大跨度大體積鋼箱拱吊裝施工技術

付娜

摘要：本文以新汴河虞姬大橋大跨度裝飾鋼箱拱施工為例，介紹了鋼箱拱的吊裝施工流程，在保證工程安全、質量及工期前提下，能夠達到優化施工成本，積累施工經驗，也為同類橋梁的施工提供了參考和借鑒。

Abstract： This paper takes the construction of the large-span decorative steel box arch of the Yuji Bridge of Xinbianhe River as an example， introduces the hoisting process of the steel box arch. Under the premise of ensuring the safety， quality and construction period of the project， the construction cost can be optimized and the construction experience can be accumulated. It also provides reference for the construction of similar bridges.

關鍵詞：大跨度；鋼箱拱；施工技術

Key words： large span；steel box arch；construction technology

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）18-0136-04

1 工程概述

新汴河虞姬大橋位于安徽省靈璧縣南，跨新汴河。起終點分別位于新汴河兩側大堤，與堤頂道路平交。橋梁起訖樁號為K1+000～K1+565.0，包括主橋、引橋，橋梁全長為565.0m。主橋裝飾拱跨徑布置為（80+200+80）m，全長為360m，拱圈采用雙片鋼箱，吊桿采用擠壓式鋼絞線拉索。全橋從立面上看為彩虹造型，從橫斷面上看配合風撐效果，呈門式造型。主橋概貌如圖1-圖2。

裝飾拱由鋼箱拱、鋼縱梁、風撐、拉鎖、縱梁橫向連系桿件等組成。其中拱圈采用鋼箱截面，拱圈寬度為2.0m，跨中拱圈高度為3.0m，拱圈上、下緣線為二次拋物線型，矢跨比為1：4.5，拱腳為拋物線與圓弧線的組合線性。中墩處拱底不設拱腳，采用球形支座支撐。橫橋向全橋由雙片拱圈組成，拱圈間距為24.8m，凈矢高33.7m。雙片拱圈間通過兩片組合起來的門式風撐進行連接，保證拱圈的橫向穩定性。鋼縱梁梁高2.2m，寬1.7m?？v梁頂底板為14mm厚鋼板，腹板為14mm厚鋼板。鋼縱梁頂底板均采用I型加勁肋，加勁肋高度為170mm。

2 工程難點

①吊裝難度大。吊裝難點在于大塊結構現場起重高度高、吊裝幅度大，吊裝精度難以控制、合攏順序的制定。

②安裝必須精確。鋼結構分塊設計技術關鍵點在于結構分段數量多，合攏縫多，線形復雜，焊接變形量大，線形尺寸難以控制，現場安裝時應嚴格控制定位精度。

3 吊裝總體方案

吊裝設備主要采用80t履帶吊進行吊裝、就位。吊裝順序為南北岸對稱施工。預先按照設計標高和制定的支墩位置搭設鋼管支架。鋼管支架作為拼裝拱肋的支撐體系，每四根鋼管作為一個單獨支撐體系，并通過橫向和縱向連接系將支架連成整體，以增強穩定性。支架頂用鋼板及工鋼搭設操作平臺，用枕木作墊梁，其上設置支撐和調節裝置（千斤頂）。

安裝按照如下步驟進行：安裝邊拱鋼管支架→安裝鋼拱腳→安裝邊拱圈及其合龍段→安裝邊拱圈風撐→安裝鋼縱梁支架→安裝鋼縱梁及其合龍段→在鋼縱梁上搭設中拱支架→安裝中拱圈及其合龍段→安裝中拱圈風撐→拆除鋼管支架→安裝吊桿及張拉→橫向連系桿→全橋涂裝。

4 拼裝膺架設計

搭設支架為鋼管立柱支架，邊拱圈的鋼管支架采用Φ246×14mm，材質為Q235的鋼管，一個拱圈接頭下有兩根鋼管立柱組成的一個組合柱，為確保鋼管支架的穩定性，兩根鋼管樁之間采用Φ114×4mm的圓管進行連接。中拱圈及鋼縱梁的鋼管支架采用Φ246×14mm，材質為Q235的鋼管。一個拱圈接頭下有四根鋼管立柱并組成一個組合柱，為確保鋼管支架的穩定，鋼管之間采用Φ114×4mm鋼管做成斜拉撐進行連接。膺架設計經安全結構計算滿足要求。

膺架搭設完畢后，需進行預壓試驗?？紤]若用沙袋做為預壓荷載單元體，工程量過于浩大，且工期偏長，經仔細計算，決定采用拱的預制件作為預壓荷載單元體，以沙袋為輔施行預壓。預壓觀測主要包括支架失穩、支架沉降、梁體撓度三部分。實際觀測中，支架失穩現象不明顯，支架沉降符合要求。

5 吊裝施工

5.1 吊裝方法

為了保證鋼拱圈組裝時成型線條流暢光滑、工地架設尺寸到位，拱肋在加工廠制作時，采用專用胎架進行廠內臥拼，以防止拱肋的扭曲，經“三檢”滿足設計要求的線型后方可出廠運送到施工安裝現場。臥拼時在節段口設置定位法蘭限位，以便于橋位安裝。

