飛燕式梁拱組合體系鋼箱系桿拱橋施工技術綜述

張定方

合肥市公路管理局，安徽合肥 230000

1 工程概況

環(huán)巢湖旅游大道派河大橋是派河流域的重點控制工程。項目位于肥西縣境內，距派河入巢湖口約100m，其建設對于巢湖西南岸路網(wǎng)的完善和功能提升、加快環(huán)巢湖旅游資源開發(fā)、加快巢湖綜合治理和抗洪救災起到至關重要的作用。派河大橋主橋采用“飛燕式梁拱組合體系”，橋跨布置（54+130+54）m，總長238m，主橋寬31m。派河規(guī)劃航道等級為Ⅲ級，按單孔雙向凈寬110m、凈高8m、上口寬96m要求執(zhí)行。其中，最高通航水位（二十年一遇）為10.62m，最低通航水位為5.82m。該橋梁結構形式特點鮮明，結構體系復雜，施工存在一定的難度[1]。主橋立面布置如圖1所示。

2 鋼箱梁施工

圖1 主橋立面布置圖

2.1 主梁架設平臺

2.1.1 變截面鋼箱梁組焊平臺

在邊跨及鋼箱梁變截面投影范圍內搭設架設組焊平臺，平臺支撐樁由Φ325mm×8mm的鋼管樁組成，鋼管布置尺寸4.5m×4.5m。鋼管樁之間使用12#槽鋼連接，鋼管樁頂布置Ⅰ32縱向承重梁，Ⅰ32上部布置Ⅰ25橫向分配梁，縱橫向剛性連接，Ⅰ25上鋪10mm鋼板組成。此部分平臺施工，采用陸地50t履帶吊配合DZ60型振動錘施工。組焊平臺斷面如圖2所示。

圖2 組焊平臺縱斷面圖

2.1.2 主跨鋼梁架設平臺

跨徑方向中垮預留出30m航道，向兩邊依次15m布置臨時支墩，沿主梁橫斷面布置四個臨時支墩，單個臨時支墩布置尺寸為2m×3m，采用4根φ529鋼管，且之間用12#槽鋼剪刀撐連接形成格構墩柱，鋼管頂設置Ⅰ32a橫向承重梁，承重梁上設置4片貝雷梁，貝雷梁上鋪設Ⅰ25a分配梁。

2.2 鋼箱梁制造

2.2.1 制造總工藝

主橋鋼結構采用廠內胎架分段加工預拼裝，廠內制造總工藝：技術交底→圖紙分解→制造工藝→生產(chǎn)準備→材料采購→材料復驗→材料進廠→材料預處理→下料→焊接工藝評定→工裝設備設計→專用工裝制造→平板拼接→板單元制造→超聲波檢查→X光抽查→檢驗→節(jié)段拼裝→焊接→超聲波檢查→X光抽查→節(jié)段檢查→記錄→預拼→接口定位→焊接→防腐處理→驗收→節(jié)段編號標示→包裝。

2.2.2 鋼箱梁節(jié)段分段原則

（1）充分考慮鋼箱梁的結構特點和整體受力的合理性，滿足設計要求。

（2）公路運輸能力和運輸路況，市內運輸限界寬度6.0m左右、長度17m、高度3.2m時可運輸。

（3）施工現(xiàn)場吊裝能力和現(xiàn)場允許支護占道時間和空間。

綜合結構型式、現(xiàn)場安裝，采用分段方式如下：根據(jù)鋼箱梁結構特點及運輸線路要求，將主橋鋼箱梁沿橋長方向劃分為21個大節(jié)段，每個節(jié)段沿橫向又劃分為幾個部分，其中拱腳及樓空梁中間為板單元，兩側系梁為箱形單元，共計126個箱形吊裝節(jié)段。拱圈沿拱高方向分為2×13個箱形單元，風撐分為11個箱形單元，合攏段一端留有100mm合攏余量，每個運輸節(jié)段為1個吊裝段（板單元據(jù)實調整）。

