京台高速京杭运河特大桥施工技术

章超明

摘 要：京台高速跨韩庄运河主桥为345 m中承式钢拱桥。本文从拱座基础、主拱施工方案、扣索张拉、主拱合拢、主要节段吊装工况等方面分析该拱桥的施工技术特点，从技术上保证了施工过程质量控制和安全。

关键词：钢拱桥;施工技术;扣索张拉

1 工程概况

1.1 工程简介

京台高速枣庄段跨韩庄运河，右幅新建为京杭运河特大桥主桥采用 68+209+68 m 中承式刚性系杆钢箱拱桥，主跨拱肋理论计算跨径 209 m，拱高48 m，拱轴系数m=1.5。中跨拱肋及边拱肋均采用等截面钢箱型（2.4×3.6 m），中跨拱肋对称设置 5 道横向风撑。边跨采用变截面钢格栅构造，主纵梁标准段为箱型断面（2.4×3.2 m），次纵梁与横梁均为工字型截面（横梁梁高 2.3 m，次纵梁梁高1.2 m）。全桥主拱肋设置 16 对吊杆，吊杆纵向间隔9 m，橫桥向轴线跨距23.5 m。

1.2 整体安装方案概况

钢梁构件在场内制造，在钢箱拱、边纵梁、次纵梁、横梁及附属结构在厂内进行制造并试拼装，经长江-京杭运河等水路运输至桥位进行吊装作业。上部结构总体采用“先拱后梁，先边跨后中跨，边跨桥面钢梁散拼吊装，中跨桥面系钢梁整体拼装后分节段吊装”的施工方案。具体施工步骤如下：

（1）在15#、16#主桥墩边人工筑岛围堰未开挖之前，15#、16#桥墩承台搭设完毕后，分别50 t汽车吊拼装两侧边跨及拱肋结合段支架，支架验收合格后方可使用;（2）拱座、边跨1#～7#所有节段（含拱脚）采用360 t履带吊分别吊装以及安装扣塔预埋板及扣塔梁下支架部分;（3）对500 t浮吊工作区域进行航道清淤，确保河道深度大于浮吊的吃水阈值2.2 m;（4）采用500 t浮吊分别吊装扣塔支架剩余部分，安装扣塔重力锚及拉索，扣塔支架系统经过验收合格后方可使用;（5）采用500 t浮吊分别依次吊装8#（B）、C、D、E、F、G段（合拢段）以及风撑，从两端向中间逐段定位、逐段焊接，拱肋合龙，并完成拱肋吊杆挂索;（6）采用500 t浮吊分别依次吊装跨中桥面节段9-1#～13#，并完成吊索与桥面节段的锚固，完成主跨桥面系节段吊装，最后进行吊杆的张拉，完善桥面附属设施施工;（7）拆除临时结构。

2 工程重难点

首先工程跨越京杭运河，采取的先拱后桥施工方案，施工过程结构体系转换次数多，施工组织管理及施工控制难度大。并且拱肋及大节段纵梁吊装定位精度要求颇高，吊装作业能力是核心要求。其次是跨中桥面系大节段自重大，桥面宽，施工中必须严格控制钢梁的吊转方向。而浮吊施工受天气因素影响还较大;然后，施工组织难度大，线下钢梁要按时完成，现场支架搭设要及时，吊机要按时进场，这四个方面都直接关系到吊装作业的顺利进行。最后，钢纵梁最重的一榀为5#钢梁约101 t及拱座节段116 t，采用360 t履带吊时吊装区域地基承载力务必满足工作要求。

3 主拱方案分析

3.1 拱座工况分析

本次吊装采用360 t履带吊，施工时考虑工装支架对吊装工作的影响，在拱座吊装完成后再进行边跨支架的搭设。拱座在存梁区，与实际吊装区域距离较远，应用履带吊之前，采用平板车转场，再进行履带吊工装作业。

采用一台360 t履带吊机，采用回转半径12 m，臂长24 m，吊钩重量按5 t，钢丝绳重量2 t，吊耳重量1 t。由于拱座分上部拱座与下部拱座，下部拱座为HW型材组成，主要分析下部拱座单重为116 t。可知额定起吊能力;计算重量;负载率，履带吊满足整体吊装要求。

在拱座吊装之前，应进行拱座的预埋件及预埋支架的精准定位，特别是预埋的螺栓与预埋的支架螺栓孔的精准度的控制。在进行预埋螺栓的施工时，将厂内制造的定位孔模板套装预埋螺栓孔，经过测量定位准确后，实施预埋混凝土的浇筑。

3.2 中拱施工主要流程

采用500 t浮吊依次吊装分别依次吊装拱肋C、D、E、F、G节段（合拢段）、临时风撑以及中间横撑，利用拱肋接头的马板栓接，由底板往顶板拼接，利用扣塔拉索精确定位，中跨主拱成型后，可拆除临时结构。

