下承式系桿拱橋拱肋安裝質量控制淺析

李智存

摘? ? 要：以水閣至臘口公路新建工程第三合同段石浦大橋主跨下承式系桿拱橋拱肋安裝為分析對象，探討目前系桿拱橋拱肋安裝工藝質量控制，并從拱肋加工、拱肋試拼、拱肋安裝等方面強化過程控制措施，有效地克服傳統施工工藝的弊端，加快施工進度，改善工程質量。

關鍵詞：? 下承式系桿拱橋;拱肋加工;拱肋安裝;過程控制

1? 前言

圓形鋼管對混凝土的約束力強，現階段研究理論與構造設計技術也已相當成熟，加之鋼管拱橋結構輕便，造型美麗，在城市橋梁建設中，越來越多的鋼管拱拱橋被建造，但近年來，一些鋼管混凝土拱橋在制造和服役期形成局部缺陷，在惡劣環境中，這些缺陷急速惡化擴展，大大縮短了橋梁設計服役期，有的甚至導致橋梁垮塌。導致這些缺陷的原因主要是鋼管拱在空中安裝難度大，線型和高程不易控制，而鋼管拱肋的連接主要采用空中焊接，加上空中焊接工作量大，一旦鋼管拱安裝不好，不僅會產生不合理的拱軸線引影結構受力，而且會加大拱肋的焊接難度，并且在連接接頭處可能造成鋼管的錯臺、焊接缺陷，從而影響橋梁完整性，嚴重影響鋼管混凝土橋梁壽命。如何更好的確保拼裝及焊接質量成為現階段控制鋼管混凝土質量的關鍵工序。本文就麗水市水閣至臘口公路工程石浦大橋三跨下承式系桿拱拱肋安裝為對象，探討鋼管混凝土拱橋的拼裝質量直接影響因素，對如何改善拱肋的拼裝質量有一定的意義。

2? 工程概況

麗水市水閣至臘口公路工程石浦大橋位于浙江省青田縣臘口鎮境內，為線路跨越浙江省青田縣甌江主干流大溪而設，荷載等級為公路-Ⅰ級，全橋共5聯。石浦大橋主橋采用三跨70+100+70m（計算跨徑）下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，橫向兩片平行拱肋，拱肋中距25.9m，主跨100m設置5道風撐，邊跨70m設置3道風撐，拱軸線為拋物線，矢跨比1/5，主跨100m計算矢高20m，主跨70m計算矢高 14m，系梁、橫梁為預應力混凝土結構，吊桿采用GJ鋼絞線整束擠壓式拉索體系，吊桿間距為 4.9m，行車道板為25cm實心板體系。本文以石浦大橋主跨為研究對象。

3? 總體施工程序

施工準備→鋼管拱肋加工→鋼管拱試拼→鋼管拱支架安裝→拱腳安裝→標準節段安裝→合攏段安裝→吊裝風撐→清理現場→整理資料→竣工驗收。

4? 施工準備

4.1? 施工技術資料準備

施工技術資料準備包括拱肋的安裝方案，拱肋安裝的控制軸線和標高的計算，以及拱肋的合理分段等內容。拱肋分段利用CAD、revit等軟件畫出拱肋的平面及3D效果圖，然后根據鋼構廠及現場場地條件、設備、起吊能力等綜合評估后，對拱肋進行分段。單側拱肋共分為9段，其中左4段、右4段為拱腳段，左3、2、1、右3、2、1為標準節段，中心段為合攏段其分段表1。

4.2? 施工現場準備

嚴格按施工方案的內容準備相應的材料、吊車、卷揚機、倒鏈、千斤頂等，同時合理規劃好施工場地，鋼構廠不僅要準備拱肋加工的平臺，而且須制做拱肋預拼裝的胎架，胎架按1：1的施工大樣尺寸進行放樣，胎架立桿材料采用H型鋼、平面材料采用6～12mm鋼板，穩定限位斜撐均采用H型鋼。用水準儀控制胎架的水平度，用經緯儀或全站儀控制其垂直精度。

5? 鋼管拱試拼

5.1? 鋼管拱肋單跨平拼

為了矯正鋼管吊運變形，檢驗其設計拱軸線，同時確定拱肋的橫向聯接位置，為對應拱肋連接成整體提供依據，拱肋分段加工完成后需進行整跨平拼。將鋼管拱整跨依次試拼，中間的合龍段與相鄰的第二段均試拼。

5.2? 鋼管拱肋相鄰段立拼

單跨平拼后，加工后的每段拱肋的接頭截面傾角、坐標與設計有一定的偏差。因此為了確定橫聯位置，保證空中連接的順利和質量，必須進行立拼。相鄰段整體立拼，模擬拱肋在空中進行拼接，確保空中順利連接，保證拱軸線及橫聯位置。

5.3? 試拼精度

試拼時的精度要求：拱軸線實測值與設計值在豎向及水平方向的允許偏差值為：拱頂：±5mm; 1/4拱肋：±5mm;拱腳：±5mm。

6? 鋼管拱支架安裝

支架采用4根H型鋼組成，型鋼間采用[20槽鋼連接成整體框架。頂端采用HW300X300工字鋼作為支撐橫梁，支架頂端預留120cm作為拱肋拼裝支墊空間，支墊采用鋼板和鋼楔塊，結構采用格構梁結構，底部采用20mm厚承壓鋼板，4個螺栓固定。所有材料均采用Q235鋼。

