祁家黃河大橋拱肋吊裝技術

李興坤，周世軍，趙永前

(1.北京鐵路局北京工務段，北京100077;2.重慶大學土木工程學院，重慶404100 3.濟南鐵路局濟南工務段，山東濟南250031)

1 斜拉扣掛工藝概述

拱肋安裝采用無支架纜索吊裝、千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法施工工藝，采用合龍松索技術。拱肋節段安裝采用兩岸對稱懸拼，每個節段為一個扣段。節段為單肋安裝，待上下游同一節段吊裝就位后，安裝節段間連接橫撐，即完成一個雙肋節段的安裝。吊裝時為單肋單節段吊裝，兩端肋間橫(斜)撐也采用吊裝。斜拉扣掛示意見圖1。

圖1 祁家黃河大橋斜拉扣掛示意

2 拱肋吊裝系統

祁家黃河大橋采用索塔系統的塔架與扣塔系統的塔架一體化的吊裝系統。拱肋安裝系統由索塔系統、扣塔系統和穩定措施系統組成。

2.1 索塔系統

全橋設兩套主索吊裝系統，每套由1組6根φ47.5 mm鋼索組成，主吊起重牽引選用φ22鋼絲繩。

索塔采用E型萬能桿件組拼，為雙柱門式索塔，每柱截面為2 m×4 m，兩柱之間設一道橫系梁。吊塔基礎采用鋼筋混凝土基礎。

2.2 扣塔系統

祁家黃河大橋采用預應力鋼鉸線作扣索。鋼鉸線對稱設置于節段上、下游側的扣點上。鋼鉸線采用φ15.24 mm鋼鉸線，其標準強度為1 860 MPa，其根數根據扣索索力而定，并考慮安全系數。在拱肋扣點處鋼鉸線采用P型擠壓錨具錨固，1、2號扣索鋼鉸線直接錨于橋臺上;3號扣索錨于吊塔橫梁上，4號扣索直接在塔頂張拉，扣塔和扣索地錨之間設置平衡索，與扣索同步張拉，保持塔架平衡。扣索采用單根穿索、單根張拉的施工方法。

扣塔立柱中部設置3號扣索索鞍，扣索一端錨于拱肋節段，另一端通過索鞍至扣塔地錨端進行鎖定。索鞍安裝在塔架立柱橫系梁位置處，每個索鞍用3個軸輥固定。

2.3 拱肋安裝過程中的橫向穩

橫向穩定性通過布置順河抗風索來實現，上、下游各布置一組鋼絲繩作抗風索，塔架在上、下游各自對稱布置2根鋼絲繩作壓塔索。在吊裝過程中，水平力比較大，在每個立柱處用鋼絲繩走4線作平衡索。

本橋拱肋節段為單肋安裝，待同一岸上、下游同一節段安裝就位后，緊接著安裝節段間連接橫(斜)撐，即完成一個雙肋節段單元。一個雙肋節段單元形成，結構本身的橫向穩定是安全的。對于尚未形成雙肋節段單元前的一個單肋節段，布置抗風索輔助橫向穩定。風纜設置在離拱肋接頭1～2 m的拱肋下緣位置，然后分別扣掛在兩岸，與拱軸線的夾角如圖所示，同一段拱肋橫向之間也臨時連接，將第一、二段風纜扣在岸邊同一個扣點，將第三、四段風纜扣在岸邊同一個扣點，如圖2。

3 拱肋吊裝方案

本橋拱肋節段施工采用斜拉扣掛式無支架纜索吊裝方案，拱肋節段安裝采用兩岸對稱懸拼，節段為單肋安裝，待上、下游同一節段吊裝就位后，安裝節段間連接橫(斜)撐，即完成一個雙肋節段。兩岸自拱座第Ⅰ節段開始對稱吊裝，向對岸拼裝至第Ⅳ節段，待整體調整好拱軸線及各控制點高程后，在兩個第Ⅳ拱肋節段間加入合龍段，實施合龍。

3.1 準備工作

吊裝前對拱肋節段進行全面質量檢查，其中包括接頭、拱肋中線標高、內外弧長、防腐涂層、管內有無異物等，嚴格按施工規范要求執行。對拱肋接頭連接板進行編號統一管理，安裝并調試測試設備。

