趙艷納 何俊輝 謝雨珊

摘要：文章結(jié)合六律邕江特大橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，通過從拱肋下掛多道自主研發(fā)的橫梁系統(tǒng)，并在橫梁上設(shè)置定位滑輪、轉(zhuǎn)向滑輪、孔口防刮裝置等對(duì)臨時(shí)系桿安裝進(jìn)行防護(hù)，從而形成成套的臨時(shí)系桿安裝施工方法和系桿安裝防護(hù)技術(shù)，成功將永久系桿材料轉(zhuǎn)換為臨時(shí)系桿，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。

關(guān)鍵詞：拱橋;臨時(shí)系桿;安裝;防護(hù)

中圖分類號(hào)：U445.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 033

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0119 - 04

0 引言

鋼管混凝土系桿拱橋通過張拉系桿來平衡主拱所產(chǎn)生的大部分水平推力，大大降低了拱橋下部與基礎(chǔ)的工程量與造價(jià)[1]，具有強(qiáng)度大、自重輕、抗變形能力強(qiáng)、造型美觀的特點(diǎn)，在我國尤其是在廣西發(fā)展較為迅速。鋼管混凝土系桿拱橋格子梁合攏前，永久系桿不具備安裝條件，但又需要提供跨中方向的對(duì)拉力確保拱座穩(wěn)定，在永久系桿安裝并施加預(yù)應(yīng)力前，必須先設(shè)置臨時(shí)系桿平衡施工各階段作用在墩身的不平衡水平推力[2]。因此永久系桿安裝是鋼管混凝土系桿拱橋的難點(diǎn)工作之一。本文結(jié)合六律邕江特大橋的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采取創(chuàng)新方法，避免了傳統(tǒng)施工方法的不足，迅速、高效地將永久系桿轉(zhuǎn)化為臨時(shí)系桿。

1 工程概況

六律邕江特大橋?yàn)橹骺?65 m鋼管混凝土下承式系桿拱橋，拱軸線采用懸鏈線，計(jì)算高度為58. 89 m，矢跨比為1/4.4。跨徑組合為：4x 30 m（小箱梁）+280 m（鋼管混凝土系桿拱橋）+3x 30 m（小箱梁）。本橋設(shè)計(jì)將系桿N1～N6、N19～N24作為臨時(shí)系桿，待橋面格子梁安裝完成后，將系桿N2～N5、N20～N23轉(zhuǎn)換為永久系桿，系桿N1、N6、N19、N24轉(zhuǎn)換為備用系桿，這種設(shè)計(jì)方案與傳統(tǒng)系桿拱橋存在一定差別，即施工時(shí)需要將永久系桿材料作為臨時(shí)系桿，加之主橋跨度大、系桿安裝難度大、工藝復(fù)雜、系桿張拉精確控制難，因此系桿施工是整個(gè)橋梁施工的重難點(diǎn)工序，也是制約本項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵。

2 臨時(shí)系桿施工存在問題及技術(shù)難點(diǎn)

2.1 臨時(shí)系桿施工存在的問題

（1）主橋臨時(shí)張拉后撓度仍達(dá)1.2m，在空間位置上與格子梁沖突，阻礙格子梁安裝;

（2）采用永久系桿材料作為臨時(shí)系桿，若采用傳統(tǒng)形式將臨時(shí)系桿從河床拖拉過河，會(huì)造成臨時(shí)系桿外PE層損傷;

（3）系桿自重大、安裝時(shí)垂度大，成品系桿長度不足，無法安裝千斤頂進(jìn)行張拉。

2.2 臨時(shí)系桿安裝技術(shù)難點(diǎn)

（1）跨徑大，采用傳統(tǒng)工藝安裝臨時(shí)系桿，則系桿露出拱座預(yù)埋孔工作長度不足，系桿無法進(jìn)行張拉;

（2）跨徑大，若采用傳統(tǒng)工藝，臨時(shí)系桿張拉后撓度仍達(dá)1.2m，與格子梁安裝沖突;

（3）臨時(shí)系桿通過轉(zhuǎn)換設(shè)置為永久系桿和備用系桿的系桿拱橋，臨時(shí)系桿安裝環(huán)境復(fù)雜，系桿保護(hù)難度大;

（4）系桿張拉需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)體施工情況進(jìn)行，張拉工序繁瑣。

3 臨時(shí)系桿安裝施工技術(shù)

