□文/翟紅麗 蒲小雁

工程概況

由天津城建集團(tuán)承建的鄧家窯橋位于北京通州新城北部地區(qū)，是朝陽北路東延道路工程跨越溫榆河的重要構(gòu)筑物，由主橋及南北引橋構(gòu)成，全長311.06 m，面積12 240 m2。見圖1。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)立面示意

主橋?yàn)橹谐惺絾慰缣峄@拱橋，跨度為158 m，橫橋向設(shè)置兩片拱肋，拱肋內(nèi)傾10°，拱頂處中心距為34 m，拱腳中心距為47.101 m。橋面以上設(shè)置5道“一字”風(fēng)撐，鋼橫撐截面高2 m，寬1.64 m，最重鋼橫撐質(zhì)量為53 t，最輕鋼橫撐質(zhì)量為50.1 t。全橋系桿由12根系桿索構(gòu)成，每側(cè)6根。

上段拱肋跨度為132 m，中間76 m范圍為等截面段，兩側(cè)28 m范圍為變截面段，截面高度由跨中3 m按直線內(nèi)插方式漸變到拱腳處5 m，寬度為等寬2.5 m。跨中段拱肋（順橋向長度為118 m），為矩形空心斷面，采用Q345D鋼工廠制作、現(xiàn)場安裝。兩側(cè)段采用強(qiáng)度等級為C60混凝土現(xiàn)場澆注，為矩形實(shí)心斷面。

鋼拱肋采用工廠預(yù)制現(xiàn)場吊裝焊接的工藝，單側(cè)拱肋共分11段，每段投影約長12 m，最重段為V制作段，質(zhì)量約67 t，拱肋最高處中心線距離橋面約為24.5 m，在中間合龍。拱肋分段及鋼橫撐位置示意見圖2。

圖2 拱肋分段示意

拱肋支撐形式設(shè)計(jì)

主橋跨越溫榆河主河道，根據(jù)鋼拱肋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，鋼拱肋臨時(shí)支撐選用安裝拆卸方便的鋼管柱體系。見圖3。

圖3 拱肋支架布置示意

考慮到橋面混凝土為22 cm厚鋼筋混凝土板結(jié)構(gòu)，局部承載力有限，而拱肋又較重，故拱肋支架直接從河底搭設(shè)，穿過橋面板混凝土并在橋面處臨時(shí)加固，以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。支架由灌注樁加條形基礎(chǔ)加鋼管柱的形式組成。在拱肋分段處橫縱橋向共設(shè)置4根鋼管柱，每側(cè)鋼拱肋端頭設(shè)2根，其上搭設(shè)橫橋向三拼40 b工字鋼作為拱肋支撐。由于拱肋分段投影在鋼梁范圍內(nèi)，故拱肋支撐鋼管橫橋向間距設(shè)計(jì)要避開吊桿橫梁及縱梁。鋼管橫橋向基本布距為3.5 m，即在拱肋截面重心內(nèi)側(cè)為2 m，外側(cè)為1.5 m，當(dāng)與縱梁有沖突時(shí)，適當(dāng)增大鋼管間距。同時(shí)，為了防止鋼拱肋傾斜，在內(nèi)側(cè)用雙拼36 b工字鋼進(jìn)行臨時(shí)支撐。拱肋鋼管柱順橋向布置間距考慮拱肋內(nèi)部肋板，間距為2 m，拼接口兩側(cè)各1 m。考慮等拱肋合龍后直接用吊車吊裝到位，鋼橫撐不再設(shè)臨時(shí)支撐。

支撐拱肋的每組鋼管柱之間采用剪刀撐連接，剪刀撐采用20#槽鋼。相鄰兩組鋼管柱采用型鋼桁架連接，以增強(qiáng)鋼管柱整體穩(wěn)定性。鋼管柱基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁加條形基礎(chǔ)的形式，與吊桿橫梁下已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)形式相同，在工程開始階段所有基礎(chǔ)一塊施工，從而保證基礎(chǔ)的整體性。拱肋支撐鋼管先在基礎(chǔ)上安裝一節(jié)，使管頂標(biāo)高高于汛期水位并低于吊桿橫梁低標(biāo)高，以方便將來有水狀態(tài)下接長鋼管柱并防止影響吊桿橫梁的拖拉施工。吊桿橫梁拖拉到位且橋面板施工完成后，在橋面上再接長拱肋支撐鋼管。

鋼拱肋吊裝

吊裝順序

北側(cè)拱肋上下游第Ⅵ段→南側(cè)拱肋上下游第Ⅵ段→北側(cè)拱肋上下游第Ⅴ段→南側(cè)拱肋上下游第Ⅴ段→北側(cè)拱肋上下游第Ⅳ段→南側(cè)拱肋上下游第Ⅳ段→北側(cè)拱肋上下游第Ⅲ段→南側(cè)拱肋上下游第Ⅲ段→北側(cè)拱肋上下游第Ⅱ段→南側(cè)拱肋上下游第Ⅱ段→上游合龍段→下游合龍段→3#拱肋橫撐→2#拱肋橫撐→中間1#拱肋橫撐。

