黃建明 馬 斌

（中交三航局南京分公司， 江蘇 南京 210011）

0 前言

鋼管混凝土系桿拱橋由于工程性能出眾、造型優(yōu)美，被越來越多的使用于市政橋梁工程中。是一種組合拱與梁的優(yōu)點(diǎn)的橋型，它將拱與梁兩種基本結(jié)構(gòu)形式組合在一起，共同承受荷載，充分發(fā)揮梁受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)性能和組合作用，拱端的水平推力由系桿（梁）承受，使拱端支座不產(chǎn)生水平推力。拱與弦間用兩端鉸接的豎直桿聯(lián)結(jié)而成。隨著技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和廣大群眾審美的提高，造型各異的鋼管混凝土系桿拱橋也不斷推陳出新。

異形鋼管混凝土拱區(qū)別于傳統(tǒng)兩側(cè)對稱雙拱結(jié)構(gòu)，拱肋位于橋梁中線，通過中軸線兩側(cè)偏轉(zhuǎn)，形成對稱的副拱配重，達(dá)到抵抗橫向力的作用。在施工中進(jìn)行線型控制時(shí)具有以下幾大難點(diǎn)：

（1）主拱線形控制精度要求高；

（2）鋼管混凝土拱結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，體系轉(zhuǎn)換帶來的變形難以避免；

（3）鋼結(jié)構(gòu)溫度變形較大；

（4）異形連接件一般為空間曲面，坐標(biāo)計(jì)算、尺寸計(jì)算、測量定位難度較大。

1 工程概況

本橋梁采用 1×60m 下承式拱梁組合體系橋方案，正交布置。橋梁總寬 27m，主拱肋為二次拋物線無絞拱，矢跨比 1/4.48，計(jì)算跨徑 58.2m,計(jì)算矢高 13.0m，采用圓形斷面，直徑 1.8m，鋼管內(nèi)灌注 C55 微膨脹混凝土。副拱肋為二次拋物線，采用圓形截面，截面直徑為 1.0m。拱間采用鋼連接件連接。

主拱肋線形為二次拋物線，位于橋梁中心線上，主拱平面鉛錘于大地其方程為：

Z=-52/58.2014259^2*X^2+13(-29.1007≤X≤29.1007)

副拱（穩(wěn)定拱）與主拱面夾角為 14.628°及于水平面夾角為 75.372°拱軸線方程：

Z=-50.6845716/546127913^2*x^2+12.6711429(-27.3057≤x≤27.3057)

主副拱肋平面圖布置圖

主、副拱肋平面布置圖

2 施工概況

2.1 拱肋分段

縱向劃分為5段，長度控制在20米左右，輔助拱縱向劃分與主拱一致。

2.2 總體施工順序：

計(jì)算機(jī)軟件建?！摌?gòu)件廠內(nèi)制作→橋上安裝支架→安裝兩側(cè)主拱肋→主拱肋合攏→安裝兩側(cè)副拱肋→副拱合攏→安裝兩側(cè)橫向聯(lián)系。

3 線形控制基本概況

橋梁的施工控制網(wǎng)采用54年太原獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，為城市一級導(dǎo)線網(wǎng)，高程系統(tǒng)采用黃海高程系，按四等水準(zhǔn)布設(shè)。主橋控制網(wǎng)布控在橋的兩端，采用鋼釘釘入現(xiàn)有瀝青路面設(shè)置。鋼管拱的標(biāo)高采用全站儀三角高程測量控制，兩個(gè)控制點(diǎn)均有高程控制。在拱肋吊裝前應(yīng)對測量儀器進(jìn)行檢驗(yàn)和校正，以保證測量成果的精度。并對主橋控制網(wǎng)進(jìn)行全面復(fù)測和報(bào)審。

根據(jù)本橋鋼拱施工工藝及橋梁力學(xué)模型，計(jì)算出鋼拱在體系裝換中的變形量，并最終確定預(yù)拱度為20mm。

根據(jù)本橋鋼拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將結(jié)構(gòu)劃分為三部分，分別采用不同控制要點(diǎn)進(jìn)行測控：

（1）主拱為主要應(yīng)力結(jié)構(gòu)，要求確保軸線、高程及吊桿套筒位置的精度。

（2）副拱起裝飾和穩(wěn)定作用，主要控制兩側(cè)角度對稱性。

（3）連接件起裝飾作用，主要控制組裝中的線條流暢性。

4 施工控制工藝

4.1 計(jì)算機(jī)軟件建模應(yīng)用

由于本橋異形鋼拱組合體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組件眾多，施工傳統(tǒng)三維空間坐標(biāo)計(jì)算較為困難，且實(shí)際施工中難以操作，故本橋采用電腦軟件構(gòu)件三維坐標(biāo)系，根據(jù)圖紙給出的各項(xiàng)參數(shù)建立3D模型，在模型的輔助下，較為便捷的確定各構(gòu)件的尺寸及空間位置，并提前在廠內(nèi)生產(chǎn)過程中進(jìn)行編號、定位和畫線。