針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)和難點(diǎn)，項(xiàng)目組通過從拱肋下掛多道臨時(shí)橫梁系統(tǒng)，減小臨時(shí)系桿張拉后撓度，避免其與格子梁安裝在空間上出現(xiàn)沖突，并設(shè)置定位滑輪、轉(zhuǎn)向滑輪、孔口防刮裝置等對(duì)臨時(shí)系桿安裝進(jìn)行防護(hù)，防止臨時(shí)系桿安裝過程中外PE層受損，優(yōu)質(zhì)高效地完成臨時(shí)系桿安裝施工。

3.1 材料與設(shè)備

系桿安裝主要設(shè)備詳見表1。

3.2臨時(shí)系桿安裝施工方法

3.2.1總體施工方法

在拱肋用鋼絲繩懸掛12道橫梁系統(tǒng)，減小臨時(shí)系桿跨度;南寧岸索盤放索，柳州岸卷揚(yáng)機(jī)牽引安裝系桿。示意圖見圖1。臨時(shí)系桿安裝工藝流程詳見圖2。

3.2.2橫梁系統(tǒng)加工

（1）項(xiàng)目自己研發(fā)、加工橫梁系統(tǒng)，具體構(gòu)造見圖3。

（2）橫梁系統(tǒng)加工工序：防刮輪定制;構(gòu)件機(jī)床精確下料;現(xiàn)場焊接組拼。

3.2.3 橫梁系統(tǒng)轉(zhuǎn)船

為避免掛籃高空作業(yè)，將橫梁系統(tǒng)用固定鋼絲繩按設(shè)計(jì)間距連接，按安裝次序梳理整齊，轉(zhuǎn)移至施工船，后期通過預(yù)緊固定鋼絲繩可達(dá)到固定橫梁系統(tǒng)的效果。

3.2.4 橫梁系統(tǒng)安裝

行船至“設(shè)計(jì)橫梁位置”正下方處，用工作索逐根安裝橫梁系統(tǒng)，將下掛鋼絲繩上端吊到指定標(biāo)高后，用繩卡固定于拱肋處。

3.2.5 橫梁系統(tǒng)標(biāo)高調(diào)整

橫梁系統(tǒng)安裝標(biāo)高主要影響因素有：格子梁安裝標(biāo)高、橫梁懸掛鋼絲繩松弛長度及懸掛鋼絲繩伸長量等。主要計(jì)算方法如下：

（1）格子梁安裝標(biāo)高

格子梁安裝標(biāo)高考慮成橋設(shè)計(jì)標(biāo)高、橋面經(jīng)驗(yàn)預(yù)抬值、格子梁及橋面板等橋梁自重荷載下拱肋撓度及吊桿伸長量、二期恒載作用等，并由監(jiān)控單位根據(jù)以上因素計(jì)算后給出，設(shè)定格子梁安裝標(biāo)高為HL。

（2）橫梁懸掛鋼絲繩松弛長度

鋼絲繩在自重作用下并不足以繃直，呈現(xiàn)為彎曲形態(tài)。我們將其由自然下垂?fàn)顟B(tài)到完全繃直狀態(tài)的長度差稱為“鋼絲繩松弛長度”。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，鋼絲繩自然下垂?fàn)顟B(tài)時(shí)可按每米0.6 rrrn的松弛長度計(jì)算，即ls1=0. 006×Lz，其中l(wèi)s為鋼絲繩松弛長度，Lz為鋼絲繩自然下垂長度。

（3）鋼絲繩伸長量

鋼絲繩伸長量是指在橫梁自重、鋼絲繩自重、系桿重量及系桿張拉后豎向分力等力作用下的鋼絲繩伸長量，其計(jì)算方法見式（1）。

3.2.6 橫梁系統(tǒng)標(biāo)高觀測

采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行橫梁標(biāo)高觀測，操作方法為：確定對(duì)應(yīng)樁號(hào)處橫梁設(shè)計(jì)標(biāo)高一通過拱座處水準(zhǔn)點(diǎn)，調(diào)整水準(zhǔn)儀十字絲至觀測橫梁設(shè)計(jì)標(biāo)高一利用十字絲標(biāo)高調(diào)整橫梁標(biāo)高。

3.2.7 牽引繩架設(shè)

工作索吊起牽引繩，將其從拱肋處下掛鋼絲繩之間穿過，從柳州岸通過各橫梁系統(tǒng)上方，到達(dá)南寧岸側(cè)。

3.2.8 臨時(shí)系桿安裝

（1）總體布置：在南寧岸拱座橫梁系統(tǒng)上方放置系桿索盤，于柳州岸、南寧岸拱座后方設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)，作為系桿牽引動(dòng)力。