吊車選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合每段鋼拱肋質(zhì)量，合理選擇吊車布設(shè)位置，根據(jù)吊裝參數(shù)選擇吊車噸位大小。見表1。

表1 吊車選擇及參數(shù)

拱肋橫撐均可采用2臺160 t吊車直接在橋面吊裝完成。拱肋吊裝時(shí)，吊車主要承重支腿均布置在吊桿橫梁對應(yīng)位置橋面板上，其余支撐腿均采用6拼40 b工字鋼進(jìn)行受力的分配，確保吊裝作業(yè)安全。同時(shí)，在吊桿橫梁下棧橋的設(shè)計(jì)時(shí)，也已經(jīng)考慮了吊裝時(shí)對其作用的荷載，保證了全橋支撐體系的安全穩(wěn)定。

拱肋及橫撐的定位

拱肋吊裝及定位是工程施工重點(diǎn)和難點(diǎn)，由于拱肋內(nèi)傾10°且拱肋線形為倒置懸鏈線，所以安裝定位非常困難。針對此問題，采取了全橋三維模型建立及三維空間定位測量的控制，確保施工準(zhǔn)確并且每天實(shí)測大氣溫度及拱肋空間變位。選擇溫度變化小的時(shí)段進(jìn)行吊裝和控制。

每個拼接斷面設(shè)置4個控制點(diǎn)，分別是拱肋斷面的4個角點(diǎn)，見圖4。

圖4 拱肋斷面控制點(diǎn)示意

在三維圖上確定出所有角點(diǎn)的三維坐標(biāo)并在吊裝每節(jié)拱肋之前，在工作平臺上先放出兩個下角點(diǎn)的平面坐標(biāo)并計(jì)算出高差，吊裝時(shí)隨時(shí)控制。基本就位后，分別在拱肋的4個角點(diǎn)進(jìn)行測量坐標(biāo)定位，精準(zhǔn)后再行臨時(shí)固定。兩段拱肋之間輔以限位板進(jìn)行控制。

合龍段施工溫度控制在15℃左右。先在合龍前幾天實(shí)測夜間溫度及拱肋空間變位測量，選取夜間溫度最低的時(shí)段為合龍時(shí)間段。經(jīng)過4 d測量，發(fā)現(xiàn)0:00—5:00溫度較為穩(wěn)定且接近15°，符合吊裝時(shí)間要求。另外，由于晝夜溫差，經(jīng)過反復(fù)測量發(fā)現(xiàn)白天與夜間，拱肋向上下游偏位能達(dá)到50～60 mm，故必須在溫差相對穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)完成拱肋合龍段兩個斷面的空間測量并如實(shí)反映到三維模型上，定出合龍段實(shí)際刨切尺寸并提前在夜間完成刨切，以保證對口質(zhì)量。焊接也選擇在夜間進(jìn)行，如果第一天沒有焊完，則選擇在第二天的夜間進(jìn)行焊接，白天不允許焊接。

鋼橫撐同鋼拱肋合龍段一樣控制，定位時(shí)兩頭提前焊接好限位板，確保精確定位。

結(jié)語

該工程是中承式提籃拱橋采用先梁后拱施工工藝的典型代表，在跨河道橋梁施工中有其優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在拱肋吊裝可以在橋面板完成后在橋面上進(jìn)行。由于鋼拱肋截面較大且單節(jié)較重，吊裝時(shí)需要充分考慮吊車站位，尤其在橋面上吊裝，要嚴(yán)格根據(jù)吊車形狀及性能表提前確定其準(zhǔn)確站位；同時(shí)，橋面系支撐體系設(shè)計(jì)時(shí)也要充分考慮到吊車吊裝時(shí)對其產(chǎn)生的最不利荷載，即拱肋自重、吊車自重，運(yùn)梁車自重和吊車在工作的整個過程中4個支撐腿的不均勻受力都要計(jì)算到，取最不利荷載驗(yàn)算，以保證橋面系支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定。對于鋼拱肋的定位問題，由于拱肋線形復(fù)雜且內(nèi)傾，所有控制點(diǎn)的定位均不能簡單的用二維坐標(biāo)核算，這就要求拱肋支撐鋼管柱及工字鋼空間位置也必須準(zhǔn)確且要有足夠的剛度，每節(jié)段拱肋吊裝完成后，其空間位置是隨著大氣溫度的變化而變化的，所以其空間定位時(shí)要充分考慮溫度影響，盡量選擇在陰天或夜間放線、吊裝和焊接。合龍段施工是整個拱肋施工的重中之重，必須經(jīng)過對現(xiàn)場第Ⅱ節(jié)段多次仔細(xì)的測量并標(biāo)記到三維模型計(jì)算后再行刨切，以確保合龍段尺寸的精確，保證合龍段拼接質(zhì)量。