型鋼的接長采用對接焊接，必須滿焊，達到母材等強度要求，四周采用四塊加勁板連接，加筋板尺寸為100mm×300mm（材質同鋼管樁）。

鋼管拱支架的安裝在端橫梁、系梁、中橫梁安裝完畢后，采用100t汽車吊進行吊裝，整體支架安裝在系梁上，在橫橋向用直徑25cm、壁厚6mm的鋼管將支架與中橫梁進行焊接連接，以加強拱肋支架基礎的整體穩定性。

7? 吊裝控制點設置

每一段拱肋在吊裝前應合理設置吊裝控制點，其吊裝控制點可選定距拱肋分段面下拱肋下管口水平距離50cm的軸線點。同時標記鋼管上拱肋頂端軸線點在下拱肋垂直方向上的投影點，為后序復核拱肋仰角做準備。

8? 拱腳安裝

根據設計要求，拱腳端面設置了一塊2.5cm厚的承壓鋼板，承壓板表面與拱肋端面重合，重合部位采用焊接連接，用加勁板對拱肋內外和承壓板表面進行加強焊接。承壓板上的錨固鋼筋一部分埋入系梁內。由于承壓板的安裝角度、標高及軸線直接影響到拱腳位置的安裝，因此在安裝承壓板時，須通過全站儀、水平儀及吊線錘確定承壓板的安裝位置，同時為了保證承壓板的安裝精度，在澆筑系梁混凝土前對承壓板進行固定，固定材料為型鋼。

系梁澆筑完混凝土強度達到設計強度的75%后安裝拱腳拱肋。用一臺100t汽車吊起吊第一節拱肋，汽車吊吊鉤上掛兩臺20KN的倒鏈用于調整拱肋傾角，將拱肋慢慢就位至承壓板位置，拱腳中心線與承壓板中心線重合，拱腳端面與承壓板表面密貼，將拱腳鋼管精確定位后，采用吊線錘復核拱肋預埋段的仰角，全站儀復核軸線、平面位置。精準定位后，將鋼管固定在H型鋼定位架上，鋼管底端按照設計圖紙要求與承壓板進行固定滿焊，拱腳固定牢固后，綁扎拱腳段剩余鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土。注意在澆筑拱腳混凝土，振動棒不得觸碰拱肋，防止拱肋發生偏位。

9? 標準節段安裝

采鋼管拱安裝前，先用全站儀復核支架頂部的標高，拱肋中心線并用油漆做好標記。用180t吊機起吊鋼拱肋，拱肋的兩個吊點各安裝一條倒鏈，用以調整拱肋的傾角，拱肋運行至安裝位置后，落鉤要緩慢平穩，同時調整鋼拱上下端高差，使其符合安裝角度;在待裝段下端與已裝段的上端頂面接近時進行初定位，測量鋼管拱肋坐標，按照監測單位對拱肋的監控指令通過支撐頂部可調的千斤頂將節段準確定位并固定于支架上，再進行節段連接。

10? 合攏節段安裝

10.1? 施工準備

在工廠加工時鋼管拱合龍節段每側應預留5cm的富余量，起吊合龍段時，先在前一天的相同溫度條件下，現場測量出合攏口的精確長度，然后對管節進行精確切割，并按圖紙要求將切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在第二天相同溫度條件下進行合攏節段的安裝。合攏節段按左、右幅分別安裝，安裝時氣溫應控制在10～15℃之間進行，并應盡快進行。

本工程工期安排鋼管拱合龍時間在十一月份下旬，根據青田當地氣象資料顯示十一月份溫度在5～20℃，合龍段吊裝時選擇在一天溫度相對平穩的下午進行吊裝。

10.2? 吊裝對位

10.2.1? 起吊

合龍段采用1臺150t吊機進行起吊，起吊時應注意吊點保持水平。

10.2.2? 對位

使合攏段保持傾斜狀態起升，待合攏段上弦管依次跨過已架拱段下弦及上弦管后，調平下降。合龍段起吊到位后，兩端各設置兩臺Q=20KN手動葫蘆，輔助調整線型;在每根弦管的對接處各設置2臺緊線器，用以調整和固定合龍段在順橋軸線方向的位置。

10.2.3? 定位

預設接口定位鋼筋（或鋼板）進行初定位，根據經緯儀和水準儀（或全站儀）的線形控制指令，利用吊機纜索、橫向穩定風纜和手拉葫蘆對它進行豎、橫、縱及旋轉四維調整，使對接口兩兩吻合。

10.3? 拱肋合龍

10.3.1? 鎖定

再次精調合龍段線型。在氣溫發生變化之前對合龍段的拱肋進行鎖定;松開手動葫蘆、緊線器。

10.3.2? 焊接合龍

用高強螺栓進行鋼管法蘭連接鎖定后，環向焊縫焊接。焊接順序為從拱腳向拱頂合龍，兩側對稱施焊，每個環縫設三個工作面。

11? 風撐安裝

待主拱拱肋全部焊接完成后，根據拱肋上風撐安裝點位置，將風撐吊裝到位并進行焊接，完成全橋鋼桿件安裝。

12? 結束語

由于項目部在施工過程中，注重鋼管拱拱肋的安裝質量，全方位控制施工的各個環節，對每道工序的施工，要求進行技術交底，嚴格工序三檢制度，石浦大橋主拱拱肋安裝完成后，經測量其軸線和標高均滿足設計及規范要求，為后序施工打下了很好的基礎。實踐證明，此質量控制措施有效、可行。

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