趙杰

上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200125

1 工程概況

白溝河特大橋?yàn)榫┬鄹咚俸颖倍沃骶€上跨越白溝河的一座特大景觀橋梁。大橋主要跨越白溝河兩岸防洪大堤及整個(gè)河床，橋梁全長(zhǎng)1763m。采用上承式鋼箱連拱結(jié)構(gòu)，兩側(cè)引橋分別采用40m及30.67m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁。

2 結(jié)構(gòu)形式

上部結(jié)構(gòu)為17孔空腹式鋼箱連拱，拱圈計(jì)算跨徑均為91m。其中第9孔橋跨中心為整個(gè)連拱對(duì)稱中心，橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高為+39.958m，計(jì)算矢高最大18m，且由中心向兩端逐漸降低至最小7.44m，矢跨比由1/5.06減小至1/12.23，拱軸線均采用圓曲線。主橋理論起拱線均位于同一水平線，設(shè)計(jì)標(biāo)高為+19.143m。

主要結(jié)構(gòu)劃分為拱腳、拱肋、實(shí)腹區(qū)拱梁結(jié)合段、空腹區(qū)鋼箱梁。

3 施工流程及方案

鋼箱節(jié)段在工廠制造完成后，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，鋼結(jié)構(gòu)塊體運(yùn)輸寬度限制在4.0米以內(nèi)，高度限制在3.5以內(nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)需預(yù)留鋼梁二次拼裝的場(chǎng)地，將運(yùn)輸節(jié)段拼裝為吊裝節(jié)段。吊裝節(jié)段通過起吊設(shè)備按相應(yīng)節(jié)段順序架設(shè)至臨時(shí)支架上（臨時(shí)吊點(diǎn)和臨時(shí)支點(diǎn)的位置必須設(shè)在縱向腹板和橫隔板的交叉處）。調(diào)整各節(jié)段高程、平面線形及節(jié)段間距，確認(rèn)無誤后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接連成整體，再進(jìn)行外涂裝防護(hù)。最后在鋼梁頂面鋪設(shè)橋面鋪裝層，安裝伸縮縫等結(jié)構(gòu)工程。

施工總體工藝流程為：

原材料拋涂預(yù)處理→零件加工→板單元制作→節(jié)段塊體制作→預(yù)拼裝→節(jié)段塊體涂裝 →節(jié)段塊體運(yùn)輸→吊裝單元塊體拼接→吊裝單元安裝及連接→焊縫補(bǔ)涂。

3.1 工廠施工

白溝河特大橋工廠施工在專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)工廠制造，其主要完成所有鋼結(jié)構(gòu)的材料采購(gòu)、技術(shù)準(zhǔn)備、工裝胎架設(shè)計(jì)、切割下料、板單元制作、運(yùn)輸節(jié)段拼裝、涂裝、運(yùn)輸至橋位預(yù)拼車間。充分發(fā)揮工廠加工設(shè)備先進(jìn)和施工條件好的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目制造自動(dòng)化、機(jī)械化和車間化。拱腳、拱肋、兩端拱梁結(jié)合段、合攏段拼接位置各留30～50mm工藝余量。

為確保拱肋架設(shè)順利，接口對(duì)接準(zhǔn)確，鋼拱肋在工廠內(nèi)要進(jìn)行預(yù)拼裝，若發(fā)現(xiàn)節(jié)段尺寸有誤或預(yù)拱度不符時(shí)，可在工廠內(nèi)進(jìn)行尺寸修正，避免在高空調(diào)整，減少高空作業(yè)難度和加快安裝速度，消除現(xiàn)場(chǎng)施工風(fēng)險(xiǎn)。

按照《工程測(cè)量規(guī)范》三等導(dǎo)線網(wǎng)的技術(shù)要求建立鋼拱肋測(cè)量控制網(wǎng)。平面基準(zhǔn)網(wǎng)采用一點(diǎn)一方向建立坐標(biāo)系，通過車間外測(cè)點(diǎn)與車間內(nèi)坐標(biāo)系建立聯(lián)系。所有測(cè)點(diǎn)間通視良好，沒有遮擋和障礙。

鋼拱肋拼裝完成后，使用全站儀在測(cè)量控制網(wǎng)內(nèi)對(duì)鋼拱肋上監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)采集，鋼拱肋塊體上設(shè)有測(cè)量監(jiān)控點(diǎn)，監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置在端口位置。

3.2 橋位布置方案

橋位節(jié)段采用龍門吊吊裝工藝，龍門吊軌道平行于橋梁中心線，第10～17孔計(jì)劃分兩個(gè)作業(yè)面吊裝，每個(gè)作業(yè)面配備兩臺(tái)70噸龍門吊，跨度為52米，包含單側(cè)8米寬運(yùn)輸通道，另配置30噸小鉤用于梁段的翻轉(zhuǎn)。

