制造总工艺

主桥钢结构采用厂内胎架分段加工预拼装，厂内制造总工艺：技术交底→图纸分解→制造工艺→生产准备→材料采购→材料复验→材料进厂→材料预处理→下料→焊接工艺评定→工装设备设计→专用工装制造→平板拼接→板单元制造→超声波检查→X光抽查→检验→节段拼装→焊接→超声波检查→X光抽查→节段检查→记录→预拼→接口定位→焊接→防腐处理→验收→节段编号标示→包装。

2.2.2 钢箱梁节段分段原则

（1）充分考虑钢箱梁的结构特点和整体受力的合理性，满足设计要求。

（2）公路运输能力和运输路况，市内运输限界宽度6.0m左右、长度17m、高度3.2m时可运输。

（3）施工现场吊装能力和现场允许支护占道时间和空间。

综合结构型式、现场安装，采用分段方式如下：根据钢箱梁结构特点及运输线路要求，将主桥钢箱梁沿桥长方向划分为21个大节段，每个节段沿横向又划分为几个部分，其中拱脚及楼空梁中间为板单元，两侧系梁为箱形单元，共计126个箱形吊装节段。拱圈沿拱高方向分为2×13个箱形单元，风撑分为11个箱形单元，合拢段一端留有100mm合拢余量，每个运输节段为1个吊装段（板单元据实调整）。

2.3 钢箱梁运输方式

派河大桥钢结构工程位于派河，距巢湖口200m左右，根据地理环境以及交通路况的优势，水运与公路运输均可。根据经济效益对比，公路运输方式具有较高的性价比，所以本工程采用公路运输的运输方式。

2.4 安装总体方案

箱梁安装采用先梁后拱的施工方法，即先安装架设桥面系包括主桥钢箱梁，待桥面系成型后，再安装拱圈及拱圈风撑，并同步安装锚索，精确调整索力及线型后，拆除支架及其基础。

2.5 钢箱梁工地施工

2.5.1 吊装前准备工作

本工程在11#～12#墩和13#～14#墩台间钢箱梁采用桥位散拼完成，采用一台100t（或两台50t）履带吊作业，12#与13#间钢梁采用桥面站汽车吊进行悬拼完成，采用两台100t履带吊作业。

2.5.2 吊装作业

吊装原则：依据吊车的吊装能力，在保证安全的情况下，吊车一次站位吊装两个节段，然后移位吊装另两个节段。

3 拱圈工地施工

3.1 吊装前准备工作

拱圈采用一台200t/100t汽车吊进行悬拼完成。梁段设置4个吊耳，采用200t/100t吊装，最重节段40t，考虑不均衡受力状态，单个吊耳受力≤20t。

拱圈吊装顺序：

拱肋：从两端拱脚开始向中间进行安装，最后在跨中合龙。拼装顺序：拱脚→拱肋→横撑。

临时支撑体系的搭设与吊装：

第一步：临时支墩搭设在桥面系钢拱节段连接处。第二步：吊车站位调整，并进行节段吊装。第三步：吊车在桥面两侧分别吊装。

3.2 体系转换拆除临时支架

全桥共计17对34根吊杆，吊杆采用整体挤压式环氧图层钢绞线，型号为GJ15-6；系杆为无粘结预应力钢绞线，锚具型号TWM15-19，共计8根。

4 系杆及吊杆施工

4.1 系杆施工

本桥系杆预应力筋采用Ф15.2mm环氧喷涂钢绞线外包PE护套，系杆预应力筋采用多层防腐系统，包括环氧涂层、油脂、外包PE护套等。

4.1.1 系杆备料

系杆安排在现场下料，下料时要求丈量准确，尽量减少下料误差，同时要有必要的保护措施，严防系杆环氧钢绞线PE护套受损。

钢绞线下料：①选择桥面上较宽敞的地方，把成盘的钢绞线装在放线架上，除去表面的包装带。钢绞线下料时，下面采用软木支垫，防止磨损环氧层；②丈量下料的尺寸，并在起始位置做好标记；③抽出钢绞线达到标记位置，用砂轮切割机切断钢绞线；④如果发现钢绞线PE护套有破损处，应及时进行修补，若破损严重，则应弃用此段钢绞线；⑤下料时，随时对钢绞线长度进行复查，保证下料长度准确无误；⑥下料完成后，剥除张拉端、固定端PE护套，剥除时应注意不得误伤钢绞线；⑦PE剥除后，清除两端油脂，然后对端头进行墩头处理，以供穿索牵引用。

