整体吊装钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术的应用研究

唐江华

摘    要：大跨拱桥建设工程中最重要的环节之一就是桥梁安装技术。正如我国学者所指出的，100m和1000m的拱桥在设计方面难度相差不大，而施工方面难度的差别就非常悬殊。根据桥梁工程具体情况选择合理、恰当的施工技术是决定桥梁工程能否安全有序实施的关键。全面、系统掌握大跨拱桥的主要施工技术特点及其控制要点，是施工技术筛选和应用的重要前提和保障。

关键词：钢管混凝土;系杆拱桥;整体吊装

1  前言

钢-混凝土组合结构由于具有诸多优点，近些年在我国得到广泛的应用。钢-混结合段是组合结构的关键部位，受力性能非常复杂，其性能决定了结构的承载能力以及安全性钢管混凝土拱桥具有造型美、跨度大、梁高低等优点，在跨越河道或现存交通设施时，既能缩短桥长，降低工程造价，又因钢管拱肋构造，体现出一定的景观效果。因此，钢管混凝土拱桥在我国公路及铁路中得到了广泛应用。

2  大跨拱桥主要施工方法

大跨拱桥建设工程中最重要的环节之一就是桥梁安装技术。正如我国学者所指出的，100m和1000m的拱桥在设计方面难度相差不大，而施工方面难度的差别就非常悬殊。根据桥梁工程具体情况选择合理、恰当的施工技术是决定桥梁工程能否安全有序实施的关键。全面、系统掌握大跨拱桥的主要施工技术特点及其控制要点，是施工技术筛选和应用的重要前提和保障。目前，国内关于大跨拱桥的主要施工方法有支架施工法、转体施工法、悬臂拼装法和缆索吊装法。

2.1  支架施工法

支架施工法是指在支架上浇筑或拼装桥梁结构的方法，具体过程包括按照拱肋设计线形施加预拱度，并据此完成支架的拼装，待支架拼装就位再进行成拱拼装和焊接的方法。支架施工法主要适用于拱肋到地面距离较小，或者桥下无水及水量较小的良好施工条件中，即对施工场地地形、地基条件等有着较高的要求，这也导致该方法适用性受到一定限制。由于该方法在实施过程中对拱肋进行分段施工，各施工段拱肋长度相对较小，可以省去大型吊装设备的应用;同时，由于支架是依据拱肋设计线形进行安装的，因此，拱桥的拱轴线可以得到较好控制。然而，较多的拱肋接头通常造成较大的焊接工作量以及较长的施工工期。

2.2  转体施工法

转体施工法是指与桥梁轴线形成一定角度搭设支架，在该位置完成澆筑或拼装后，借助滑道和转盘结构将结构整体旋转合龙就位的施工方法。该方法主要用于跨越深谷急流、通航通车不中断的大跨径的单孔或多孔桥梁施工。此外，该方法还具有材料使用率高、设备使用量少以及施工工期短等优点。转动设备与转动能力的确定是该方法的关键技术所在。在桥梁转体时，必须确保结构平衡不发生倾覆，同时还要保证锚固体系的稳定可靠。近年来，该施工方法在我国多座重要桥梁工程中得以应用，例如，张呼客运专线兴和特大桥跨张集铁路连续梁、河北保定乐凯大街南延工程转体斜拉桥母桥、周南高速公路上跨京广铁路桥体以及新成昆铁路沙坝安宁河特大桥均采用转体施工法成功合龙。

2.3  悬臂施工法

根据拱肋节段浇筑工序的不同，悬臂施工法可以分为悬臂拼装施工法和悬臂绕筑施工法，其中，悬臂拼装施工法是指将预制拱肋节段运至施工现场后由两端向跨中逐节段对称拼装的施工方法，悬臂绕筑施工法是指利用向前移动的挂篮从桥梁两端向跨中逐段浇筑混凝土直至合龙的施工方法，故通常又被称作无支架平衡伸臂法或挂篮法。悬臂施工法是一种结构自架设施工方法，避免了吊塔和缆吊系统，影响范围相对较小，且安全可靠，但该方法工期大都相对较长。

2.4  缆索吊装施工法

缆索吊装施工法是指通过由主索、扣索、吊机、扣塔、风缆索等组成的缆索吊装系统将拱肋逐段吊装到预定位置的施工方法。由于该方法是一种无支架施工方法，可以用于跨越深大峡谷或深水区时大型施工机械无法进场的拱桥施工。为了保证拱肋空中对接的准确性，通常要求对拱轴线进行高精度的线性控制，但由于该方法在具体应用过程中需要将拱肋分段处理，这就造成施工质量和进度控制难度有所增大。

3  工程案例

3.1  工程概况

金鸡达旦河大桥位于G4216华坪至丽江高速公路大理连接线（丽江段）K74+025处，为跨越达旦河及二级道路所设，是整条路线的控制性工程之一。桥位处河流为鲁地拉电站蓄水淹没区，河面宽200m左右，河水深30余米，两岸地势较陡。主桥及永胜岸引桥平面位于直线上，大理岸引桥平面位于曲线上，主桥采用下承式钢箱拱肋系杆拱，拱肋理论计算跨径265m，拱轴线为悬链线，矢高53m，矢跨比115，拱轴系数为1.3。

3.2  吊装方案

钢箱拱肋的架设采用缆索吊机悬臂拼装，千斤顶、钢绞线斜拉扣挂法固定，合龙后松扣索的施工方法。拱肋节段为单肋单节段安装。总体施工方案：在总拼场按设计要求确定的拱肋节段分段制作，并在胎架上进行预拼，预拼线型合格后将各个节段采用运梁台车运至桥位处，采用可移动索鞍式缆索吊机从永胜岸向跨中依次对称交错架设。第一段拱肋与拱座固结，拱座与支墩之间铰接。以后每扣挂一段立即与前段固接。除跨中合龙段外，每个节段均作为一个扣段，以高强度钢绞线作扣索，并利用千斤顶和锚具进行锁定。当上下游同一节段安装就位后，布设侧向缆风绳，收紧后调整线型，吊装过程中，每个节段架设完毕后，下一节段安装前均需通过扣索及缆风索来调整拱肋前端端点的空间坐标，以确保钢管拱肋的几何线形。施工至合龙段时，全面测量并调整拱肋轴线线形，选择适宜的合龙温度进行合龙施工。缆索起重系统缆索起重系统由承重主索、起吊系统、牵引系统及吊塔等组成。施工采用塔扣一体可移动索鞍式缆索吊机。

4  结束语

在新工艺和新技术的支持下，拱桥凭借其优良的受力性能和高效的材料利用率，在更大跨径和更大规模的桥梁工程建设中大量应用。然而，拱桥工程施工技术多种多样，合理的选择施工方法不仅能够确保工程建设的安全性，还是工程建设进度的重要保障。

参考文献：

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