耿治平

(中國(guó)中鐵股份有限公司，北京 100039)

1 工程概況

某公路特大橋位于濱海縣與射陽(yáng)縣交界處，主要跨越射陽(yáng)河。該橋上部橋跨組合為7×25 m(預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁)+71.48 m(系桿拱)+10×25 m(預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁)，其中主跨位于7號(hào)～8號(hào)墩之間。

主橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為71.6 m單跨預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，為剛性系桿剛性拱，系桿計(jì)算跨徑L=70 m。拱軸線為二次拋物線，矢高14 m，矢跨比0.2。拱肋截面正高1.4 m，寬1.2 m，斷面為“工”字形截面。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，拱肋采用預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，用大型浮吊、分3段吊裝施工。半幅橋拱肋之間設(shè)抗風(fēng)撐4道，采用外徑D=500 mm、壁厚δ=12 mm的無(wú)縫鋼管制作。

該橋共設(shè)中橫梁26道，每半幅13道。中橫梁高1.32～1.65 m(橋面橫向坡度根據(jù)中橫梁高度變化調(diào)整)，長(zhǎng)15.7 m，采用預(yù)制場(chǎng)預(yù)制浮吊吊裝施工。

2 拱肋支架搭設(shè)

該橋拱肋吊裝每片拱肋分3段按次序進(jìn)行，中一段與兩端塊件吊裝聯(lián)結(jié)后再與中二段聯(lián)結(jié)。中一段每塊重504 kN，中二段重839 kN。每片拱肋設(shè)4個(gè)支架，其中:中一段與端塊件聯(lián)結(jié)部位每側(cè)設(shè)1個(gè)(以下簡(jiǎn)稱副支架)，共2個(gè);中一段與中二段聯(lián)結(jié)部位每側(cè)設(shè)1個(gè)(以下簡(jiǎn)稱主支架)，共2個(gè)。主支架采用貝雷片作立柱搭設(shè)，橫橋向聯(lián)結(jié)亦采用貝雷片。副支架采用4根φ377 mm螺旋鋼管作立柱，橫向無(wú)連接。

主支架底部以系桿平臺(tái)的3號(hào)墩立柱為主受力墩，副支架直接搭設(shè)在系桿頂面。拱肋吊裝支架布置如圖1所示。

為保證系桿頂面混凝土的承壓，副支架鋼管立柱底面焊接□400 mm×400 mm、δ=10 mm的鋼板以增大受力面積。主支架以貝雷片為立柱，系桿每側(cè)設(shè)置2根，除底層橫向布置外，以上3層均為立式連接。橫向與立式貝雷片采用在橫向貝雷片上焊接δ=20 mm陰陽(yáng)接口貝雷銷(xiāo)聯(lián)結(jié)的方式。支架頂部采用工字鋼焊制的梯形架調(diào)坡調(diào)高。

圖1 拱肋吊裝支架布置圖(1/2主跨)

梯形架制作及安裝如圖2所示。

3 浮吊設(shè)備及參數(shù)

拱肋采用大型浮吊船吊裝，船只采用“銘鑫浮吊三號(hào)”，本船系組合式起重船，船體總寬度16.5 m，長(zhǎng)度34.95 m，正常吊重為1 100 kN。本工程拱肋中二段為吊裝施工最大重力，總重839 kN。

浮吊船只結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3所示。

圖2 梯形架制作及安裝圖

圖3 浮吊船結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(單位:m)

4 拱肋吊裝施工

4.1 拱肋起吊脫底模翻身

本工程拱肋預(yù)制采用砂漿砌磚水泥漿抹面做底模，施工時(shí)，在拱肋吊點(diǎn)位置預(yù)留100 mm×100 mm矩形起吊孔，以便穿入鋼絲繩平行起吊。拱肋中一段設(shè)計(jì)2個(gè)起吊點(diǎn)，分別距端頭3.5 m，中二段設(shè)計(jì)4個(gè)起吊點(diǎn)，外側(cè)距端頭3.5 m，中間吊點(diǎn)距離均分。起吊時(shí)，先從拱肋一端吊起，待底模脫離后再吊起另一端。為保護(hù)預(yù)留接茬鋼筋，平行起吊后沿拱肋軸線方向平移，接茬鋼筋完全分離后再平行吊高。

拱肋在吊裝上橋前必須將拱肋翻身，即拱肋由平面擺放翻轉(zhuǎn)為立面。由于拱肋脫模時(shí)采用鋼絲繩捆吊法，翻身較為困難，需二次捆繩。

具體翻轉(zhuǎn)程序如圖4所示。

圖4 拱肋翻轉(zhuǎn)程序

拱肋捆綁時(shí)，在鋼絲繩與拱肋混凝土面接觸部位應(yīng)采用土工布和“∟”形鋼板進(jìn)行保護(hù)，為防止鋼絲繩的滑動(dòng)，在鋼絲繩與鋼板之間夾塞雜木塊。翻轉(zhuǎn)過(guò)程中注意對(duì)拱肋混凝土成品的保護(hù)。

