鋼管混凝土承式拱橋拱肋技術研究范文

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摘要：南浦溪特大橋為主跨258m的上承式鋼管混凝土拱橋，地處山區，地質條件復雜，施工風險高。主拱拱肋采用纜索吊裝施工技術，施工技術含量高，施工難度大，可為同類橋梁施工提供工程借鑒。

關鍵詞：鋼管混凝土上承式拱橋；拱肋；纜索吊裝；施工技術

1工程概況

南浦溪特大橋位于浙江省泰順縣南浦溪鎮，跨越飛云江水庫庫區和峃院線，橋位兩側地勢陡峭，溝谷切割較深，呈V字形。主橋采用主跨258m上承式鋼管混凝土拱橋，計算矢高56.087m，計算矢跨比為1/4.6，主拱軸線為懸鏈線，拱軸系數m=1.6，拱肋為等截面鋼管混凝土桁架結構，主橋立面布置如圖1所示。主橋由兩榀桁架拱肋通過橫撐連接，桁架中到中間距17m，每片拱肋由4根φ1200mm鋼管組成，高5.5m，寬3.0m的鋼管桁架，水平向由δ=12mm綴板橫向連接兩根主鋼管，腹桿采用φ600×16mm鋼管作豎向連接。主拱肋鋼管和綴板內均灌注C50自密式微膨脹混凝土，采用頂升施工工藝灌注。拱上共設計13排26根鋼箱立柱及13個鋼蓋梁，橋面系由工型梁與混凝土預制橋面板組成。

2纜索吊裝系統

2.1纜索系統

纜索系統設計凈吊重106t的主索道2組，其初始位置布設在拱肋中心線處，完成鋼管拱肋節段吊裝，主索鞍橫移后完成相應位置的立柱、工型梁及橋面板吊裝施工。同時另設計凈吊重5t的工作索道2組，布設于兩組主索道的外側。走行小車安裝在承重索上，由牽引輪組、走行輪組、起重輪組及其連接件共同組成。（1）起重系統。單組106t主索道承重索采用6根φ56mm密封式鋼絲繩，起吊繩采用2根φ26mm普通鋼絲繩，牽引繩采用2根φ30mm普通鋼絲繩。單組5t工作索道承重索采用1根φ47.5mm普通鋼絲繩，起吊繩采用1根φ17.5mm普通鋼絲繩，循環繩采用1根φ19.5mm普通鋼絲繩。主索道承重索和工作索道承重索的拉力安全系數均為3。單組主索道起重小車的吊重由起吊系統來完成，起吊系統由2根φ26mm的起吊繩和4臺JM10t電動慢速卷揚機組成，兩岸各布置2臺。滑車組采用滾動軸承。主索道起重索的拉力安全系數為5。工作索道起吊滑輪組由上掛架及3個定滑輪、下掛架及2個動滑輪組成。走行機構由走行滑輪和輪架組成，單臺小車有8個走行滑輪，分別支承在1根φ47.5的承重索上。單組工作索道起吊系統由1根φ17.5mm的起吊繩和1臺2JK8t電動快速雙筒卷揚機組成，設置在文成岸。工作索道起重索的拉力安全系數為5。（2）牽引系統。單組主索道起重小車的走行由牽引系統來完成，牽引系統由2根φ30mm的牽引繩和4臺JK12.5t電動慢速卷揚機組成，兩岸各設2臺，每臺小車均由布置于同岸的2臺12.5t卷揚機牽引。單組5t工作索道牽引系統由1根φ19.5mm的循環繩和1臺JK8t電動快速雙筒卷揚機組成，設置在文成岸。（3）主索地錨。兩岸地錨設計位置為中風化凝灰巖，主索地錨均布置在區間路基上，單岸主索地壟設計采用2組樁式地壟。

2.2索塔體系索塔體系

由索塔基礎、門式鋼管架、塔頂萬能桿件結構、索塔風纜等構成。（1）索塔結構。文成岸索塔高66.054m，泰順岸索塔高56.754m，橫橋向塔頂寬30m，順橋向塔頂寬6m。索塔設計為門式結構，采用鋼管及萬能桿件的組合結構，塔頂縱梁及軌道采用H型鋼。索塔鋼管柱采用φ813×14mm螺旋鋼管、鋼管橫聯采用萬能桿件、塔頂縱梁采用2HN600×200mm型鋼，兩側軌道采用2HN600×200mm型鋼，中間軌道采用單根HN600×200mm型鋼，縱梁及軌道間采用2[20b型鋼連接加強。索塔基礎采用樁基礎，兩岸索塔基礎位于橋臺后側，承臺結構尺寸為10×10×2m。（2）索塔風纜。在索塔前、后、左、右方向設置風纜。風纜地錨根據地形地質情況采用樁式地錨。索塔前風纜共布設4組，分別布置在兩組索道的外側及內側。索塔頂部后風纜共布設4組，選用低松弛鋼絞線，前端錨固在塔頂通風纜梁上，后端錨固在主地壟上。

