下承式尼爾森體系鋼管混凝土拱橋施工安裝技術

徐錦良

(北京市公聯公路聯絡線有限責任公司，北京 100161)

1 工程概況

本工程原有的兩座框架橋分別為6.5～9～6.5 m三孔、6.8～8～6.8 m三孔鋼筋混凝土框架結構。建于1981年，現已使用37年。兩座橋改造后的下部結構及上部結構完全一致。采用1～56 m雙線簡支拱橋，全橋長68.31 m。雙線T型橋臺，基礎采用樁基礎。主梁為梁拱組合體系結構，線路兩側各對稱設置一道邊縱梁，縱梁橫截面為矩形截面，縱梁間由橋面板進行連接。拱管為鋼管結構，雙拱管體系。本工程中尼爾森簡支鋼拱下錨板、鋼拱肋、剛性斜吊桿安裝精準安裝是工程的難點，本文針對尼爾森體系剛性斜吊桿安裝過程中精度控制難度大的問題，從加工制作開始探索出一套成熟的剛拱肋剛性斜吊桿安裝技術，保證了施工質量，縮短了工期，降低了成本。

2 精準安裝控制技術

2.1 鋼拱肋制作技術

剛拱肋剛性斜吊桿簡支拱橋施工的關鍵在于確保每片受力拱體系的拱肋、上錨固板、下錨固板及剛性斜吊桿的軸線處于同一平面上，這就需要從拱肋、錨固板制作，下錨板安裝，拱肋預埋段安裝，其余拱肋安裝，吊桿安裝這些眾多環節共同控制。

鋼結構制作前需深化設計圖紙，畫出制作軸線，工廠制作過程中嚴格把控每一段拱肋，每一個下錨固板，每個吊桿按照設計軸線制作。

構件進廠后組織技術人員對所有構件進行結構尺寸復測，發現與設計不符的點位及時與廠家溝通改正。

剛拱肋及下錨固板安裝前，先建立精確的平面坐標系，將擬安裝的構件軸線點準確畫在平面圖中，每次剛拱肋及下錨固板安裝均采用全站儀精確放線并采用有效支架固定。

2.2 拱肋安裝技術

(1)預埋段拱肋安裝

首先采用支架法進行初步穩固，然后利用四個控制點三維坐標定位拱肋空間位置，定位完畢后在拱肋下部與支架橫梁相接處焊接限位鋼筋防止傾斜的GL1向下滑動，同時在支架橫梁上緊貼剛拱肋兩側焊接限位工字鋼，防止GL1橫向移動。通過這種方法達到精準控制的目的。

預埋段拱肋(下文簡稱GL1)設置工字鋼支架對其進行固定，支架搭設在主梁底模上，采用I28a工字鋼作為受力支柱和橫桿，采用I12工字鋼作為拱肋限位立桿。立柱上下兩端分別焊接一片400 mm×400 mm×16 mm鋼板。支架所有構件的尺寸均預先計算準確并按照方案中的位置安放。

(2)其余拱肋安裝

其余拱肋安裝控制采用相似的方法，通過設置一種附帶標高和平面限位裝置的支架控制拱肋的空間位置。

精度控制的關鍵點為線形(標高)控制和“軸面(位置)控制”，線形控制是通過設置支架及限位墊塊對拱肋標高進行控制來實現；“軸面控制”首先是確保下錨固板精準對位設計軸面，然后以本片拱肋體系的下錨固板軸面作為基準軸面，利用經緯儀或全站儀定位對應拱肋及上錨固板軸面，達到精確控制的目的。

①標高控制：吊車起吊待安裝拱肋置于臨時支架上，用水準儀測量，分別控制本節段拱肋下管口與上一節拱肋的上管口對準，本節段拱肋上管口標高與安裝標高一致，完成標高控制后，在拱肋上、下管口的下方安放支撐小工字鋼臨時支墊。

②“軸面控制”：經緯儀架設在下錨固板軸線上，控制待安裝拱肋上的下錨固板軸線點與下錨固板軸線一致。完成軸向控制后在待安裝拱肋兩側焊接定位工字鋼永久固定剛拱肋。

3 控制安裝過程

(1)剛拱肋拼裝架設前，應對橋墩軸線、高程、中線及跨距等進行復測，偏差在規范允許范圍內方可架設，首先在橋面上放出橋梁中心線、拱肋軸線投影和拱腳臨時支架立柱中心點的位置，確認臨時支架的預埋板位置無誤后，利用80 t汽車吊安裝1#～3#拱肋臨時支架。最遠回轉半徑20 m桿長選用24 m額定起重量為4.5 t重量為2.6 t滿足吊裝要求。

(2)采用80 t汽車吊吊裝拱肋GL2。吊裝前首先將拱腳GL1接口位置上的1個點作為測量控制點，然后利用全站儀、吊錘等工具對GL1的接口位置、高度、軸線等進行復測，確認無誤后，利用80 t汽車吊將拱肋GL2吊裝至1#、2#臨時支架上，根據兩肋間距、跨間距離、拱軸線坐標將拱肋GL2就位，并精確測量吊桿位置，確認無誤后，臨時連接GL1與GL2拱肋節段，并用臨時支撐將兩跨GL2拱肋連接起來。吊裝回轉半徑6 m，桿長選用18 m，額定起重量為34.3 t，構件重量為11.6 t，滿足吊裝要求。

(3)采用同樣方法吊裝拱肋GL3。吊裝回轉半徑13 m，桿長選用24 m，額定起重量為12.5 t，構件重量為9.3 t，滿足吊裝要求。

(4)在溫度相對穩定的條件下，測量合攏段GL4間距，并配切拱段，之后吊裝合攏段GL4。在兩肋間距、跨間距離、拱軸線坐標符合設計要求的條件下，焊接全橋拱段。

(5)焊接完成后，報驗，探傷，監測合格后，澆灌混凝土，待混凝土達到設計要求強度后，拆除臨時支架，安裝吊桿，吊桿均分為兩節進行安裝，采用汽車吊散裝即可。

3 結 語

薄橋面板槽型梁與尼爾森體系鋼管混凝土拱肋剛性斜吊桿相結合的簡支拱結構在工程中得到成功應用，本文主要成果如下：

(1)基于尼爾森拱的特殊結構形式，針對性提出尼爾森體系上下錨固板、剛拱肋、剛性斜吊桿結構安裝的“軸面控制”理論與方法，并成功進行了實踐應用與驗證。

(2)提出并驗證尼爾森體系上、下錨固板，剛拱肋，剛性斜吊桿安裝控制最大允許誤差為1 mm。