4.2 拱肋吊裝及線形控制

4.2.1 拱肋吊裝

拱肋吊裝前，應(yīng)對(duì)拱肋進(jìn)行修整。保證起吊前各段拱肋的結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤和拱肋混凝土表面的外觀質(zhì)量。對(duì)濕接縫處接茬鋼筋應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，混凝土接茬面應(yīng)鑿毛并清洗干凈，避免起吊后在高空進(jìn)行處理。

拱肋吊裝順序?yàn)?小里程中一段→大里程中一段→中二段。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和浮吊船的結(jié)構(gòu)參數(shù)，左幅橋2號(hào)拱肋中一段從上游側(cè)跨右幅2號(hào)和左幅1號(hào)系桿進(jìn)行吊裝，中二段從下游側(cè)跨便橋吊裝。左幅橋1號(hào)拱肋、右幅1號(hào)、2號(hào)拱肋均從上游側(cè)進(jìn)行吊裝。全橋拱肋吊裝次序如圖5所示。

圖5 全橋拱肋吊裝次序

4.2.2 拱肋吊裝定位測(cè)量

拱肋在吊裝過(guò)程中，為保證拱肋合龍后的線形與設(shè)計(jì)基本保持一致，本吊裝施工從拱肋各主要控制點(diǎn)高程和縱橫向平面位置來(lái)進(jìn)行控制。

4.2.2.1 高程控制

(1)高程控制點(diǎn)的設(shè)定

本工程每片拱肋設(shè)吊裝支架4根，為便于吊裝過(guò)程中高程的控制測(cè)量，高程控制點(diǎn)設(shè)在支架上方的梯形架上和拱肋上，考慮到在安放拱肋后支架會(huì)產(chǎn)生小部分位移，梯形架上的控制點(diǎn)僅僅作為高程參考控制點(diǎn)。為保證拱肋安裝后高程誤差降低至最小并方便施工過(guò)程中測(cè)量，控制點(diǎn)設(shè)在濕接縫中心線與拱肋軸線相交點(diǎn)兩側(cè)76 cm處(順橋向水平位移)。假定拱肋吊裝完成后此高程點(diǎn)正投影在拱肋底面、梯形架上和系桿頂面分別做點(diǎn)，其中拱肋底面投影點(diǎn)在起吊前完成，梯形架和系桿頂面點(diǎn)位由全站儀定位，精確設(shè)點(diǎn)后，由經(jīng)緯儀在兩系桿對(duì)應(yīng)點(diǎn)位上相互復(fù)核。

點(diǎn)位設(shè)定如圖6所示。

圖6 拱肋吊裝高程控制點(diǎn)位布置(單位:m)

控制點(diǎn)位置經(jīng)復(fù)核無(wú)誤后，轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)量出X1、X2和X3的高程作為拱肋吊裝的控制基準(zhǔn)高程。以系桿頂面的基準(zhǔn)高程用長(zhǎng)鋼尺豎直量測(cè)出Z1、Z2和Z3的參考高程，參考高程Z1、Z2和Z3分別比拱肋底精確高程G1、G2和G3低25 cm左右，以便夾塞雜木楔調(diào)整拱肋底的精確高程。

(2)精確高程的確定

在確定精確高程時(shí)，以下幾個(gè)因素必須考慮:

①拱肋預(yù)留拱度。本工程中，設(shè)計(jì)無(wú)預(yù)留消除沉降的拱度，但參照同類(lèi)工程的工后沉降結(jié)果和監(jiān)控單位的建議，副支架處預(yù)留20 mm、主支架處預(yù)留40 mm的預(yù)拱度(δYG)。

②由于系桿采用鋼管平臺(tái)現(xiàn)澆施工，系桿已經(jīng)預(yù)留了拱度，此預(yù)留拱度值為平臺(tái)彈性形變量(δPT)與拆除平臺(tái)后系桿的沉降量(δXC)之和。吊裝前，平臺(tái)彈性形變量δPT已經(jīng)消除，但系桿頂面基準(zhǔn)高程比系桿頂面設(shè)計(jì)高程有一定的差值，即高出δXC。所以在確定精確高程時(shí)應(yīng)相應(yīng)增加δXC，才能保證拆除系桿平臺(tái)后整體沉降后的設(shè)計(jì)線形。