3.2.1 中拱扣挂系统安装

扣塔经分段吊装，复测垂直度后可焊接固定，关键位置无损合格后，即可进行扣索的安装。

3.2.2 拉索张拉

（1）在主拱节段及重力锚端就绪后，扣索经塔顶牵引就位、查验各索长无误后，方可进行张拉。（2）扣索张拉采取逐级张拉，位移量与液压顶拉力双控的张拉技术。（3）将千斤顶置于扣塔顶部分别进行扣锁张拉。（4）每级张拉过程都需注意控制张拉力和伸长量，并监控拱肋变形量和塔偏，以便及时采取调整措施。（5）扣索张拉完毕后，须对拉索的应力值及控制节点位移进行检测，及时进行微调。

3.2.3 索力调整

C拱安装时背索（边跨）和扣索（主跨）差值不能超过100 kN。D拱安装时背索和扣索差值不能超过150 kN。E拱、F拱安装时背索和扣索差值分别不能超过200 kN。单侧节段安装时，背索和扣索平衡调整以前不得进行下个节段的安装。上下游单侧两个节段一起安装时，扣索调整平衡完毕前，起重船吊钩不得松钩。扣索钢绞线束张拉和放张根据结构布置应确保两端对称、同步分级进行。

3.3 中拱吊装工况分析

中跨施工选用500 t浮吊工况，施工时预先分析最重节段C拱吊装工况，采用浮吊吊装时，吊装采用双钩掉吊装，先吊装靠近旧桥处的拱肋，分南北岸左右对称吊装。

按拱肋C拱最不利的情况下计算， C拱重约为92 t;吊装工作半径36 m，吊装高度约77 m;吊装动载系数。采用一台500 t浮吊，采85 m杆，回转半径36 m，倾角65°，吊钩重量按5 t，钢丝绳重量2 t，吊耳重量1 t。可知额定起吊能力;计算重量;负载率，满足浮吊吊装要求。

3.4 主拱肋梁合龙

3.4.1 合龙段定位和控制

上部主拱肋节段安装时，先进行南北双侧陆岸和部分水中段拼装，最后是水上G合龙段的施工。针对合拢口的施工，须先等待双侧F段定位、施焊完工，两侧主拱C～F整体高程满足设计要求时再进行合拢口的吊装定位。依据设定的合拢时间，对合拢口两端里程、标高等数据持续观测，经比较后确定温差系数，计算出切割余量。考虑到温度影响，合拢时间选择晚上至凌晨。余量切割在存梁场完成，合拢段对接定后利用限位码板快速连接，经矫正装配后，随即固定钢码板，降低合拢口热变形量。

钢梁的安装测量，利用全站仪进行轴线、里程、标高的测控。起吊前，复核测控点的位置是否符合实际要求。对于曲线段要加密控制点。定位后，复核安装坐标是否符合规范要求。

3.4.2 合龙段划线配割

为了合拢段的顺利合龙，保证主拱合拢整体线型，合拢段划线配切如下：

（1）依据主拱的总拼线型，试拼合拢段（G）与相邻F拱段。（2）根据设计线型，以腹板距端口200 mm处为基准画合拢口的配切线。（3）根据现场测得的合拢段两端参数，结合温差、干湿性等因素，确定G拱长度并将端口的配切量切除。

3.4.3 合龙构件安装

全桥共设置2个合拢段，共计4个合拢点，合拢段起吊点的设置要确保起吊过程中主拱肋结构不变形、不扭曲。合龙流程：南北F拱施焊完毕复测上口标高，确认达到监控要求，G节段安装前应根据合龙测量数据修割合龙段的余量，然后按照先桥北侧G段（东西两端）安装→北侧合拢段焊接→桥南侧G段安装→焊接的顺序完成主拱肋梁的合龙。安装合龙前，一定要先测出在预定时间段的温度下，需要合龙的实际尺寸距离，结合现场实际可能发生的温差变化，确定合龙时机。浮吊缓慢松放钢丝绳，直至G拱两端和F拱端口初步对接，在G拱顶板设置千斤顶进行微调到位后，迅速使用临时码板将主拱肋箱型端口临时焊接固定。

4 结束语

本文主要介绍了一种中承式刚性系杆拱的施工技术，项目采用先拱后桥的安装方式，主拱通過扣挂斜拉索张拉定位，通过对关键节段的吊装工况分析，论证吊装设备的可操作性和使用安全。

参考文献：

[1]黄林峰.系杆拱桥施工技术研究[J].科技资讯，2019，17（8）：59-60.

[2]刘晓剑.拱主体钢结构施工技术研究[J].山西建筑，2018，44（12）：168-169.

[3]尚晋.中承式系杆拱桥施工控制关键技术[J].内蒙古公路与运输，2020（2）：6-10.