鋼拱圈采用分段安裝成拱的方法施工，拱肋吊裝采用80t的履帶吊在梁上及地面起吊每一節拱肋的方法逐節段拼裝。

履帶吊通過吊耳（吊耳在出廠前已焊好）緩慢吊起拱圈節段至支架上端，然后下放拱圈節段直到與托板快要接觸，先用導鏈調整好拱肋角度，再通過全站儀進行測量定位，校核拱肋位置，用千斤頂進行微調。拱肋節段調整到設計安裝精度后，用托板頂緊拱肋，拱肋與限位架之間的空隙用鋼楔塞緊，然后拱肋底端與上一節段頂端臨時點焊。

合龍段在加工時預留了150mm富余量，吊裝要選擇好合龍時間及合龍溫度（10-20℃之間）。

風撐及縱梁頂部對稱焊有二個吊耳，吊裝使用二根同長度鋼絲繩。橫撐用80t履帶吊起吊，吊裝到位后，將橫撐短接頭與拱肋連接起來，隨即進行點焊固定。

5.2 吊裝順序

目前鋼拱圈已分為106個節段加工，拱腳加工完成后運輸至現場安裝，其余鋼拱圈節段（除合龍段）按照設計圖中的施工拱軸線在工廠進行了試拼。鋼拱圈、鋼縱梁節段接口均已避開吊桿位置，制作拱圈時，每段拱圈、鋼縱梁及風撐已焊了吊耳，安裝后割掉并打磨平整，進行防腐涂裝。鋼拱圈及風撐安裝按以下順序進行：

拱圈、鋼縱梁及風撐安裝順序：BS1、BS11節段→BS2節段→BS10～BS7、BS3～BS5節段→BS6節段（合龍段）→邊拱圈風撐節段→BS0節段→Z1～Z2節段→Z3～Z4節段→Z5～Z6節段→Z7節段（合龍段）→S0～S1節段→S2～S3節段→S4～S5節段→S6～S7節段→S8～S9節段→S10～S11節段→S12～S13節段→S14節段（合龍段）→中拱圈風撐節段。

5.3 吊裝流程

5.3.1 邊拱圈安裝流程

邊拱圈共48節段，風撐10節段，技術交底—→定位放線—→鋼支架搭設—→安裝鋼拱腳—→多節段組裝—→吊裝大節段—→吊裝合龍段—→風撐待邊拱圈合龍后安裝—→監理驗收。（圖5）

5.3.2 鋼縱梁安裝流程

鋼縱梁劃分30節段，安裝步驟如下：技術交底—→定位放線—→支架搭設—→將鋼縱梁吊至鋼管支架上拼裝—→線形調整、監理驗收—→環縫對接—→同樣方法安裝第二片鋼縱梁—→吊裝合龍段。

5.3.3 主拱安裝流程

主拱分58個節段，先吊裝兩邊56個節段，56節段分為28個吊裝單元，最后吊合龍段。風撐和鋼拱同步施工。臨時鋼管支架跟著鋼拱安裝的進度同步搭設。具體安裝步驟如下：技術交底—→定位放線—→進行支架搭設—→將2節段鋼拱拼裝焊接整體后吊至鋼管支架上拼裝—→測量定位精調、監理驗收—→環縫對接—→同樣方法安裝第二大節段鋼拱—→風撐同步施工—→吊裝合龍段。

6 鋼拱圈測控流程

鋼拱圈測控流程圖見圖8。

架設安裝測量點標記在工廠制造時就應設置好，測量點放置在距拱肋上、下弦節段端頭拱胸5cm處，用樣沖和油漆作標記。合龍段施工是拱肋拼裝的最后一個環節，是拱肋線形控制的重點，在安裝前應準確測量合龍口的長度是否在允許誤差內，且應注意溫度對拱肋的影響，便于順利合龍。

7 支架拆除

待全橋安裝焊接完成后，進行鋼管支架的拆除。首先拆除支架頂的千斤頂、墊梁等，使支架與鋼拱圈分離，最后拆除支架組合柱。拆除順序應遵循先裝后拆，后裝的先拆原則。由中間向兩側依次拆除。

拆除順序為：拱段上端與支撐結構的切割拆除—→焊瘤部位的補焊和打磨施工—→拆除該支撐攬風繩的下端固定點，切割支撐鋼管下部的定位螺栓。

吊車卸落過程中，施工人員應配合拉住鋼管支撐的攬風繩，直至鋼管支撐平穩放置到地面，隨后進行鋼管支撐管的分解工作。

8 吊桿安裝與張拉

吊桿安裝在鋼拱圈、鋼縱梁、風撐施工完成并達到設計要求后再進行施工。吊桿拉索為工廠內施工的成品，使用汽車吊安裝就位。安裝時，吊桿的上端冷鑄錨頭需穿過上錨箱球型支座卡緊，隨后使用螺母鎖緊；下端需穿過下錨箱索道管，同樣用螺母鎖緊。最后進行兩端對稱張拉，直至到達設計值。

9 結束語

目前我國處于交通建設的蓬勃發展時期，鋼拱橋憑借其造型美觀、跨越能力強等優點，近年來在交通工程中的應用越來越多，跨徑也越來越大。該項目通過對200m鋼箱拱吊裝施工技術的研究，解決該景觀橋施工過程存在的各種難題，確保項目順利完成。

參考文獻：

[1]宋暉.重慶菜園壩長江大橋中跨鋼箱拱施工方法研究[D]. 中南大學，2007.

[2]張文杰.大跨徑異型系桿鋼拱橋主橋吊裝施工技術[J].鋼結構，2011（09）.

[3]李朝永.大跨徑非對稱外傾式鋼箱拱吊裝關鍵技術[J].鐵道科學與工程學報，2010（03）.