吳霞，陳夢霞

（江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330096）

0 引言

鋼管混凝土拱橋因材料強度大、造型美觀、施工方便等優(yōu)點而得以廣泛應(yīng)用。設(shè)計方面，在建和已建的鋼管混凝土拱橋形式多樣，跨徑也不斷增大；施工技術(shù)方面，鋼管混凝土拱橋空鋼管拱肋架已從傳統(tǒng)的滿堂支架發(fā)展為斜拉索掛扣、纜索吊裝等無支架施工。鋼管混凝土拱橋的推廣應(yīng)用使一種新的浮拖施工方法應(yīng)運而生。浮拖施工屬于拖拉施工技術(shù)的一種，適用于跨越江河的橋梁施工，其將橋梁拖拉端直接支撐在浮船分配梁或浮船拼裝浮墩上，借助浮船載體將拼裝好的構(gòu)件拖拉至對岸后落梁就位。浮拖施工技術(shù)的應(yīng)用取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 工程概況

某鋼管混凝土拱橋主橋采用1×100m系桿，拱軸線呈二次拋物線形式，跨中矢高20m，矢跨比為1∶5，預(yù)拱0.05m。主橋主要為雙鋼管綴板啞鈴型截面設(shè)計，由2根外徑90cm、壁厚16mm的鋼板連接而成的拱肋設(shè)計高度為2.2m。高1.8m、寬1.4m的系桿為箱型截面，系桿和拱肋間通過吊桿傳力。主橋系桿通過橫梁連接，橫梁上安裝厚度25cm的預(yù)制行車道板，其上澆筑8cm厚的C40整體橋面混凝土以及9cm厚的瀝青混凝土鋪裝層。綜合考慮運行質(zhì)量、施工技術(shù)水平、工期、投資及對通航影響等方面，主橋上部結(jié)構(gòu)由2艘380t浮船拖拉過河就位施工。

2 施工方案選擇

該鋼管混凝土拱橋施工采用纜索吊裝、兩岸岸邊設(shè)桅桿斜拉、轉(zhuǎn)體施工、支架拼裝施工、浮運拖拉施工等技術(shù)。

（1）河中支架拼裝施工。該施工工藝及受力模式比較簡單，涉及較少的體系轉(zhuǎn)換，施工質(zhì)量可靠性有保證。不過，施工開始前必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求將臨時支架搭設(shè)在河中相應(yīng)位置，且對支架搭設(shè)精度要求高，對河道航運存在一定影響，包括支架搭設(shè)及拆卸在內(nèi)的施工周期較長。

（2）兩岸岸邊設(shè)桅桿斜拉。考慮到該河道通航任務(wù)重，在兩岸采用高強度、大承載力的鋼絞線進(jìn)行斜拉支撐，能避免鋼管混凝土拱橋施工過程中可能存在的失穩(wěn)[1]。不過，空中拱肋對接以及線形調(diào)整等工藝復(fù)雜，該河道兩岸軟土地面中設(shè)置地錨錨體將耗費大量支撐材料，同時涉及較多的高空作業(yè)，施工質(zhì)量較難保證。

（3）浮運拖拉施工。在岸上指定的寬闊平整區(qū)域進(jìn)行拱肋預(yù)拼裝，拼裝質(zhì)量有保證，且施工期間對河道正常通航影響較小，施工周期短。不過，浮運拖拉過程穩(wěn)定性控制難度大，施工精度要求較高。

比較不同鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)優(yōu)劣勢，因本跨河橋梁河道通航任務(wù)重，兩岸預(yù)拼裝場地開闊平整，施工機械及周轉(zhuǎn)材料等較多，具備較好的浮運拖拉條件，決定在岸上預(yù)拼裝鋼管混凝土拱橋整橋，并浮運拖拉過河吊裝。

