非對稱系桿拱橋施工技術研究

洪 全，陳 亮，郭會國，徐 建

（天津城建設計院有限公司,天津市 3 00122）

非對稱系桿拱橋施工技術研究

洪 全，陳 亮，郭會國，徐 建

（天津城建設計院有限公司,天津市 3 00122）

簡要介紹了非對稱系桿拱橋的工程概況、橋梁結構布置形式，同時根據橋梁結構形式和受力特點，對本橋空間截面鋼拱肋加工技術、鋼結構控制工藝和空間箱形鋼拱肋安裝工藝等橋梁施工技術進行了簡要的論述。

空間拱軸線；三維放樣技術；空間變截面鋼拱；鋼結構控制工藝；鋼拱肋安裝工藝；空間狹小

1 概 述

九沙大道跨運河二通道橋梁及接線工程位于杭州市下沙開發區中心區，建成后將與西端東湖快速路相接，成為區內一條重要的東西向主干路，連通九堡居住中心和下沙新城，同時也是下沙經濟技術開發區內部的一條重要的城市主干道。

橋梁由西側引橋、主橋及東側引橋三部分組成。橋梁修筑起點樁號為K0+074.790，修筑終點樁號為K0+464.450，總長389.66 m。橋梁工程總面積為16 036 m2。

主橋采用新穎獨特的全鋼拱橋結構，跨徑布置為30 m+95 m+20 m，全長145 m，全寬42～50.0 m，主橋工程面積為6 754 m2。主橋橋型為三跨連續無推力拱橋，采用非對稱空間拱軸線系桿拱橋結構，橋梁方案鳥瞰效果圖如圖1所示。

圖1 橋梁方案鳥瞰效果圖

2 橋梁結構布置

主橋橋型為三跨連續無推力系桿拱橋，西側拱腳伸入下部基礎形成剛性連接，并輔以斜撐和拉桿，以消減主梁內力和相鄰拱腳的水平力，為中承式拱橋的結構形式；東側拱腳和橋面梁體剛接，并在主梁下設置順橋向滑動支座釋放拱橋水平力，為下承式拱橋的結構形式，橋型布置立面圖如圖2所示。從立面看，橋梁一端為中承式結構形式，一端為下承式結構形式，是新型城市景觀拱橋結構體系的一種創新。

橋面系采用縱橫梁結構體系，全橋設4道主縱梁，截面形式為倒梯形箱梁。橫梁順橋向布置以2.5 m為基本間距。在主橋端部、拱梁連接及主橋連接樓梯等部位橫梁為箱形截面并相應加強。

中跨拱由3道獨立的拱組成，中拱位于中央分隔帶、邊拱位于機動車道與非機動車道之間，鋼箱拱肋采用三維曲線造型。

中跨拱軸線距梁體最高約9.0 m,矢跨比約1/9，采用倒梯形箱形截面。邊跨拱軸線距梁體最高為15.75 m，矢跨比約1/5.25，在跨中位置采用2道分離的帶有圓弧形頂（底）板的小箱形截面；在接近鋼箱梁或拱腳的位置采用一道整體的帶有圓弧形頂底板的大箱形截面。2條分離的邊拱在吊桿位置，采用箱形鋼構件連接。

全橋共4道索面，分別位于中央的中拱和兩側的邊拱下方。吊桿順橋向間距5m，與梁體橫梁位置對應，中拱每個索面12根吊桿，邊拱每個索面12根吊桿，全橋共計48根吊桿，橋型布置橫斷面圖如圖3所示。

3 非對稱系桿拱橋施工關鍵技術

3.1 空間變截面鋼拱肋加工

本橋邊拱結構為空間異形結構，邊拱肋既彎曲又扭曲，截面為漸變異形截面，結構形式非常復雜，加工難度非常大。加工是采用了先進的三維放樣技術和三維展開圖技術，根據設計給定的拱中線和斷面形式、預拱度值完全模擬現場加工形式，繪制出三維加工模型。所有橫隔板的下料尺寸全部在模型中測量完成，彎曲扭曲的頂板、底板、腹板下料尺寸都是通過模型板件制作展開圖完成下料圖，保證了下料圖紙的尺寸精確。

圖2 橋型布置立面圖

圖3 橋型布置橫斷面圖

在組裝及焊接過程中，對于鋼構件發生形變的部位可采用火焰法矯正，在對稱構架中軸面或中性面進行矯正時，相鄰不同剛性的構件，應先矯正剛性大的構件。火焰矯正時材料的被加熱溫度約為850℃（Q345qD鋼材），冷卻時不可用水激冷。熱加工時應在赤熱狀態（900～1 000℃）下進行，溫度下降到800℃之前結束加工，避開藍脆區（200～400℃）。矯正時不允許使用鐵錘直接錘擊矯正面，經常校對尺寸，確定修正值。