2.3 鋼箱梁運輸方式

派河大橋鋼結構工程位于派河，距巢湖口200m左右，根據(jù)地理環(huán)境以及交通路況的優(yōu)勢，水運與公路運輸均可。根據(jù)經(jīng)濟效益對比，公路運輸方式具有較高的性價比，所以本工程采用公路運輸?shù)倪\輸方式。

2.4 安裝總體方案

箱梁安裝采用先梁后拱的施工方法，即先安裝架設橋面系包括主橋鋼箱梁，待橋面系成型后，再安裝拱圈及拱圈風撐，并同步安裝錨索，精確調整索力及線型后，拆除支架及其基礎。

2.5 鋼箱梁工地施工

2.5.1 吊裝前準備工作

本工程在11#～12#墩和13#～14#墩臺間鋼箱梁采用橋位散拼完成，采用一臺100t（或兩臺50t）履帶吊作業(yè)，12#與13#間鋼梁采用橋面站汽車吊進行懸拼完成，采用兩臺100t履帶吊作業(yè)。

2.5.2 吊裝作業(yè)

吊裝原則：依據(jù)吊車的吊裝能力，在保證安全的情況下，吊車一次站位吊裝兩個節(jié)段，然后移位吊裝另兩個節(jié)段。

3 拱圈工地施工

3.1 吊裝前準備工作

拱圈采用一臺200t/100t汽車吊進行懸拼完成。梁段設置4個吊耳，采用200t/100t吊裝，最重節(jié)段40t，考慮不均衡受力狀態(tài)，單個吊耳受力≤20t。

拱圈吊裝順序：

拱肋：從兩端拱腳開始向中間進行安裝，最后在跨中合龍。拼裝順序：拱腳→拱肋→橫撐。

臨時支撐體系的搭設與吊裝：

第一步：臨時支墩搭設在橋面系鋼拱節(jié)段連接處。第二步：吊車站位調整，并進行節(jié)段吊裝。第三步：吊車在橋面兩側分別吊裝。

3.2 體系轉換拆除臨時支架

全橋共計17對34根吊桿，吊桿采用整體擠壓式環(huán)氧圖層鋼絞線，型號為GJ15-6；系桿為無粘結預應力鋼絞線，錨具型號TWM15-19，共計8根。

4 系桿及吊桿施工

4.1 系桿施工

本橋系桿預應力筋采用Ф15.2mm環(huán)氧噴涂鋼絞線外包PE護套，系桿預應力筋采用多層防腐系統(tǒng)，包括環(huán)氧涂層、油脂、外包PE護套等。

4.1.1 系桿備料

系桿安排在現(xiàn)場下料，下料時要求丈量準確，盡量減少下料誤差，同時要有必要的保護措施，嚴防系桿環(huán)氧鋼絞線PE護套受損。

鋼絞線下料：①選擇橋面上較寬敞的地方，把成盤的鋼絞線裝在放線架上，除去表面的包裝帶。鋼絞線下料時，下面采用軟木支墊，防止磨損環(huán)氧層；②丈量下料的尺寸，并在起始位置做好標記；③抽出鋼絞線達到標記位置，用砂輪切割機切斷鋼絞線；④如果發(fā)現(xiàn)鋼絞線PE護套有破損處，應及時進行修補，若破損嚴重，則應棄用此段鋼絞線；⑤下料時，隨時對鋼絞線長度進行復查，保證下料長度準確無誤；⑥下料完成后，剝除張拉端、固定端PE護套，剝除時應注意不得誤傷鋼絞線；⑦PE剝除后，清除兩端油脂，然后對端頭進行墩頭處理，以供穿索牽引用。

4.1.2 系桿錨具安裝

安裝前，先清理錨墊板、預埋管內雜物，清理錨孔內雜物（如機加工碎屑），保持錨孔清潔無污。檢查錨孔、密封板孔位是否對齊，孔位不得有錯位，并用鋼絞線試穿。先用吊裝設備把錨具吊裝到箱梁內預埋管處，然后用手動葫蘆把錨具組件放入管內，并且調整到位，保持兩端系桿錨具孔位平齊一致。

