袁新華（揚(yáng)州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢查站， 江蘇 揚(yáng)州 225009）

0 引 言

鋼桁架拱橋具有一般拱橋的力學(xué)特性，即其豎向剛度較大，由各個(gè)桿件組合而成，桿件為主要受壓，對(duì)材料的利用率較高，同時(shí)其單根桿件相對(duì)較輕，拼裝方便，施工要求相對(duì)較低，再加上其優(yōu)美雄偉的造型，使得其在鐵路及公路橋梁應(yīng)用中均具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。

傳統(tǒng)的鋼桁架拱橋施工以懸臂施工為主，李勇波[1]、黃吉慶[2]等對(duì)傳統(tǒng)的鋼桁架拱橋施工技術(shù)做了綜述式的總結(jié)，即其主要采用懸臂拼裝法，先架設(shè)邊跨支架，安裝斜拉扣掛與壓載配重系統(tǒng)以增強(qiáng)懸臂梁剛度、減弱懸臂端下繞幅度，將桿件內(nèi)力控制在合理范圍內(nèi)，然后利用水上定位船及纜索吊機(jī)安裝中跨桁拱，最后進(jìn)行中跨合龍。郭玉龍[3]分析了大跨度鋼桁架拱橋的合龍施工難點(diǎn)與控制要點(diǎn)，對(duì)鋼桁架拱橋施工控制的誤差原因進(jìn)行分析和探討。胡杰[4]通過建立計(jì)算模型研究了不利工況下不同類型施工誤差對(duì)拱肋應(yīng)力的影響程度大小和拱肋應(yīng)力敏感截面位置?；粽駯|[5]等通過數(shù)值分析手段，確認(rèn)大跨度拱橋懸臂拼裝施工控制參數(shù)，為同類型橋梁施工參數(shù)提取提供了參考技術(shù)路線。

以上對(duì)傳統(tǒng)施工方法的研究均基于懸臂拼裝技術(shù)，具有施工方便、應(yīng)用場(chǎng)景廣闊、應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，但一般需要在水中設(shè)置臨時(shí)墩，且小節(jié)段懸臂拼裝占用通航時(shí)間較長(zhǎng)。

1 依托工程概況

1.1 總體概況

萬(wàn)?？焖俾肪┖歼\(yùn)河大橋西起運(yùn)河北路，東至萬(wàn)福大橋，是揚(yáng)州市中心城區(qū)快速路網(wǎng)的重要一橫，是主城區(qū)與生態(tài)科技新城、江都區(qū)銜接的重要通道，并服務(wù)于揚(yáng)州東部樞紐的快速集散。

工程全長(zhǎng)3.09 km，主橋采用42 m＋140 m＋42 m三跨連續(xù)鋼桁架拱橋，為無(wú)推力系桿拱橋體系。拱肋系在橫向布置的3片鋼桁架拱肋，標(biāo)準(zhǔn)桁架節(jié)間長(zhǎng)度4.8 m，呈密布N型鋼材7架梁拱結(jié)構(gòu)形式。上弦桿采用二次拋物線與圓曲線結(jié)合型式，上矢高37 m；下弦桿采用二次拋物線型式，下矢高32 m，矢跨比為1∶4.375。上下弦桿標(biāo)準(zhǔn)斷面為焊接箱型斷面，腹桿為工字型斷面，并在腹桿肢板設(shè)置縱向加勁肋。在中跨設(shè)置5道工字型截面風(fēng)撐，拱頂風(fēng)撐呈米字型布置，其余均呈K型布置。橋面系由主縱梁、鋼橫梁和小縱梁組成梁格體系。橫橋向布置3道主縱梁，中心距2×22.45 m，為箱型斷面。中橫梁為工字型斷面，中支點(diǎn)和次中支點(diǎn)橫梁為箱型斷面，通過平聯(lián)連接形成整體。橫斷面上布置兩道小縱梁，采用工字型斷面。最終在橋面系上設(shè)置由鋼底板、帶孔鋼板、現(xiàn)澆混凝土、鋼筋和焊釘?shù)冉M成的組合橋面板。橋梁總體布置形式，如圖1所示。

圖1 總體布置形式示意圖

1.2 工程特點(diǎn)

該項(xiàng)目與傳統(tǒng)吊裝施工方法所適用的條件有別，具有以下特點(diǎn)。

（1）所跨流域通航需求量大。所跨流域?yàn)榫┖即筮\(yùn)河，是我國(guó)重要的水路運(yùn)輸線路，對(duì)施工期間的通航要求較高，須減少對(duì)通航面積的占用時(shí)間。

（2）大噸位整體吊裝。吊裝噸位較大，采取內(nèi)場(chǎng)將構(gòu)件拼接成節(jié)段，再將各節(jié)段運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體吊裝的方法進(jìn)行施工的方式。如何選擇吊裝設(shè)備以平衡效益和效率問題，是對(duì)施工組織的考驗(yàn)。