本鋼管混凝土拱橋浮拖施工系統(tǒng)包括牽引、滑道、運載、檢測控制及地錨等系統(tǒng)，鋼管混凝土拱橋浮拖施工時通常先在河岸邊開闊平坦的區(qū)域拼裝主拱肋，并準(zhǔn)備好牽引、地錨、滑道、滑塊、浮運等系統(tǒng)及臨時墩結(jié)構(gòu)，完成后初步試拖拉。同時加強施工監(jiān)控，一旦出現(xiàn)桿件應(yīng)力、位移等超出預(yù)警值等情況則須暫停拖拉[2]，盡快查明原因。

3 拱橋浮運拖拉施工技術(shù)要點

3.1 搭設(shè)棧橋、拼裝拱肋

根據(jù)鋼管混凝土拱橋上部結(jié)構(gòu)浮船托運施工方案，在施工現(xiàn)場準(zhǔn)備浮船?？坎窗?、臨時棧橋場及系桿拱預(yù)拼裝區(qū)域。

本橋梁棧橋上部結(jié)構(gòu)為6路標(biāo)準(zhǔn)貝雷縱梁，下部結(jié)構(gòu)為型鋼蓋梁，鋼管樁基礎(chǔ)，Q345B工字鋼鋼枕，轉(zhuǎn)盤安裝在6#,7#主墩蓋梁棧橋貝雷頂部，用于橫移轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置Q235B工字鋼雙拼鋼軌。陸地7孔棧橋跨徑為15m/孔，每墩設(shè)置2根樁，并在6#,7#主墩處每墩設(shè)置4根跨徑為3m的樁。

在棧橋上進(jìn)行系桿拱的組裝拼接，且系桿模板、拱肋風(fēng)撐、鋼筋等施工必須在系桿拱上橋之前完成。在安裝拱肋前，應(yīng)先進(jìn)行系桿吊裝，并充分結(jié)合預(yù)拱度設(shè)置進(jìn)行系桿控制高程調(diào)整，焊接接頭，安裝及焊接質(zhì)量檢測無誤后在支架上測放出拱肋中心線、支點高程等，此后按照先兩邊后中間的合龍次序?qū)ΨQ吊裝拱肋。

3.2 搭建施工平臺

完成東西兩岸泊岸開挖后拼裝兩片拱肋，并使施工浮船?？吭谖鞑窗额A(yù)定地點，將大號型鋼橫向平鋪在浮船上，通過粗鋼絲繩將兩條浮船摟底捆綁連接。在浮船船艙內(nèi)外搭建施工平臺時，先用型鋼或方木找平，再擺放貝雷片，使施工平臺頂面與棧橋面同高，長度比單幅系桿拱橋?qū)捖蚤L，寬度為2條浮船寬。施工平臺搭建完成后，需在船艙內(nèi)放水，且始終確保施工平臺頂面與棧橋面齊平，此后將軌道鋪設(shè)在施工平臺上，并使其與棧橋軌道對接。通過粗鋼絲繩在施工平臺前后各設(shè)3根烏龜錨，由卷揚機牽引控制，發(fā)揮控制系桿拱前進(jìn)方向以及動力牽引的作用。拖拉施工前，需模擬過河試驗，確保各項參數(shù)符合設(shè)計要求。

3.3 系桿拱縱移過河、橫移就位

浮拖施工開始前，要與交通、海事、電力、航道等部門協(xié)商，保證滿足拱橋浮拖施工條件、施工過程中無過往船只通行、電力正常供應(yīng)及天氣正常。浮船應(yīng)至少提前1d就位，且浮船貝雷梁銷釘孔與臨時棧橋貝雷銷釘孔對應(yīng)連接，在航道就近外側(cè)浮船上少量注水，使其施工平臺略微上翹。

浮拖施工開始后，拆除臨時棧橋系桿拱橋鋼結(jié)構(gòu)臨時支撐，使結(jié)構(gòu)自重全部落在拱腳處小車上，借助卷揚機拖運系桿拱橋鋼結(jié)構(gòu)上船，將系桿拱臨時支撐拆除后使系桿鋼筋固定于外模板。浮船邊移動邊下沉的過程中，必須迅速抽出船艙內(nèi)的水，待水完全抽出后浮船上升，其上施工平臺逐漸和棧橋面等高，系桿拱鋼結(jié)構(gòu)上船施工最終完成。待前拱腳移動至施工平臺中心后，收緊全部烏龜錨，并將船舶軌道、棧橋軌道連接裝置全部拆除。