③主、副支架的彈性和塑性形變對(duì)高程的影響。由于主、副支架均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在拱肋吊裝過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生彈性和塑性形變。為消除塑性形變和測(cè)出彈性形變，本吊裝工程采用實(shí)體等載預(yù)壓法，即拱肋吊裝在支架上不松繩的狀態(tài)下使支架等載受力。支架加載前量測(cè)高度H，加載后(時(shí)間2h左右)量測(cè)高度H1，卸載后量測(cè)高度H2。采用此方法即可消除塑性變形，得出彈性形變 δZT=H2－H1。

綜合以上3點(diǎn)，拱肋底精確高程G=設(shè)計(jì)高程+δYG+δXC+δZT。

吊裝過(guò)程中，計(jì)算出精確高程G，測(cè)量出基準(zhǔn)高程X，由于拱肋和系桿寬度相同，則直接用長(zhǎng)鋼尺量測(cè)兩高程的差值即可。

4.2.2.2 平面控制

為精確控制拱肋吊裝時(shí)的平面位置。在射陽(yáng)河兩岸專門(mén)布設(shè)了強(qiáng)制對(duì)中的觀測(cè)墩，以本橋中心線大里程方向?yàn)閄軸正向，垂直橋中心線線路右側(cè)為Y軸正向。坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在主跨系桿拱縱橫向中心處，以提高主跨各施工放樣點(diǎn)的精度。

(1)順橋向定位控制

本工程拱肋吊裝順橋向定位仍采用在拱肋上定點(diǎn)并投影至系桿頂面，經(jīng)緯儀在兩系桿間相互對(duì)點(diǎn)的辦法進(jìn)行控制。拱肋在預(yù)制場(chǎng)施工完成后，根據(jù)預(yù)制拱肋的假定坐標(biāo)系，采用全站儀在濕接縫中心線與拱肋軸線相交點(diǎn)兩側(cè)1.2 m處(順橋向水平位移)設(shè)控制點(diǎn)。并在系桿頂面假定吊裝完成后設(shè)定此點(diǎn)的投影，投影點(diǎn)設(shè)在系桿頂面中心，方便置鏡。

拱肋吊裝前，在對(duì)應(yīng)的另一幅系桿頂面對(duì)點(diǎn)置鏡，以準(zhǔn)備吊裝的系桿頂面投影點(diǎn)為后視，反復(fù)縱向調(diào)整拱肋位置，直至拱肋預(yù)設(shè)點(diǎn)、系桿假定投影點(diǎn)、鏡站三點(diǎn)重合。此時(shí)拱肋在縱橋向即為達(dá)到設(shè)計(jì)平面位置。

(2)拱肋中軸線定位控制

在預(yù)制場(chǎng)測(cè)量拱肋頂面按測(cè)定中軸線的控制點(diǎn)，點(diǎn)距2 m，并沿拱肋長(zhǎng)度方向彈出墨線。在強(qiáng)制對(duì)中的觀測(cè)墩上架設(shè)全站儀，準(zhǔn)確測(cè)定出每個(gè)拱肋端塊件尾部支座中心位置并做點(diǎn)。

拱肋吊裝時(shí)，在準(zhǔn)備吊裝的拱肋端塊件尾部支座中心處架設(shè)全站儀，以對(duì)面拱肋端塊件尾部支座中心為后視，水平撥角90°，將儀器視線方向轉(zhuǎn)至拱肋中軸線方向。反復(fù)調(diào)整拱肋位置，使拱肋頂面墨線和儀器視線方向重合。在吊裝中二段拱肋時(shí)，由于視角偏小，不能看到中二段拱肋頂面墨線，采用前視在墨線上吊垂球來(lái)調(diào)整拱肋位置，使儀器視線、垂球線重合。

拱肋吊裝平面位置控制鏡站布設(shè)如圖7所示。

圖7 拱肋吊裝平面位置控制鏡站布設(shè)(單位:m)

在拱肋吊裝過(guò)程中，拱肋的縱向、橫向定位和水平測(cè)量應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，為達(dá)到設(shè)計(jì)精度，拱肋需要反復(fù)調(diào)整。定位測(cè)量控制的一般順序?yàn)?①實(shí)體等載預(yù)壓;②縱橋向定位;③拱肋底高程調(diào)整;④橫橋向定位;⑤拱肋豎直下落在支架上。

5 結(jié)語(yǔ)

本系桿拱左幅橋拱肋于2005年2月28日開(kāi)始吊裝，3月6日左幅6片拱肋全部完成。根據(jù)以上方案對(duì)吊裝進(jìn)行全程控制，測(cè)量拱肋垂直度偏差4 mm，拱肋底面高程最大偏差3 mm，橫橋向軸線最大偏差3 mm，縱橋向偏差5 mm，均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。該工程的順利實(shí)施，可為其他類(lèi)似工程的施工提供借鑒。

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