利用軟件建立全橋力學(xué)模型，提前預(yù)測每一步體系轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)變形，進(jìn)行累加，計(jì)算出各控制點(diǎn)預(yù)拱度，并為各階段施工提供參考數(shù)據(jù)，便于及時(shí)調(diào)整，確保定位精度。

4.2 鋼管拱加工

為了保證鋼管拱的加工質(zhì)量和精度，橋梁的鋼管拱肋選擇專業(yè)化工廠加工。加工時(shí)按照1：1拱軸線放大樣，由于鋼材的熱膨脹系數(shù)較大，加工時(shí)間又是在夏天高溫季節(jié)，所以考慮了溫度修正；在制作的過程中，焊接作業(yè)量較大，還考慮了焊接變形。

全橋拱肋加工完成后，在廠內(nèi)進(jìn)行了預(yù)拼，預(yù)拼過程中用全站儀對鋼管拱上下緣坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行精確的測量，使之與計(jì)算坐標(biāo)一致。

橫向連接件根據(jù)3D模型精確放樣，制作成模塊運(yùn)輸至現(xiàn)場，待主、副拱安裝完成后，再進(jìn)行焊接組裝。提前對橫向連接件進(jìn)行編號，根據(jù)3D模型中確定的位置，在主、副拱上畫線標(biāo)記，并標(biāo)注編號，方便后續(xù)施工，避免錯(cuò)亂。

4.3 鋼管拱吊裝測量技術(shù)

橋梁的拱肋定位采用三維坐標(biāo)法，將全站儀架設(shè)在路面控制點(diǎn)上，利用全站儀的三維坐標(biāo)控制功能直接測出拱段前端觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。為確保施工質(zhì)量，保證拱肋的線形，每段鋼管拱在焊接前和焊接后必須進(jìn)行空間位置的測量，并及時(shí)反饋、調(diào)整測量數(shù)據(jù)。

4.4 拱腳預(yù)埋段的安裝

主拱預(yù)埋節(jié)段定位安裝是鋼管拱肋安裝的一項(xiàng)重要工作，預(yù)埋位置的精度直接影響整體鋼管拱的安裝線形，因此有必要對拱腳預(yù)埋的測量控制進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。

主拱鋼管拱安裝時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)拱座中預(yù)留出的預(yù)埋段孔道，用吊機(jī)并輔助倒鏈將其初步就位，將主拱預(yù)埋段下端的定位鋼板焊接在承力鋼板上，固定初步位置，用千斤頂精確微調(diào)上口的空間位置和標(biāo)高后，將拱腳預(yù)埋段與勁性定位骨架和臨時(shí)支架焊接牢固。在安裝過程中隨時(shí)檢查軸線和高程，固定后再次檢查軸線和標(biāo)高，出現(xiàn)偏差需重新定位，確保拱腳預(yù)埋段的精度。

4.5 拱肋節(jié)段安裝測量

拱肋安裝過程中的觀測，是保證主拱肋正確就位的關(guān)鍵，如果觀測出現(xiàn)偏差，拱肋就位出現(xiàn)偏差，將導(dǎo)致整個(gè)拱肋安裝失敗，因此做好安裝過程中的跟蹤觀測工作十分重要。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求，本橋鋼管拱肋安裝實(shí)測項(xiàng)目的允許偏差如下：

1、拱軸線偏位≤10mm

2、拱圈高程偏差≤±20mm

為打通農(nóng)商行進(jìn)入資本市場的渠道，應(yīng)由上級部門(如省聯(lián)社)等進(jìn)行主管，協(xié)同各區(qū)域農(nóng)商行進(jìn)行集中出資，來設(shè)立農(nóng)商行股權(quán)交易信息中心，實(shí)現(xiàn)股權(quán)登記、質(zhì)押、掛牌、托管等多功能，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)村區(qū)域發(fā)展?fàn)顩r，可以將債權(quán)、土地承包權(quán)、金融資產(chǎn)及林權(quán)等在交易中心來辦理交易及托管，將其打造成適用于農(nóng)商行的戰(zhàn)略平臺。除此之外，農(nóng)商行應(yīng)建立健全股權(quán)流通的相應(yīng)機(jī)制，完善交易流程及運(yùn)行規(guī)則，對股權(quán)轉(zhuǎn)讓、設(shè)置及信息披露來進(jìn)行明確規(guī)定，嚴(yán)格規(guī)范股權(quán)在交易中的操作細(xì)則，將制度進(jìn)行市場化、透明化，使得廣大股東充分明晰自身的權(quán)益，構(gòu)建科學(xué)規(guī)范、合法、高效的農(nóng)商行股權(quán)流動(dòng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)股權(quán)的正常化，發(fā)揮農(nóng)商行股權(quán)的真正價(jià)值。

3、對稱點(diǎn)高差≤20mm

4.5.1 鋼管拱初步定位

拱肋在空間的部分分為三段加工拼接，預(yù)拼合格后平板車運(yùn)至現(xiàn)場。搭設(shè)鋼管安裝平臺。按照軸線和高程，在每個(gè)支架兩側(cè)拱肋下沿位置安裝臨時(shí)定位支座，吊裝節(jié)段按照設(shè)計(jì)外傾角度放在承托支座上。