圖2 拱肋側風纜平面示意

3.2 拱腳段吊裝

3.2.1 就位

栓好捆綁繩，用纜索吊機起吊拱腳段，走行至設計位置后放松吊鉤使拱腳段后端靠近于預埋件，落位時，下端頭先對準拱座上預埋件標示的中線然后落位，上端使拱肋中線與上(下)拱軸線大體重合，用纜風索控制。然后將上端頭標高調整到設計標高，緊扣索并固定。如有偏差應以千斤頂或吊裝纜索等進行調整。檢查符合設計要求后，用鋼板、硬木三個方向塞緊，按設計扣好扣索。

3.2.2 線形調整

用液壓千斤頂按照一定的分級逐步拉緊，直至扣索索力接近計算值，同時測量拱肋標高是否與計算值相符。如果不相符，須查明原因并進行調整。如果拱肋實測標高與計算值相符，則通過側向纜風來調整拱軸線平面位置直至符合設計要求，完成后對鋼絞線進行鎖定。為防止鋼絞線在低應力條件下及風振作用下錨夾片松動而造成滑錨，后側采用工作錨進行錨固。

3.3 第2、3節段吊裝

(1)節段對位:由吊重索起吊該段到設計標高，再牽引至拱腳段上端，進行拼接，對準并上緊連接螺栓，測量好拱軸線標高及坐標位置，緊固好連接件，扣好扣索。

(2)線形調整:張拉扣索束和收放側向纜風使節段位置符合監控指令，如在此過程中監測發現扣塔偏移超出允許值則同步收緊相應風纜調整扣塔位置。調整完畢后將錨具鎖定。

(3)工地對接焊接:線形調整完畢后即可進行拱肋焊接。焊接要嚴格按照操作規程及施工規范進行操作。

3.4 第4節段吊裝

第4節段由于需在塔頂張拉，其吊裝程序與2、3節段的不同之處表現在:

(1)通過平衡索與扣索的同步張拉，保證扣塔的垂直度。扣索在塔頂張拉，平衡索在樁錨處張拉。

(2)兩岸第4節段安裝誤差盡量趨于一致，為合龍段順利對位創造條件。同時兩岸經常聯測，確保各項指標滿足設計要求和規范規定。

3.5 合龍段吊裝

合龍時要嚴格控制合龍溫度，合龍溫度宜控制在設計給定的溫度變化范圍之內。先將中段拱肋起吊上升，定位在比設計標高高出3～5 cm處，再放松扣索，使邊段拱肋向合龍段靠攏，直至基本接觸，可進一步循環放松起重索和扣索使合龍段接頭標高降至比設計標高高出2～3 cm為止。松索時注意一定要應用反復、對稱、循環松索法進行，當拱肋接頭已靠緊，繼續松索而接頭標高下降很少時，則說明拱肋已初步形成拱的狀態，此時測量標高、軸線偏位，滿足要求后，扣索基本放松，進行接頭焊接。

3.6 松索施工

祁家黃河大橋采用合龍松索方式。單肋合龍之后不松扣索，待兩肋完全合龍后，將主弦管接頭、腹桿、橫撐及拱腳處主弦管焊接完成之后，再松開扣索。松索程序為:從跨中4號扣索開始，兩岸對稱分級依次(從4號→1號)放松，當拱肋標高偏差較大時應先松偏高處扣索，后松偏低處扣索，這樣可以利用拱肋自重來調整拱肋軸線標高，使其與設計值相吻合。而纜風的解除需待到鋼管內混凝土澆筑完成并達到設計強度之后方可進行。

4 拱肋應力計算結果

圖3、圖4是部分控制截面應力的理論與實測值曲線。

圖3 拱腳截面上緣應力理論與實測值曲線

圖4 拱腳截面下緣應力理論與實測值曲線

5 結論

祁家黃河大橋施工過程中經過數次體系轉換，從理論數據和實測數據(主要是應力)的對比分析來看，理論計算值與實測值有一定的離散性，從整體來看，計算應力曲線和實測應力曲線總體趨勢是相一致的。

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