南水北調拱橋拱肋少支架吊車安裝施工方法

□ 曾慶華（河南省水利第二工程局）

1 工程簡介

解放大道公路橋長86m，主、輔道合計寬46m。全橋共兩片拱肋，主拱肋采用鋼管混凝土空間桁架結構，拱肋中心間距為25.50m。拱肋高3.60m，寬2.00m,截面為矩形。兩片拱肋由18節分裝組合。拱肋矢跨比為1:4.25，拱肋中心高度為20.10m，拱軸線采用二次拋物線線型。兩片拱肋間共設3道橫撐，均為一字撐，以增強拱肋的抗壓穩定性。主弦鋼管內灌注微膨脹或無收縮C50混凝土，上下平聯及腹桿為鋼管結構。

單片拱肋的四根主弦鋼管規格為D800mm，其壁厚為18 mm。兩上弦及兩下弦鋼管間的平聯桿采用D450×12mm鋼管聯接，腹桿采用D350×10mm的短鋼管聯接，共同組成空間鋼桁架。全橋鋼結構安裝總重393 t。

2 施工中要解決的主要問題

2.1 鋼管混凝土拱橋拱肋的安裝架設

依據施工圖紙，鋼管拱架設，設計每片由非等長9節組成。兩端節預先埋設在設計混凝土拱腳內，其余7節，分節段吊裝空中組合的設計方案。

2.2 施工方法

查閱相關資料，結合工程現場實際情況，決定鋼管混凝土拱橋拱肋的架設，采用少支架施工法。

2.3 少支架施工法

利用臨時支架支承鋼拱肋并作為拼接平臺，吊車將鋼拱肋吊到臨時支架鋼托盤上，支架頂設置兩臺微調千斤頂,對節段標高進行微調,對稱逐段安裝,最后合龍段安裝。

3 鋼管混凝土拱橋、拱肋的架設施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

3.2 施工操作要點

3.2.1 施工準備

3.2.1.1 支架加工

支架根據拱肋分段架設高度進行尺寸設計，然后根據上部重量（包括拱肋自重和混凝土重量）進行支架受力計算。支架計算一般計算強度、剛度和穩定性。根據計算結果進行材料配置，立柱采用Φ820×10mm的螺旋鋼管，鋼管材質為A3鋼。為確保鋼管支架的穩定，鋼管之間采用［25a槽鋼、［16a槽鋼、［8槽鋼和50mm×5mm角鋼制作成桁架進行連接。支架在工廠加工成型，現場進行拼裝。

3.2.1.2 支架搭建

先進行支架基礎設計：鋼管基礎預埋件采用δ=12mm鋼板，基礎尺寸應根據現場地基承載力設計，基礎預埋件中間設置Φ450mm的振搗孔。其中立柱基礎大小為1200 mm×1200mm×400mm，采用C30混凝土。混凝土基礎局部承載力按公式（1）計算

式中:Fl—局部受壓面上作用的局部荷載或局部壓力設計值；Al—局部受壓面積；ω—荷載分布的影響系數：當局部受壓面上的荷載為均勻分布時，取ω＝1；當局部荷載為非均勻分布時(如梁、過梁等的端部支承面)，取ω＝0.75；β—混凝土局部受壓時的強度提高系數，按公式（2）計算。

復核地基承載力，若不能滿足要求，則進行基礎處理。

混凝土基礎施工完成后，立支架鋼管，鋼管在工廠按現場高度定長加工，鋼管立柱之間的連接槽鋼在現場地面拼接完成，形成人字形，鋼管和桁架均采用50 t汽車吊整體吊裝，鋼管立柱每兩處安裝到位后，立即安裝連接桁架。

3.2.2 鋼管拱節段進場驗收

為了保證鋼拱組裝時成型線條流暢光滑，工地架設尺寸到位，拱肋在工廠制作時采用專用胎架，以防止拱肋的扭曲。節段加工完成后，并按照設計圖中的施工拱軸線在工廠進行了試拼。鋼管拱節段運至現場后，對鋼管拱節段進行檢查驗收。

3.2.3 鋼管拱節段吊裝

節段安裝由拱腳向拱頂方向安裝，先將節段下端馬板焊在端部，徑向頂部、兩側各一個。根據計算采用70 t，100 t汽車起重機臺吊拱肋節段，下端對準拱腳預埋段，使端部馬板卡住拱腳預埋段，上端軸線中心點對準支架上事先標注的軸線點，將拱肋放在鋼托盤上，再用千斤頂精調軸線和高程，確定滿足要求后，將鋼托盤焊在支架上，下端連接板焊在拱腳段上，完成該節段安裝。依次對稱循環上升完成上節段及橫撐安裝。節段安裝如圖2。

圖2 拱肋節段安裝示意圖

3.2.4 鋼管拱頂合龍

鋼管拱合龍節段，在加工時預留了10 cm的余量，在吊裝合龍節段時，先在前一天的相同溫度條件下，測量出合龍口的精確長度，然后對合龍節進行精確切割，并按圖紙要求將切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在第二天相同溫度條件下進行合龍節段的安裝。合龍節段按左、右幅分別安裝，安裝應選擇在氣溫在10～15℃之間進行，并應盡快完成。

3.2.5 工地焊接

鋼拱肋采用Q345qD材質鋼板卷制而成，工地焊接采用鋼襯墊手工電弧焊，焊接采用E5015焊條。

4 施工臨時支架材料（兩片拱肋同時架設）

4.1 材料

支架安裝所用主要材料見表1。

4.2 工程施工機具設備

所用主要機具設備見表2。

表2 所用主要機具設備見表

5 執行標準

本工程執行下列規范和標準：《公路橋涵施工技術規范》（JTGF50-2011）、《鋼結構焊接技術規程》（JGJ81-2002）、《鋼結構工程施工質量驗收規范》（GB50205-2001）、《鋼結構工程質量檢驗評定標準》（GB50221-2001）等標準及其他有關規定。

6 結語

鋼管混凝土拱橋拱肋的架設的施工方法主要有：支架施工法、轉體施工法、纜索吊裝法以及混合施工法。纜索吊裝法和轉體施工法主要用于跨越山谷、大江大河等不適宜搭設支架或根本無法搭設支架的場合；其特點是需要專業的施工隊伍，施工難度大，技術要求嚴，費用較高。支架法分滿堂支架和少支架法，在拱肋離地面不高或橋下水位不深，通過縮窄河道可以留有足夠開闊平整的場地的情況下，可采用少支架法安裝。少支架安裝鋼管混凝土拱肋的優點在于無需大型的吊裝設備，拱軸線形容易控制，施工快捷，安全性高，且施工費用較低。

[1]王玉銀，惠中華.鋼管混凝土拱橋施工全過程與關鍵技術[M].北京：機械工業出版社,2010.

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋[M].2版.北京：人民交通出版社,2005.

[3]周興水，大跨度鋼管混凝土橋拱肋少支架安裝法[J].徐州建筑職業技術學院學報,2005,05（2）,03.