2.3斜拉扣掛系統

[1，2]鋼管拱肋節段采用“斜拉扣掛”施工，懸拼的節段通過扣索錨固于扣塔上。吊裝最大懸臂時每組拱肋設6對扣索，全橋共計24組扣索。（1）扣塔?？鬯O置在4#、5#過渡墩頂部，每個墩頂設置兩個獨立扣塔，中心間距17m與拱肋軸線位置重合。每個扣塔位置設計有6組扣錨梁，與立柱節點板栓接，并在扣錨梁對應位置設斜撐。（2）扣錨索?？蹝煜到y中扣索、錨索采用鋼絞線，在扣塔頂設置六層對稱張拉錨固梁，扣索和錨索根據扣索索力進行張拉錨固，同時調整鋼管拱肋線形。（3）扣索地錨。小里程設計三組扣索地錨，均采用樁基礎，設置在索塔后方路基頂面，距離索塔中心18m，其中左右側兩組地錨由2根φ2.5m基樁及8×3×3m承臺組成，中間地錨由4根φ2.5m基樁及8×8×3m承臺組成；大里程設計兩組扣索地錨，均采用樁基礎，設置在索塔后方路基頂，距離索塔中心16m，兩組地錨均由4根φ2.5m基樁及8×8×3m承臺組成。

3拱肋吊裝施工

3.1施工工藝

[3，4]拱肋吊裝施工工藝流程如下：（1）纜索吊裝系統索鞍調整就位，拱肋吊裝節段或橫撐運輸至指定的起吊位置。（2）對稱吊裝拱肋及附屬設施。例如，第一（十三）節段左側拱肋，安裝左側拱腳臨時鉸及扣索，吊裝第一（十三）節段右側拱肋，安裝右側拱腳臨時鉸及扣索，然后橫移索鞍吊裝1號、13號K撐。（3）橫移索鞍位置，進行下一節段拱肋吊裝，安裝扣索，吊裝橫撐，根據監控測量調整拱肋線形，直至第六（八）節段。（4）觀測調整拱肋線形，吊裝第七節段（合龍段），合龍完成，然后吊裝H橫撐，測量校核拱肋標高。

3.2拱肋吊裝

（1）第一節段拱肋吊裝。吊裝拱肋節段前應先安裝拱腳臨時鉸。臨時鉸分兩部分，一是將臨時鉸底座準確定位預埋在混凝土內；二是將第一（十三）主拱肋節段作為整體加工焊接。精確吊裝就位后，設置扣索，并將扣索張拉至設計張力，然后吊裝1號和13號K撐并焊接。（2）中間節段拱肋吊裝。吊裝前，先調整第一（十三）節段拱肋線形與標高，將索鞍橫移就位，進行第二（十二）節段吊裝。采用鏈條葫蘆人工引導鋼管接頭對位，采用高強螺栓連接，設置扣索并張拉調整拱肋線形，吊裝對應節段橫撐。重復上述吊裝及扣掛系統安裝張拉、橫撐焊接，直至第七節段合龍段安裝。（3）合龍段拱肋吊裝。在鋼管拱肋設置臨時牽引，采用鋼絲繩與多個手拉葫蘆提供小位移調整，牽引吊裝節段就位，約高于已安裝鋼管拱節段頂面約20cm。拱肋線形調整好后，立即施擰連接板高強螺栓，完成臨時連接，解除吊索，由此完成左側節段吊裝合龍，用同樣的方式進行右側節段吊裝合龍。最后進行H橫撐吊裝連接。（4）拱腳臨時鉸固結。拱肋合龍后，通過測量觀測數據，利用扣索與側風纜調整拱肋線形。澆筑拱腳臨時鉸處預留槽內C50混凝土，將臨時鉸固結，使拱肋受力體系轉變。從拱腳到拱頂依次施焊進行拱肋吊裝節段永久連接。

3.3扣掛系統松扣與拆除

[5]拱肋合龍后，各節段接頭焊接完成并形成無鉸拱后，且焊縫探傷檢查合格后可逐級松扣索，將扣索拉力轉換為拱的推力，使空鋼管拱肋呈自重作用下的無鉸拱狀態。扣掛系統松扣利用千斤頂在扣塔張拉端分次對稱放張，各扣索松一級，暫停15至20分鐘后，測試各項數據，經參建各方確認后再進行第二級放松循環。最后一級保留10%左右的扣索索力暫不放松。放松扣索后對拱肋進行全面測試，特別是拱軸撓度、拱軸線偏移測量，根據測量結果研究決定：（1）糾偏方式（可調整部分扣索索力）；（2）修正管內混凝土灌注方案和灌注順序。拱肋鋼管內混凝土灌注完成并達到設計強度后，徹底放松扣索，并逐步予以拆除。

4結束語

南浦溪特大橋主橋拱肋采用纜索吊裝施工技術，在拱座基坑巖石破碎較嚴重和保證峃院線正常通行的情況下安全地進行施工，實施過程中解決突破的問題可為同類橋梁施工提供工程經驗和技術借鑒。 

參考文獻：

[1]中交第一公路工程局有限公司.公路橋涵施工技術規范（JTG/TF50-20011）[S].北京：人民交通出版社，2000.

[2]謝功元，劉軍，袁長春，等.支井河鋼管混凝土拱橋施工關鍵技術[J].橋梁建設，2009（5）：57-59.

[3]梁遠祿，陳慶志.無支架纜索吊裝施工技術在大跨度鋼管桁架提籃拱橋中的應用[J].公路，2018（12）：151-154.

[4]高峰.提籃式鋼管混凝土勁性骨架上承式拱橋施工關鍵技術[J].工程建設與設計，2018（22）：186-187.

[5]呂建根，張輝.大跨度鋼管混凝土拱橋肋纜索吊裝施工技術[J].科學技術與工程，2009（4）：1064-1067.

作者：魏俊 曹景偉 包鴻銓 王雄 蔡曉琴 單位：浙江省交通運輸科學研究院