4.5.2 鋼管拱精確定位

分段的拱肋臨時(shí)固定后，采用千斤頂進(jìn)行橫向微調(diào)和標(biāo)高控制，根據(jù)吊裝節(jié)段在工廠預(yù)拼時(shí)做好的標(biāo)記，將每一節(jié)段相鄰節(jié)段連接，并用全站儀精確定位復(fù)核，通過全站儀測量拱肋前端觀測點(diǎn)（人工將棱鏡架設(shè)在各節(jié)段前端預(yù)先做好的拱肋中線點(diǎn)上），根據(jù)各吊桿點(diǎn)高度來判斷是否需要調(diào)整拱肋軸線和高程，調(diào)整到與監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)符合后與支座焊接固定。兩端節(jié)段連接處對接螺栓臨時(shí)固定。空間微調(diào)是一個(gè)循序漸近的過程，直至其偏差值滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求為止。

在精確定位過程中還要考慮溫度對拱肋的影響，現(xiàn)場應(yīng)盡量避免晴天高溫是定位拼接，或者在夏天下午太陽下山之后進(jìn)行微調(diào)和焊接。

當(dāng)?shù)跹b節(jié)段調(diào)好后必須要把前面架好的每一節(jié)段測一組數(shù)據(jù)與沒有安裝時(shí)的數(shù)據(jù)比較，測出此節(jié)段安裝后，前面幾節(jié)段相應(yīng)的下沉量，并提拱給監(jiān)控單位使其提供下一節(jié)段的施工預(yù)拱度。特別需要注意的是，拱肋的計(jì)算資料應(yīng)考慮預(yù)拱值。

4.5.3 合攏段的吊裝

設(shè)計(jì)圖紙要求合攏前應(yīng)該在25±5℃的溫度下對拱肋進(jìn)行全面的線形、表格測量，并進(jìn)行微調(diào)，確定出合理長度后，切除多余部分并將切除部分鋼板開坡口以利焊接質(zhì)量。當(dāng)線形滿足設(shè)計(jì)、監(jiān)控及相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范要求后，進(jìn)行鋼板接口的焊接工作，完成拱肋的正式合攏。

4.6 豎向轉(zhuǎn)體撓度的影響

副拱長度較長， 豎向轉(zhuǎn)體，拱肋中部下擾，這對后面的合攏帶來了較大影響，如不考慮撓度，甚至?xí)霈F(xiàn)合攏困難，而且影響到整個(gè)拱肋的線形能否符合設(shè)計(jì)以及規(guī)范要求。解決方法：由專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)工程師計(jì)算出邊側(cè)拱肋轉(zhuǎn)體的撓度，在安裝邊側(cè)拱肋時(shí)加設(shè)預(yù)拱，有效地避免了副拱豎向轉(zhuǎn)體撓度帶來的影響。

4.7 連接件施工

連接件根據(jù) 3D模型確定的尺寸加工成三段，并按照提前畫好的位置進(jìn)行連接。因連接件精度要求較低，故根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對連接件拼縫進(jìn)行截短或加長。

5 整體效果

本橋鋼管拱安裝結(jié)束、混凝土頂壓完成后，經(jīng)第三方監(jiān)測單位實(shí)測，拱肋軸線偏位最大處為3mm，小于《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》L/6000，L=60m,即10mm；拱圈高程最大偏位為+2mm，小于規(guī)范要求的±20mm。

6 結(jié)束語

該異型結(jié)構(gòu)的橋梁通過可靠措施和手段，確保了線形滿足要求，采取了以下幾項(xiàng)措施：

1、優(yōu)化施工工藝，確保工序、工藝的合理性和科學(xué)性。針對該橋的實(shí)際情況，對全橋施工工藝進(jìn)行了反復(fù)論證和改進(jìn)。根據(jù)鋼拱組合體重量較大，精度要求不同等特點(diǎn)，將原整體安裝方案改為主副拱及連接件分塊安裝方案，確保了結(jié)構(gòu)的可靠性和施工的安全性。

2、利用電腦軟件，提前統(tǒng)籌，一步到位。本橋鋼構(gòu)組合體為異形拱，副拱角度、連接件定位等因素給本橋鋼構(gòu)件施工帶來較大困難。通過3D模型、力學(xué)軟件的應(yīng)用，精確掌握各控制點(diǎn)空間坐標(biāo)，預(yù)測每一步體系轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的變形量，提前籌劃，提前定位，為后續(xù)施工打下良好的基礎(chǔ)，提高了施工精度和施工速度。

3、加強(qiáng)過程控制，從整體到碎部，從拱肋的工廠加工到現(xiàn)場安裝，實(shí)施全過程控制，確保拱肋的線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4、從測量上控制。全戰(zhàn)儀三角高程單向觀測法的靈活運(yùn)用，進(jìn)行誤差估算；觀測墩的設(shè)置；多人多時(shí)段觀測有效保證了拱肋的安裝精度。