3.3 支架設(shè)計(jì)

每孔拱橋均采用龍門吊分段吊裝，由兩端向中間對(duì)稱進(jìn)行安裝，即拱腳、拱肋、兩端拱梁結(jié)合段、中間拱梁結(jié)合段合攏段。除拱腳以外每一個(gè)吊裝分段均采用兩端臨時(shí)支架支撐。支架頂部預(yù)平臺(tái)安裝千斤頂，作為標(biāo)高調(diào)整系統(tǒng)。單孔鋼拱橋分段依次安裝時(shí)，支撐架承受豎向非中心對(duì)稱荷載以及水平方向的風(fēng)荷載，因此支撐架承受豎向荷載和傾覆力矩同時(shí)作用。

為防止支撐架傾覆，擬采用的主要抗傾覆措施：①盡量加大格構(gòu)柱子之間距離（擬采用2500mm×2500mm）；②支撐架底部與混凝土基礎(chǔ)預(yù)埋件采用焊接連接固定；③橋?qū)挿较蛳噜徶渭苤g進(jìn)行剛性連接，增加支撐架橫向整體穩(wěn)定性；④橋跨方向拱橋分段依次吊裝就位后及時(shí)進(jìn)行臨時(shí)連接，以抵抗橋跨方向傾覆力矩[1]。

4 現(xiàn)場(chǎng)安裝

4.1 支架受力工況分析

連續(xù)拱橋中，橋中孔矢高最大、重量最大，每孔拱橋的中部支架高度最大，承受拱橋重量荷載最大、承受風(fēng)荷載最大，因此選擇中部支架進(jìn)行驗(yàn)算。

中部支架受力主要分為以下三個(gè)狀態(tài)：

（1）兩端拱梁結(jié)合段吊裝就位過程中，支架承受分段重量、施工活荷載、可能產(chǎn)生的 沖擊荷載以及施工安全允許風(fēng)速級(jí)別對(duì)應(yīng)的風(fēng)荷載，在上述荷載組合情況下進(jìn)行工況分析；

（2）合攏段吊裝就位過程中，支架承受分段重量、施工活荷載、可能產(chǎn)生的沖擊荷載 以及施工安全允許風(fēng)速級(jí)別對(duì)應(yīng)的風(fēng)荷載；

（3）拱圈焊接完成，且實(shí)腹區(qū)橋面系安裝過程中，支架承受拱橋重量、施工活荷載、可能產(chǎn)生的沖擊荷載以及施工安全允許風(fēng)速級(jí)別對(duì)應(yīng)的風(fēng)荷載。

根據(jù)吊裝施工安全管理要求，超過五級(jí)風(fēng)（8.0～10.7m/s）禁止吊裝，拱橋分段吊裝 過程中，拱橋及支架最大承受五級(jí)風(fēng)荷載作用。

支架的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算：

1.恒荷載（DL）

作用在支架上的恒荷載DL包括：

a支架自重荷載DL1=g1=180KN

b.拱梁結(jié)合段分段的重量荷載DL1=G1/2=490KN

2.施工活荷載（LL）

作用在支架上的施工活荷載包括：

施工均布荷載LL1，包括施工人員、工機(jī)具等自重荷載，取2KN/m2

LL1=2KN/m2×2.5m×2.5m=12.5KN

3.風(fēng)荷載（WL）

吊裝過程中最大風(fēng)力為五級(jí)，風(fēng)速V0范圍為8.0～10.7m/s，取大值，即V0=10.7m/s

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012

工程現(xiàn)場(chǎng)地面粗糙度為B類，拱橋離地高度20～25m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)UZ=1.31，

風(fēng)荷載體型系數(shù)Us=1.8，風(fēng)振βZ=1

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Wk1=βZ×UZ×Us×W0 =0.17KN/m2

拱梁結(jié)合段橫向截面承受風(fēng)荷載合力W1x= Wk1×A1=0.17×（8×2）=2.7KN

支架離地高度約20m，風(fēng)壓高度變化系數(shù)UZ=1.23

風(fēng)荷載體型系數(shù)Us=1.9，風(fēng)振βZ=1

風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值：Wk2=βZ×UZ×Us×W0=0.16KN/m2

支架自身承受風(fēng)荷載合力Wgx= Wk2×A2=0.16×25=4KN

4.假定跨徑方向沖擊荷載

拱橋分段采用龍門吊進(jìn)行吊裝，吊裝時(shí)分段移動(dòng)比較緩慢，假定拱橋分段對(duì)支架產(chǎn)生沖擊荷載ILx，取沖擊荷載為拱橋分段重量的5%