4.1.2 系杆锚具安装

安装前，先清理锚垫板、预埋管内杂物，清理锚孔内杂物（如机加工碎屑），保持锚孔清洁无污。检查锚孔、密封板孔位是否对齐，孔位不得有错位，并用钢绞线试穿。先用吊装设备把锚具吊装到箱梁内预埋管处，然后用手动葫芦把锚具组件放入管内，并且调整到位，保持两端系杆锚具孔位平齐一致。

4.1.3 穿束

钢绞线运输到施工现场后，先按钢束设计长度下料，然后移到合适位置妥善保护。

利用人工将单根钢绞线从梁上预留孔位置穿入梁下，然后依次穿过箱梁上的系杆护套，到达系杆另一端预埋管处。将牵引器从另一端锚板锥孔穿入预埋管外，与钢绞线连接，将钢绞线牵引出锚板锥孔，当钢绞线超过锚板约130cm时，安装夹片并敲紧锚固。

穿索顺序为：从下往上。由腹板向中间依次穿索。

单根穿索时，需注意PE护套的保护，并严防钢绞线打绞、旋转、扭曲现象发生。

4.1.4 张拉准备

张拉前将千斤顶和油压表进行标定，并按标定的线性方程，计算出各种拉力下的油表读数。张拉时，油表和千斤顶应配套使用。

以设计院提供的伸长理论值为依据，校核实际测量值。偏差不得超过±6%。初次安装千斤顶、油泵时，应空运行几次，将设备及管道内的空气排出。

4.1.5 张拉

根据现场实际情况，系杆预应力施工采用4台专用顶压千斤顶进行两端对称张拉。张拉顺序为：从上往下，由腹板向中间依次张拉。张拉设备应采用智能张拉设备，以便精准监控。

4.2 吊杆施工

派河大桥吊杆索体采用6-Ф15.2mm环氧喷涂钢绞线成品索，钢绞线的公称抗拉强度为1860MPa。锚具采用GJM15-6型整体挤压工锚具，通过上下叉耳与拱上、梁上耳座连接。拱上为固定端，梁上为张拉端。索体下端设置调节套筒，可以对索体的长度进行微调。全桥共34根吊杆，主要由上下叉耳、柱销、整体挤压锚、环氧钢绞线索体、连接头、调节套筒组成。

4.2.1 吊杆施工准备

吊杆安装采用25t起重机，利用起重机起吊把吊杆叉耳提升到拱上耳板附近，插上销柱连接，因此需在桥面上布置与预留足够的施工场地及安全防护区域。吊杆在工厂备料，按图纸的设计长度生产制作好，然后编号成盘，用标签在料盘明显处注明索号、长度、根数等。

首先，千斤顶、油泵和油压表均编号、配套标定。在相应拱上耳板下的桥面区域布置合理的施工场地，并提前清理该场地内相邻作业平行施工工序所需或产生的堆放物和施工设备。根据施工工艺要求，设计、加工、施工、工装。检查每一根吊杆索上挂设的出厂合格证的长度，以便在安装吊杆索时进行位置调节。

4.2.2 吊杆施工

吊杆安装：采用吊车将成品索吊装上桥，在吊杆相应的锚固点位置放索。吊杆应在安装前集中放置，以免过多占用桥面，影响其他施工作业，避免可能的碰撞造成的吊杆成品索护杆套管表面受损。

4.2.3 吊杆调索张拉

桥面荷载先通过梁体传给吊杆，再传递给拱肋，最后传到桥墩上。由于吊杆的不同施工加载顺序会影响吊索的受力不均匀，如不进行各施工阶段吊索随时调整和现场的实时监控，会造成局部吊杆索力增大，弹性变形过大造成梁体出现损坏，直接影响拱肋线型和桥梁的使用。

5 结语

飞燕式梁拱组合体系桥梁结构特点复杂，施工难度较大，通过对环巢湖旅游大道派河大桥工程进行了系统的研究，总结了飞燕式梁拱组合体系桥梁的关键施工技术，可为我国同类桥梁工程提供相应的借鉴。