特大跨徑鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝施工技術

羅穎峰，萬江勇，陳 峻

(江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330029)

1 工程概況

某橋梁工程為中承式鋼管混凝土拱橋，總長約0.6 km，凈寬為15 m和兩側寬度為1.5 m的人行道。考慮到本橋處在山口，地勢十分陡峭，加之建筑高度很高、水面較為狹窄，故主拱肋成拱采用斜拉扣掛法無支架纜索吊裝技術，現階段已經順利完全合攏。

2 吊裝設計

2.1 總體設計

系統主要由三大部分構成，分別為扣掛、吊機與穩定系統。其中，吊機組成部分包括：主索、主塔、風纜、牽引與動力部分；扣掛組成部分包括：錨固點、扣索、平衡索與扣塔；穩定系統組成部分包括：錨固點、風纜與地錨。

2.2 特點與難點分析

橋梁處在峽口處，地勢十分陡峭，可用場地面積不大，且陣風最大可達7級。在這種情況下，系統的布置將面臨很大困難，存在諸多不利因素，有很大的安全風險。吊機由于吊重在128 t左右，高度為260 m，包含吊裝單元共64個，所以設計工作量極大。為降低設備成本投入，縮短工期，將吊塔設計在扣塔的頂部，使用鉸和扣塔直接連接，形成一個承重塔。此外，為了加快單肋懸臂的速度，避免產生不利影響，和上游、下游拱肋按對稱形式布置獨立系統。主索由8根鋼絲繩構成，采用我國并不多見的滿充式鋼絲繩，其特性決定了必須處理好對接的問題，并采取有效的防扭措施?？鬯饔射摻g線制成，要求具備調整拱肋標高的能力。

2.3 吊機設計

(1)吊塔

在扣塔的塔頂設置吊塔，使用鉸進行連接，確保吊塔只有少部分推力傳遞至扣塔，降低了線型控制及調整難度。根據驗算結果，吊塔中的桿件應力保持在110 MPa左右，符合設計要求。

(2)穩定措施

由于受到地形的影響和限制，為沿河流方向設置纜風繩。為便于對吊塔偏位的有效調整，邊跨的上游和下游都布置了抗風繩。

(3)主索索道

主跨為0.576 km，兩岸后錨跨徑不同，為166 m和170 m，和水平線之間保持19°的夾角。使用索夾分別連接四根主索，確保荷載施加后能夠自動調平，并保持受力的一致性。

(4)牽引索

每組主索按照18 m的間距設置跑車，并使用鋼繩進行連接，形成一個整體。在跑車的兩側，設置牽引索，其有效牽引力為97 kN，保持安全系數不低于4.702。

(5)起吊索

每組索道設置了兩個跑車和兩組起吊，可同時對吊點進行起點。使用鋼繩制作滑車組，并采用特殊工藝防止鋼繩扭絞。

2.4 扣掛系統

(1)扣塔

扣塔能為扣索提供支點，處在拱座的外部，使用鋼管進行連接，形成一個格構柱，地腳處和大地直接固結，塔頂處存在吊塔可以相連。系統進行重載吊裝的過程中，對扣塔而言，其彈性系數在6.3～6.8范圍內，塔頂實際位移在2 cm以內。

(2)扣索

扣索分為正式與臨時兩種，都與弦管進行直接錨固，同時采用索鞍進入到張拉側。其中，正式扣索和水平面之間保持23.9°-25.3°的夾角。伴隨工程的不斷進行，在完成了扣索張拉施工以后，即可拆除位于上節段的扣索。

(3)錨固端

將P錨錨固在張拉橫梁上，并使用特制的錨具將P錨連接成一個整體。

(4)張拉端

使用夾片式錨具，將其固定在墻體表面，這種錨具能提供四種功能，分別為張拉、頂壓、防松和調節。所用錨固系統主要由以下幾部分組成：墊板、螺栓、限位部件和工作錨。

(5)防振措施

該橋梁的扣索和普通斜拉橋一樣，當受到風力作用時，會產生振動，為避免由于振動而使系統各個部件出現疲勞，尤其是夾片因振動出現松動，防止對結構物造成嚴重的損害，施工時應使用白棕繩連接和固定扣索。

