鋼管拱拱肋吊裝施工中，多扣索懸拼和少扣索懸拼的研究

李 豪

（四川路橋華東建設有限責任公司， 四川 成都 610200）

拱橋拱肋在吊裝施工中，扣掛系統是一個非常重要的臨時施工結構。它是拱肋合攏前最主要的承力結構，保證了懸臂拱肋的結構穩定，并且通過索力的調整和分配，達到拱肋所需線型，進而實現拱肋的無應力合攏，保證后續施工的順利進行。

而以往拱肋的扣掛系統的設計，幾乎都為一節段一組扣索的方式來進行設計。要滿足拱肋的無應力合龍的要求，只需要合攏節段兩邊的彎矩、剪力、軸力都為零既可達到，而要使合攏點內力為零，理論上來講，只需要不少于兩組扣掛索既可完成。鑒于此，本文就扣索組數上的選擇來做出對比分析，證明多節段少扣索的扣掛索系統在拱肋吊裝施工中的可行性。

1 工程概況

G4216線仁壽經沐川至屏山新市（含馬邊支線）段高速公路犍為岷江特大橋橋址位于犍為縣縣城下游，大橋需跨越岷江和馬邊河，橋梁全長 2782.6 米。跨越岷江主橋采用中承式鋼管混凝土拱橋，拱橋長 457.6 米，主跨 400 米，該拱橋橋位呈 E～W 向展布，與岷江正交，單邊為7個節段，最大節段重151.99t。

2 扣掛索系統設計

2.1 扣掛系統設計總體介紹

扣索、背索張拉端錨箱布置于索塔頂部，背索錨碇布置于索塔后方209m處；每組扣索索力的大小通過滿足設計安裝線性來確定，每組背索索力通過控制索塔塔頂順向位移滿足設計規范來確定。拱肋錨固端布置在節點處，扣、錨索均采用Φj15.24（Rby=1860MPa）鋼絞線。扣、背索塔端采用群錨體系。扣、背索鋼絞線按對應的扣、背索的施工期間最大索力進行控制設計。

扣掛索設計采用兩種方式設計，一種為從二節段開始一節段對應一組扣索，即需設計6組扣索；另一種為從三節段開始隔一節段一組扣索，即3節段、5節段、7節段各一組扣背索，共需要3組扣索。

2.2 塔上錨固設計

錨箱由扣索張拉端箱體、背索張拉端箱體、錨梁三部分組成。

2.3 拱肋扣點設計

拱上扣錨結構主要由兩部分組成：P錨、耳板及加勁肋。

2.4 設計計算方式

采用有限元計算軟件midas進行拱肋吊裝施工過程中的扣掛索懸模擬計算。模型如圖1所示。

圖1 兩種扣索模型

3 扣掛系統施工

3.1 多扣索施工和少扣索施工工藝流程

多扣索流程：索塔基礎及拱座施工→壓塔索施工壓塔索系統安裝→對稱吊裝第一到第二節段拱肋→布置張拉扣背索2#→對稱吊裝第三節段拱肋→布置張拉扣背索3#→對稱吊裝第四節段拱肋→布置張拉扣背索4#→對稱吊裝第五節段拱肋→布置張拉扣背索5#→對稱吊裝第六節段拱肋→布置張拉扣背索6#→對稱吊裝第七節段拱肋→布置張拉扣背索7#→吊裝合龍段。

少扣索流程：索塔基礎及拱座施工→壓塔索施工壓塔索系統安裝→對稱吊裝第一到第三節段拱肋→布置張拉扣背索3#→對稱吊裝第四節段拱肋、第五節段拱肋→布置張拉扣背索5#→對稱吊裝第六節段拱肋、第七節段拱肋→布置張拉扣背索7#→吊裝合龍段

4 多扣索懸拼與少扣索懸拼的對比

4.1 索力

根據線型控制以及索塔偏位控制后，兩種方式確定的索力如下表一所示：

表一：少扣索和多扣索的索力情況：

小結：從表中索力可以看出少扣索的單根索力比多扣索的單根索力大，但是多扣索比少扣索最大總索力大了 300t。少扣索懸拼的單組索要比多扣索懸拼的單組索承受多一節段的自重，所以少扣索懸拼的單根索力會比多扣索懸拼的單根索力要大；而在保證拱肋同樣線型的前提下，多扣索比少扣索提供了更多的彈性支撐，對拱肋線型的形成提供了更多的貢獻，導致多扣索懸拼時總索力會更大。

4.2 工程量

少扣索系統和多扣索系統的工程數量表統計及對比如表二所示：

表二：少扣索和多扣索的鋼絞線用量情況：

小結：從兩套系統工程量的對比中可以看出，少扣索的扣索的鋼絞線總量比多扣索扣索的鋼絞線總量少11t左右，而少扣索的背索的鋼絞線總量比多扣索背索的鋼絞線總量少3t左右，所以少扣索系統的鋼絞線總量比多扣索系統的鋼絞線總量少15t左右。

4.3 線型

少扣索系統和多扣索系統最終線型如圖2所示：

圖2 線型對比（前為多扣索后為少扣索）

小結：從多扣索系統和少扣索系統的線型可以看出，多扣索系統所調整出的線型曲線更加圓滑流暢；而少扣索系統調整出的線型成波浪型。這是因為少扣索系統相對于多扣索系統扣點更少，支撐點就更少，在拱肋沒有扣點的位置，拱肋在自重的作用下會下陷。多扣索系統調整出的拱肋線型相對于安裝線型（拱肋不加工線型）最大變形為1.1cm，而少扣索系統調整出的拱肋線型相對于安裝線型最大變形為4.06cm。

5 結語

從上文多扣索系統和少扣索系統的對比分析，可以看出少扣索系統的施工步驟更少，工期可以大大的縮短，并且的少扣索系統的總索力更小，相應的鋼絞線用量就更少，更加節約成本；雖然多扣索系統能夠得到更好的拱肋線型，但是拱肋吊裝整體線型控制并不是絕對的控制量，關鍵式在于能實現拱肋的無應力合攏，少扣索系統雖然線型不如多扣索系統調整出的線型，但是也能滿足工程需要的精度，并且能實現拱肋的無應力合攏的目的。綜上所述，從施工工期、成本、施工效果上來綜合評價，少扣索系統是可行的并且值得推廣的。