（2）安裝過程：把系桿牽引頭與卷揚(yáng)機(jī)牽引繩連接，在柳州岸啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，同時(shí)南寧岸索盤放索，緩緩向柳州岸牽引索體穿過此岸的拱座預(yù)留孔道并錨固;南寧岸繼續(xù)放索至全部完成，用南寧岸側(cè)卷揚(yáng)機(jī)將系桿穿過南寧岸側(cè)拱座預(yù)留孔，安裝南寧岸側(cè)錨具及夾片，完成單根系桿安裝。

（3）臨時(shí)系桿牽引連接：系桿通過牽引頭與牽引鋼絲繩連接，牽引頭為一根一端開孔且比系桿鋼絞線束斷面略小的鋼棒。首先將外圈以內(nèi)的鋼絞線切短約10 cm，然后將牽引頭無孔一端直接插入，將外層鋼絞線焊接在牽引頭上，再用PE材料熱熔包裹起來即可。

3.3 系桿安裝防護(hù)方法

（1）系桿放索架：為使系桿順利從索盤放出，現(xiàn)場采用鋼板、鋼管、滑輪及型鋼加工放索架。放索架中軸可套入索盤內(nèi)孔，底板可隨索盤繞放索架中軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）定位滑輪：橫梁系統(tǒng)上安裝定位滑輪，防止系桿外PE層被橫梁棱角刮傷，同時(shí)起到定位作用。

（3）限位裝置：為防止系桿在牽引安裝過程中出現(xiàn)跳動(dòng)，與鋼絲繩、耳座等產(chǎn)生摩擦刮傷PE層，在耳座兩端焊接限位裝置。限位裝置由圓鋼及外套空心管組成，外套管可繞圓鋼轉(zhuǎn)動(dòng)。

（4）轉(zhuǎn)向滑輪：為防止系桿轉(zhuǎn)彎時(shí)與周圍構(gòu)筑物碰撞及出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎半徑過小導(dǎo)致PE層開裂現(xiàn)象，在系桿放索架與系桿安裝軸線間設(shè)置轉(zhuǎn)向滑輪，使系桿從放索架順利過渡至安裝位置。

（5）孔口防刮輪：系桿正式安裝前，對(duì)預(yù)埋孔進(jìn)行打磨，并在孔口安裝防刮裝置。

4 施工效果

項(xiàng)目通過系桿施工方案研究、比選、優(yōu)化，采用本項(xiàng)施工技術(shù)保質(zhì)保量完成了系桿施工，且在質(zhì)量、進(jìn)度、安全等方面取得良好的效益，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）通過先設(shè)置12道橫梁系統(tǒng)，再進(jìn)行臨時(shí)系桿安裝張拉，成功避免格子梁安裝與臨時(shí)系桿在空間位置上的沖突，為格子梁順利吊裝合攏掃除障礙。

（2）通過系列系桿安裝防刮措施，臨時(shí)系桿安裝保護(hù)到位，外PE層完好無損，成功將永久系桿材料作為臨時(shí)系桿。

（3）采用該工藝機(jī)械人員投入合理，且采用永久系桿材料作為臨時(shí)系桿（即臨時(shí)系桿通過體系轉(zhuǎn)換為永久系桿），同時(shí)可節(jié)省格子梁安裝過程中臨時(shí)系桿調(diào)整損失的工期，施工時(shí)間大大縮短，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

針對(duì)本橋設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，采用創(chuàng)新的方法，有效規(guī)避了傳統(tǒng)系桿安裝存在的不足，此類技術(shù)可適用于采用永久系桿材料作為臨時(shí)系桿的大跨徑系桿拱橋臨時(shí)系桿架空安裝施工，也可用于有撓度限制、臨時(shí)系桿保護(hù)要求的中小跨徑系桿拱橋系桿安裝施工。希望本文的一些工藝和技術(shù)能對(duì)類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]李世振，劉永清，王寧.鋼管混凝土拱橋研究分析[J].商品與質(zhì)量，2016（42）：403.

[2]陳光輝.多跨連續(xù)長系桿拱橋臨時(shí)系桿設(shè)計(jì)及施工[J].橋隧工程，2014（7）：1 56—1 59.

作者簡介：趙艷納（1982-），工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理工作;

何俊輝（1981-），工程師，主要從事高速公路建設(shè)管理工作;

謝雨珊（1976-），高級(jí)工程師，碩士，主要從事高速公路建設(shè)管理工作。