系桿拱在浮船拖動下移動過河的過程中，岸坡上技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)行系桿拱中心線實時監(jiān)測，收緊東側(cè)3根纜風(fēng)繩，并放松西側(cè)3根纜風(fēng)繩。浮船拖移時還應(yīng)在施工平臺南北兩側(cè)分別懸掛1個吊砣，使其與原垂直線中點對齊，以保證牽引速度適宜以及船舶平穩(wěn)、垂直。船舶移動至設(shè)計位置后，浮船系桿拱會隨著拱腳下方小車的移動而前移，且船舶浮起，為保持船舶平衡，必須向艙內(nèi)灌水，待小車移動至橫移點后固定船舶，并停止灌水，使船體處于平衡狀態(tài)。小車縱向移動至設(shè)計位置后，穩(wěn)住東邊小車，將西邊拱腳頂起后直角旋轉(zhuǎn)車體，并落下西邊2處拱腳。然后，以相同操作方式落下東邊2處拱腳，從而完成小車橫向轉(zhuǎn)向。待小車移動至橋墩上拱腳處時穩(wěn)住西邊小車，將東邊拱腳頂起后抽出小車，并架設(shè)臨時支點。東邊油頂撤出后將西邊拱腳頂起，抽出小車，架設(shè)好臨時支點并撤出油頂。待臨時固定完成后，進(jìn)行支座墊石施工并設(shè)置永久支座。

4 浮拖施工穩(wěn)定性分析

鋼管混凝土拱橋浮拖施工穩(wěn)定性分析是施工過程及質(zhì)量控制的重點。在浮拖施工前鋼拱肋和鋼桁架橋面系之間設(shè)置臨時固定桿件，以確保鋼拱橋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本工程采用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行鋼絞線張拉完畢后浮拖前彈性屈曲穩(wěn)定分析[3]，結(jié)果表明，浮拖前橋梁彈性屈曲穩(wěn)定系數(shù)及靜力彈性值均比規(guī)范值大，穩(wěn)定性良好。

浮拖施工過程中，采用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行橋梁自振特性分析，根據(jù)分析結(jié)果，該鋼管混凝土拱橋高度遠(yuǎn)高于同跨度拱橋，且橋梁屬于柔性結(jié)構(gòu)，拱肋與橋面系均為鋼桁架形式，截面積及重量均較小，全橋整體剛度不大。根據(jù)隨機荷載下的動力穩(wěn)定性分析結(jié)果，將x,y,z方向的加速度形式隨機振動數(shù)據(jù)輸入模型，并保持5s持續(xù)振動后進(jìn)行ANSYS瞬態(tài)時程分析，并進(jìn)行隨機振動模式下位移量的計算。根據(jù)邊部主梁吊裝后拱腳水平位移（見圖1）和拱頂豎向位移（見圖2）有限元分析結(jié)果可以看出，該鋼管混凝土拱橋橋面系鋼桁架吊裝施工各工況下位移和應(yīng)力均位于合理范圍，結(jié)構(gòu)安全有保證。

圖1 邊部主梁桁架吊裝后拱腳位移

圖2 邊部主梁桁架吊裝后拱頂位移

5 結(jié)語

綜上，該鋼管混凝土拱橋浮拖施工過程的順利進(jìn)行表明拖拉法施工技術(shù)適用于航道橋梁架設(shè)施工。通過拖拉前主橋上部結(jié)構(gòu)各項準(zhǔn)備工作以及試拖拉模擬過河試驗，保證了施工過程的順利進(jìn)行。本橋梁浮拖施工中通過2艘輪船并聯(lián)方式拖拉構(gòu)件過河的做法，有效保證了浮拖體系的整體穩(wěn)定性，基于本橋梁工程成功的施工經(jīng)驗，對于更大跨徑橋梁浮拖過河施工而言，可適當(dāng)增大浮船噸位或?qū)⒏喔〈⒙?lián)施工，以取得較好的工程效益。