大跨度拱桥钢拱肋吊装施工技术

余浩淼（上海市机械施工集团有限公司， 上海 200072）

1 工程概况

春申塘桥位于上海市闵行区景东路银都路北侧，跨越关港路及春申塘水闸，是春申塘河道新建的一座下承式系杆拱跨线桥梁。桥梁起点桩号 K1+921，终点桩号K2+047，跨径组合为：6×25.20+20.20+22.40+108.00+24.95+3×22.75=395(m)。设计荷载等级：城一 A 级。人群荷载取值：主桥q=2.40 kPa,引桥q=3.85 kPa。主桥由钢管混凝土拱肋、预应力混凝土系梁、预应力混凝土横梁、柔性吊杆以及整体化桥面系组成。主桥的计算跨径为 108 m 的下承式简支系杆拱。

2 钢拱肋吊装方案

2.1 吊装前准备工作

（1）轴线的交接及复测。首先将水准点埋设到建筑周边或者建筑物内部不容易被人为破坏的地方；然后根据业主提供的复核过的水准点，用全站仪进行导线的闭合测量，注意测量时需要保证视线内不能被阻挡且不能有障碍物。复测完成后，测放轴线位置与标高及定位轴线和定位标高，确保其准确。

（2）钢构件验收。钢结构在制作加工之前必须认真对加工厂进行技术交底工作，确保构件可以通过质量验收。现场构件验收主要是构件规格和数量、构件焊接的质量、油漆外观的质量、构件有无缺陷的相关检查以及出厂合格证的检查和验收。检查验收中如果有一些构件缺陷超出了规范的允许偏差范围，务必请加工厂的相关人员在现场进行修整，满足规范要求后才可以进行后续的施工吊装作业；如果缺陷太大，则需要立即返厂修复，修复完成后再进行验收工作。

（3）钢拱肋在加工完成后才可以运送到现场，并且由汽车吊拼装成一个整体，同时增压孔和排气管道必须在工厂焊接完成，不允许现场焊接。

2.2 吊装方案设计参数

（1）钢拱肋采用哑铃形断面的钢管混凝土结构，上下钢管直径 1.2 m,钢管壁厚 16 mm，拱肋钢管及腹板内空间均灌注 C50 自密实补偿收缩混凝土。拱肋矢高 21.6 m，矢跨比f/L=1/5，拱轴线为二次抛物线。主桥共设两片拱肋，拱肋之间设置 5 道一型风撑及两道 K 型风撑。

（2）拱桥拱肋钢材采用 Q390D，风撑钢材采用Q355D，技术标准应符合 GB/T 1591—2018《低合金高强度结构钢》。其他附属结构采用 Q235C，技术标准应符合GB/T 700—2006《碳素结构钢》。

（3）钢丝绳。按照施工总体方案，钢拱肋最大重量为 35.0 t，另考虑 0.5 t 附加操作平台重量，合计重量为 35.5 t。吊装钢丝绳实际需要的拉力：F=0.5(G＋吊钩)/sin60°=0.5×(355+25)/sin60=164.5(kN)。选用6×37+FC(1 870)钢丝绳，直径 40 mm。该规格钢丝绳的最小破断拉力查表得P=987 kN，安全系数K=6，由公式得：T=P/K=987/6=164.5 kN。由上式可以得出6×37+FC(1 870)钢丝绳。直径 40 mm 的钢丝绳的强度符合实际需要的强度要求，拟取定钢丝绳长度为 9 m，共 2 根。

（4）卸扣。根据钢丝绳每根最大受力F=60.6 kN,考虑1.4 倍的动力系数，164.5×1.4= 230.3(kN)。选用 25 t 卸扣。

2.3 总体吊装思路

钢拱肋吊装在主桥支撑架搭设及桥面施工完毕之后，现场安排 1 辆 100 t 汽车吊位于主桥边原有地面上安装临时支撑胎架,同时 200 t 汽车吊于地面拼装钢拱肋吊装单元，按照拱长的 1/3 为一分段，200 t 汽车吊按照先两侧、后中央的基本顺序吊装钢拱肋分段及风撑。待钢拱肋全部安装完成，并经电焊探伤、管内灌注混凝土经验收满足设计要求后，由100 t 汽车吊拆除临时支撑。

2.4 钢拱肋分段划分原则

钢拱肋必须满足现场道路交通要求，纵向分段线距跨中和支座中心＞5.0 m，同时避免出现十字焊缝、环缝，节段接头避开吊杆、横撑等部位。纵向分段以底板为标准，便于临时支架安装定位。分段点尽可能设置在钢管节段以折代曲焊缝拼接位置，减少钢管对接。在进行钢结构加工时尽可能整体制作，减少分段分块，减少现场工作量，减少运输过程中产生变形可能，以保证相关质量。