2.5 穩定系統

(1)調節風纜

因拱鉸預設精確度與拱肋接頭法蘭盤子制作精度會造成一定軸線偏離，所以在拱肋上要設置風纜，以此對軸線的偏位進行調整，實踐表明，取得了良好效果。

(2)抗風纜

在5#節段的上游與下游弦管設置風纜，將其預拉力控制在15 t，除了要在軸線調控過程中使用外，還可作為抗風穩定體系。此抗風纜在9#段完成吊裝施工之后，經受住了高達7級的強力陣風，未出現任何不良后果。

2.6 試吊施工

在整套系統完成設計與布置之后，分為90%和110%兩種工況進行試驗吊裝施工，以此測試各個構件及附屬系統的實際應力，從而檢驗系統是否滿足施工要求。經檢驗，本系統所有指標均處于理想范圍之內，可在正式施工中使用。

3 拱肋吊裝施工

3.1 吊裝程序

由運輸船將吊裝段運輸到系統下方指定位置待命→吊裝段捆綁作業→起吊與落位→安裝同時固定螺栓→扣索就位→逐步對扣索進行張拉，并測量拱肋的標高與索力→取吊索→安裝用于調節的風纜，同時施加一定作用力，并對軸線發生的偏位進行測定→設置嵌填管，焊接拱肋。兩側吊裝施工順序分別為：山體岸側1#段上游端桁片→山體岸側1#段下游端桁片→對岸側1#段上游端桁片→對岸側1#段下游端桁片，按照這樣的順序依次進行，直至完成懸拼。為了提高吊裝施工效率，盡早對主拱肋進行合攏，各橫向支撐上的桿件，應在拱肋完成合攏之間依次進行安裝。

3.2 松扣與卸扣

空鋼管拱肋的合攏，每個節段的接頭在焊接完成且形成一個無鉸的拱后，緩慢進行松扣，使扣索的拉力可以轉變成推動力，確保空鋼管拱肋在自重的作用下保持在無鉸狀態。在按照以上要求松開扣索之后，只保留2#與3#扣索，并在混凝土灌注至一定程度后，徹底放開扣索，同時進行拆除工作。

3.3 技術主要特征與要點

(1)本橋吊機第一次對鋼繩接頭、承索器、滑車組，四點捆綁起吊拱肋的受力一致，而上游和下游捆綁點使用鉸進行連接，滿足了自動調平要求，同時取得良好應用效果。

(2)本橋所用扣掛系統，是一種張拉錨固系統，配置以P錨為核心的固定端與以夾片為核心的張拉設備，很好的完成了收放控制和固定，取得良好應用效果。

(3)本橋梁使用的起吊設備，是可以實現每日吊裝一段的目標。與此同時，在當地港航監督的可靠支撐之下，還實現了一日吊兩段的突破。

(4)在影響拱肋吊裝施工效率的因素當中，焊接施工速度是需要得到重視的工序。

4 總 結

(1)本橋梁拱肋如期完成吊裝和合攏，印證了吊裝系統及施工技術的可行性，值得大范圍推廣應用。

(2)有效提高拱肋的預制加工質量，是保證拱肋線型的重點所在，在實際工作中要避免單純使用風繩調整拱肋的軸線，否則將對軸線造成不利影響。

(3)對于單懸臂式拱肋而言，其具有較強的抗風能力。但盡管如此，在大風氣候條件下實施拱肋吊裝，風荷載仍會對拱肋的落位造成影響，導致落位偏差或難以進行。因此，施工應選擇在風力較小的天氣進行。

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