鋼拱段分段加工完成后在工廠內進行整體預拼裝，中拱廠內預拼裝照片如圖4所示。預拼裝時在工廠內以鋼板及型鋼搭設起預拼裝胎架，模擬安裝現場，每段鋼拱放到工裝胎上后檢查拱肋構件表面是否與預拼胎架緊密貼合，使用水準儀測量拱肋線形，根據每節段的坐標值對接口位置進行調整，去除加工余量，接口調整到理論位置和尺寸后進行下一段預拼裝，直至整條鋼拱拼裝完成。

3.2 鋼結構控制工藝

圖4 中拱廠內預拼裝照片

鋼結構控制工藝在本橋鋼結構施工中尤為重要，鋼結構部件因多采用厚板而增加了施工難度，為保證施工質量，相應的控制工藝也深入貫穿在鋼結構的加工制作、現場安裝、檢測試驗等工作環節之中。

在鋼結構加工制作中，主要采用了氣割前清潔構件表面、氣割時板材割縫懸空、氣割時利用火焰合適位置和熱裂紋問題及控制工藝、冷裂紋問題及控制工藝等技術。在鋼結構現場安裝中，主要采用了安裝前基礎定位、安裝前鋼構件檢查、安裝過程中溫差校正等技術手段加強安裝控制。

鋼結構安裝校正時，在結構形式相對簡單的鋼結構部件安裝入位后應及時安裝相連構件或其他支撐構件，組成相對穩定的空間單元體系，以減少溫差產生的位移影響。

3.3 空間箱形鋼拱肋安裝工藝

本橋鋼拱箱為三維空間結構，截面為變截面，焊接板件厚度較大，空間狹小，在加工制作和現場安裝兩方面都是比較困難的。

根據本橋的結構形式和受力特點，橋梁拱和梁的總體安裝順序，從兩側往跨中安裝的工藝，中間段的梁和拱作為合攏段。詳細的安裝工藝流程如下：安裝7#墩拱腳（邊拱1、2段）→安裝斜撐下半部分→安裝左幅邊拱3、4、5段→安裝左幅邊縱梁和中縱梁→安裝左幅橫梁和橋面板→安裝左幅邊拱6～9段→安裝右幅中縱梁和中縱梁之間的橫梁→安裝中拱和左幅風撐→安裝右幅邊縱梁、右幅橫梁和橋面板→安裝右幅邊拱和風撐→安裝橋面兩側的懸臂橫梁和橋面板→安裝吊桿→安裝鋼縱梁下部拉桿→完成橋梁體系轉換。結構體系轉換完成后橋梁照片如圖5所示。

本橋拱肋安裝工藝的重點在拱腳安裝定位、安裝支架布置、吊裝安裝、拱段定位測量與調整、安裝過程監控和現場焊接。

圖5 結構體系轉換完成后橋梁照片

4 結語

本橋結構新穎，為三跨連續無推力系桿拱橋，一端拱肋為中承式拱橋結構形式，一端拱肋為下承式拱橋結構形式，即一端拱腳為固定約束方式，另一端拱腳為簡支滑動約束方式，是新型城市景觀拱橋結構體系的一種創新。

本文根據橋梁結構形式和受力特點，對橋梁空間截面鋼拱肋加工技術、鋼結構控制工藝和空間箱形鋼拱肋安裝工藝等橋梁施工技術進行了簡要的論述，為類似結構的橋梁施工提供了可供借鑒的施工經驗。

圖5 項目實景

與一般的平板、無梁樓板等相比，密肋樓蓋結構的剛度大、變形小、抗震性能好，對臨江側外墻作為防洪墻的支承作用更可靠。密肋樓蓋結構施工采用定型的模殼作為模板，在樓板底模鋪好后，直接安放模殼，經調整、固定，再綁扎肋梁鋼筋，澆筑完混凝土后模殼也無需拆除。可有效提高施工進度，滿足防洪結構要在一個枯水期內完成的要求。

本次通過密肋樓蓋結構應用表明，該結構型式對大空間，大荷載的公共建筑具有很好的適應性，并能滿足防洪結構對于安全穩定性及施工工期的要求。

U448.22+5

B

1009-7716（2017）01-0107-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.031

2016-10-19

洪全（1979-），男，廣東陽春人，高級工程師，從事橋梁工程設計工作。