2.5 临时支撑胎架

（1）临时支撑的结构样式。需要考虑到钢拱肋每一段的重量以及现场土体的密实情况。临时支墩采用 4 根Φ609 mm δ 16 mm 钢支撑＋立柱调节段结构形式，底部采用预埋件与系梁固定。临时支墩主结构均采用Φ609 mm 钢支撑。钢支撑上增设钢管托件作为支撑顶标高调节段。

（2）临时支墩基础形式。临时支墩底部设置在系梁顶部，塔吊标准节立柱与系梁采用预埋件固定。每个立柱下预埋 4 个 16 mm×200 mm×200 mm 的预埋件，钢支撑与预埋件焊接。

（3）临时支墩体系的安装。临时支墩安装前，需要对现场进行勘测并且完成工程放线工作，确定现场的场地满足要求。然后需要综合考虑春申塘桥梁的中心点位、临时支撑体系的中心轴线和整个钢拱肋的分段吊重情况，用全站仪测量出临时支撑体系的标高以及横向坐标、纵向坐标。在安装工作开展的时候，需要在系梁桥面整体拼装制作，采用整体吊装就位的方法安装，增强临时支墩的整体稳定性。需要注意的是，安装支墩体系后需要在混凝土支墩上安置沉降观测复合点，每天安排专人进行沉降量的观测。整体支墩体系的沉降观测是很重要的环节，这是为确保临时支墩体系的稳定和安全。

2.6 钢拱分段吊装

（1）钢拱肋分段。钢拱肋分为 6 个分段，每个分段分为 3 个单元，中间钢拱肋的分段重量是 27 t，两侧的钢拱肋分段重量为 35 t。

（2）钢拱肋在运输时根据其分段长度选取车辆运输。在平板车里面预先要把临时胎架设置好，胎架支撑点必须将钢拱肋的曲线点卡死，不能有松动，防止在运送时产生晃动变形。现场的胎架采用工字钢进行提前搭设，每个钢拱肋下面放置 2～3 个胎架。现场采用 100 t 履带吊进行钢拱肋的吊装工作。考虑到现场的地质条件，春申塘桥的单根钢拱肋采取卧式焊接，并在 3 个单元的钢拱肋焊接完成后再进行吊装作业。

（3）钢拱肋吊点布置。每一个钢拱肋按一刚体简化，根据计算得到的构件重心位置，在钢拱肋上设置 2 个吊点，吊点布置依据《路桥施工计算手册》[1]曲梁两吊点计算，在离端部约 0.22L(L为弦长)，采用吊耳吊装。详细吊点及吊耳板根据软件自动计算获得，并需征得结构设计人员复核计算认可。

2.7 钢拱肋合龙

（1）温度监测。根据本工程钢拱肋合龙时机的选择（傍晚 6:00—7:00），在结构合龙施工时，需要提前观测天气状况，避免极端气候对工程质量的影响。

（2）合龙段的施工。在进行合龙段的施工作业前，应该提前复核合龙段的尺寸大小，与此同时为了整体的焊接质量，务必考虑到焊接时的温度应力以及焊接的收缩变形，以免间隙过大。合龙施工时，必须及时进行焊接作业，以确保合龙段的安全、稳定。

3 钢拱肋吊装施工质量控制

3.1 施工计划质量控制

现场需要明确熟悉质量目标，确保整个项目的质量可控性。将质量管理的职责由项目工程师落实到各个岗位上去，做到权责分明，同时要充分发挥整个项目部管理人员的主观能动性，以保证整个项目的质量要求。

3.2 施工材料质量控制

材料的质量把控是整体项目施工的重中之重。材料的选用将直接影响到项目的安全，所以在材料采购之初，就必须严格把控质量关，复试报告不合格的原材料，严禁进入施工现场。同时项目上材料员、质量员均需要提高对工程材料的质量认知工作，只有这样才能确保材料合格、工程优质。

3.3 质量保障措施

事前项目部需要组织全体人员进行图纸以及相关规范的熟悉工作，结合工程的特点、难点进行技术剖析以及工艺的深入学习。事中严格控制每个工序的施工过程，并且做好关键问题的质量处理工作，严格把控质量关。事后做好相关质量工作的评定，并且有序保存好质量资料。

4 结 语

随着技术的不断发展，桥梁结构建设项目的规模越来越大，建造过程中对大跨度钢拱肋的吊装技术要求不断提高，钢拱肋吊装方案的不断优化成为工程顺利进行的重要条件。另外，技术不断革新，工程设备改进，使得桥梁建设中大型构件的吊装变得愈发简易。此类大跨度构件的整体吊装不仅降低了成本，也缩短了工期，成为今后工程建设的发展趋势。