ILx= G1/2×5%=490KN/×5%=24.5KN

5.荷載組合

恒荷載的分項(xiàng)系數(shù)取1.35，活荷載、沖擊荷載、風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4，活荷載組合系數(shù)取0.7，風(fēng)荷載組合系數(shù)取0.6

6.支架受力計(jì)算

R2=R2’=502KN（支座反力向上，支座及基礎(chǔ)受壓）

R1=R1’=26.5KN（支座反力向上，支座及基礎(chǔ)受壓）

Qx=29.6KN （與風(fēng)力方向相反）

4.2 節(jié)段合攏順序

考慮到龍門吊利用效率，按橋中往兩側(cè)安裝、間隔合攏的順序。

4.3 總體安裝工藝

鋼梁總拼按照“臨時(shí)支架搭制→拱腳→兩側(cè)拱肋→拱梁結(jié)合段兩側(cè)分段→拱梁結(jié)合段合龍段→拱肋系梁→橫向慢行系統(tǒng)→空腹區(qū)鋼箱梁”的順序，實(shí)現(xiàn)立體階梯式推進(jìn)，逐段組裝與焊接。

下面以典型孔為例進(jìn)行節(jié)段組裝順序說明，具體制作工藝流程如下：

（1）臨時(shí)支架搭制。場(chǎng)地三通一平，整修施工便道，滿足運(yùn)梁平車行走及龍門吊和履帶吊施工要求。搭設(shè)鋼梁拼裝臨時(shí)支架。復(fù)測(cè)橋臺(tái)支座高程，支架標(biāo)高，以及墩臺(tái)軸線。

（2）拱腳定位安裝。吊裝拱腳節(jié)段并進(jìn)行粗定位。利用臨時(shí)支架上的千斤頂將拱腳精確調(diào)整就位，精確定位。澆筑完成后全站儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量，修割端部余量。

拱腳分段吊裝前，拱腳內(nèi)的預(yù)埋預(yù)應(yīng)力套管先進(jìn)行預(yù)埋定位，考慮到拱腳分段重量較重，高度較高，定位時(shí)為保證拱腳的穩(wěn)定和便于調(diào)節(jié)，采用剛性臨時(shí)支架進(jìn)行定位，在橋墩的兩端各設(shè)置一個(gè)臨時(shí)定位支架，確保拱腳定位的穩(wěn)定和便于調(diào)節(jié)，拱腳定位時(shí)在兩個(gè)方向采用全站儀和經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量定位，保證定位精度后臨時(shí)支架固定[2]。

（3）拱肋定位安裝。精確調(diào)整就位并完成橋上連接。拱腳與拱肋對(duì)接口環(huán)縫焊接。

（4）拱梁結(jié)合段安裝。精確調(diào)整就位并完成橋上連接。拱梁結(jié)合段與拱肋對(duì)接口環(huán)縫焊接。

（5）橫梁安裝。先吊裝中間拱梁結(jié)合段，再吊裝兩側(cè)橫梁，然后吊裝兩側(cè)拱梁結(jié)合段，再吊裝中間橋面板單元和懸臂板單元。

（6）拱梁結(jié)合段合龍段安裝。精確調(diào)整就位并完成橋上連接。拱梁結(jié)合段與拱肋合攏口環(huán)縫焊接。

完成實(shí)腹區(qū)拱梁結(jié)合段合龍。注意拱肋的環(huán)形焊縫和拱肋內(nèi)部加勁肋連接焊縫必須連續(xù)施工焊接。

（7）全橋合龍安裝。安裝空腹區(qū)鋼箱梁，空腹區(qū)鋼箱梁梁段利用兩臺(tái)龍門吊抬吊整跨整體起吊安裝。

5 現(xiàn)場(chǎng)注意事項(xiàng)

主拱因線形復(fù)雜，全部構(gòu)件需進(jìn)行平面輾轉(zhuǎn)試拼裝，以確保結(jié)構(gòu)的空間尺寸能夠吻合。

鋼箱節(jié)段應(yīng)單層放置，支點(diǎn)必須位于隔板或腹板下，應(yīng)盡量使各點(diǎn)受力均勻，不允許出現(xiàn)支點(diǎn)脫空的情況。堆放場(chǎng)地應(yīng)堅(jiān)固可靠，不允許堆放地基出現(xiàn)不均勻沉降；梁體與支撐間應(yīng)設(shè)置厚度不小于150mm 的木塊。

6 結(jié)語

本文分析了上承式鋼箱梁連拱結(jié)構(gòu)橋梁的施工特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了相關(guān)的技術(shù)方案，確保能夠促進(jìn)上承式鋼箱梁連拱結(jié)構(gòu)橋梁項(xiàng)目的順利實(shí)施，給中國(guó)橋梁建筑行業(yè)的發(fā)展提供更加可靠的保障[3]。