4.1.3 穿束

鋼絞線運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，先按鋼束設計長度下料，然后移到合適位置妥善保護。

利用人工將單根鋼絞線從梁上預留孔位置穿入梁下，然后依次穿過箱梁上的系桿護套，到達系桿另一端預埋管處。將牽引器從另一端錨板錐孔穿入預埋管外，與鋼絞線連接，將鋼絞線牽引出錨板錐孔，當鋼絞線超過錨板約130cm時，安裝夾片并敲緊錨固。

穿索順序為：從下往上。由腹板向中間依次穿索。

單根穿索時，需注意PE護套的保護，并嚴防鋼絞線打絞、旋轉、扭曲現(xiàn)象發(fā)生。

4.1.4 張拉準備

張拉前將千斤頂和油壓表進行標定，并按標定的線性方程，計算出各種拉力下的油表讀數(shù)。張拉時，油表和千斤頂應配套使用。

以設計院提供的伸長理論值為依據(jù)，校核實際測量值。偏差不得超過±6%。初次安裝千斤頂、油泵時，應空運行幾次，將設備及管道內的空氣排出。

4.1.5 張拉

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，系桿預應力施工采用4臺專用頂壓千斤頂進行兩端對稱張拉。張拉順序為：從上往下，由腹板向中間依次張拉。張拉設備應采用智能張拉設備，以便精準監(jiān)控。

4.2 吊桿施工

派河大橋吊桿索體采用6-Ф15.2mm環(huán)氧噴涂鋼絞線成品索，鋼絞線的公稱抗拉強度為1860MPa。錨具采用GJM15-6型整體擠壓工錨具，通過上下叉耳與拱上、梁上耳座連接。拱上為固定端，梁上為張拉端。索體下端設置調節(jié)套筒，可以對索體的長度進行微調。全橋共34根吊桿，主要由上下叉耳、柱銷、整體擠壓錨、環(huán)氧鋼絞線索體、連接頭、調節(jié)套筒組成。

4.2.1 吊桿施工準備

吊桿安裝采用25t起重機，利用起重機起吊把吊桿叉耳提升到拱上耳板附近，插上銷柱連接，因此需在橋面上布置與預留足夠的施工場地及安全防護區(qū)域。吊桿在工廠備料，按圖紙的設計長度生產(chǎn)制作好，然后編號成盤，用標簽在料盤明顯處注明索號、長度、根數(shù)等。

首先，千斤頂、油泵和油壓表均編號、配套標定。在相應拱上耳板下的橋面區(qū)域布置合理的施工場地，并提前清理該場地內相鄰作業(yè)平行施工工序所需或產(chǎn)生的堆放物和施工設備。根據(jù)施工工藝要求，設計、加工、施工、工裝。檢查每一根吊桿索上掛設的出廠合格證的長度，以便在安裝吊桿索時進行位置調節(jié)。

4.2.2 吊桿施工

吊桿安裝：采用吊車將成品索吊裝上橋，在吊桿相應的錨固點位置放索。吊桿應在安裝前集中放置，以免過多占用橋面，影響其他施工作業(yè)，避免可能的碰撞造成的吊桿成品索護桿套管表面受損。

4.2.3 吊桿調索張拉

橋面荷載先通過梁體傳給吊桿，再傳遞給拱肋，最后傳到橋墩上。由于吊桿的不同施工加載順序會影響吊索的受力不均勻，如不進行各施工階段吊索隨時調整和現(xiàn)場的實時監(jiān)控，會造成局部吊桿索力增大，彈性變形過大造成梁體出現(xiàn)損壞，直接影響拱肋線型和橋梁的使用。

5 結語

飛燕式梁拱組合體系橋梁結構特點復雜，施工難度較大，通過對環(huán)巢湖旅游大道派河大橋工程進行了系統(tǒng)的研究，總結了飛燕式梁拱組合體系橋梁的關鍵施工技術，可為我國同類橋梁工程提供相應的借鑒。