（3）單片桁架吊裝完成后穩(wěn)定性問題顯著。該項(xiàng)目單片桁架體量較大，在沒有形成體系時(shí)穩(wěn)定性問題明顯，對(duì)施工過程中橫向穩(wěn)定性的保障措施提出了較高要求。

2 大噸位桁架拱橋整體吊裝施工技術(shù)

2.1 吊裝整體流程

基于該項(xiàng)目的工程特點(diǎn)和實(shí)際工程需求，筆者提出不中斷通航大噸位桁架拱橋整體吊裝施工技術(shù)，用以解決實(shí)際問題，滿足工程需求。

為減少對(duì)通航面積的占用時(shí)間，首先將主橋劃分為若干吊裝節(jié)段，并在鋼結(jié)構(gòu)制造內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行制造。制造完畢后，拱肋及主梁節(jié)段均在鋼結(jié)構(gòu)制造內(nèi)場(chǎng)組裝成整體，由水路運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)并選擇合適的浮吊進(jìn)行大噸位整體吊裝。吊裝時(shí)遵循先拱后梁、先邊跨后中跨、先中拱后邊拱、先主要結(jié)構(gòu)后附屬結(jié)構(gòu)的原則和順序。

2.2 吊裝節(jié)段劃分與吊裝設(shè)備選取

考慮到現(xiàn)場(chǎng)浮吊的起吊能力及規(guī)格化生產(chǎn)需求，根據(jù)其位置不同可分為邊跨桁架、邊跨橫聯(lián)、中跨根部拱肋桁片、跨中合攏桁片、中跨橫聯(lián)、中跨系梁等12種類型。共劃分為36個(gè)節(jié)段，單個(gè)節(jié)段的最大重量不超過600 t。在吊裝設(shè)備選取時(shí)綜合考慮施工效率和工程需求，根據(jù)安裝節(jié)段單重的不同，選擇使用600 t浮吊、500 t浮吊、200 t浮吊和200 t履帶吊相結(jié)合的方式進(jìn)行鋼構(gòu)件安裝。

（1）邊跨拱肋桁片、桁片式橫梁吊裝采用單臺(tái)600 t浮吊進(jìn)行安裝，浮吊站位于運(yùn)河中吊裝。普通工型橫梁小縱梁，采用200 t履帶吊和200 t浮吊吊裝。邊跨安裝中，600 t浮吊吊裝的最重段為邊跨邊拱吊裝段SZG3，重199.4 t。吊距31 m，臂長(zhǎng)80 m，仰角60°，額定載重為250 t，負(fù)載系數(shù)為0.87，設(shè)備選擇合理。

（2）中跨兩側(cè)拱肋桁片，采用單臺(tái)600 t浮吊進(jìn)行安裝，吊裝時(shí)站位于運(yùn)河中。這部分節(jié)段安裝采用的 600 t浮吊吊裝的最重段為MZG2，重184.7 t。吊距45 m，臂長(zhǎng)80 m，仰角60°，吊高為47 m，額定載重為250 t，負(fù)載系數(shù)為0.81，設(shè)備選擇合理。跨中合攏段采用兩臺(tái)浮吊進(jìn)行抬吊安裝。

（3）系梁吊裝段采用兩臺(tái)500 t浮吊抬吊吊裝。其中最重段系梁節(jié)段為G7，吊重190 t，吊距32 m，仰角60°，吊臂長(zhǎng)度為80 m，吊距為11 m，單臺(tái)浮吊額定載重為190 t，負(fù)載系數(shù)為0.66，滿足吊裝需求。

在鋼構(gòu)件吊裝時(shí)采用吊耳式吊點(diǎn)。在桁片上焊接吊耳，鋼絲繩通過卸扣穿過吊耳進(jìn)行吊裝。吊點(diǎn)的布置，根據(jù)節(jié)段形式的不同分為邊拱邊跨桁片、邊拱中跨桁片、中拱邊跨桁片、中拱中跨桁片和中拱中跨合攏段桁片5類。其中邊拱邊跨桁片吊點(diǎn)的布設(shè)方式，如圖2所示。

圖2 邊跨邊拱桁片吊點(diǎn)布設(shè)圖

2.3 大節(jié)段整體合攏安裝

為了縮短中跨構(gòu)件安裝對(duì)運(yùn)河通航的影響，中跨拱肋采用整體式吊裝的方法進(jìn)行安裝。中跨合攏節(jié)段的總長(zhǎng)度為82 m，跨中超長(zhǎng)合攏節(jié)段整體進(jìn)行起吊安裝定位。

中跨拱肋合攏段的最重節(jié)段為中拱肋桁片，吊重為425.7 t。采用兩臺(tái)500 t浮吊進(jìn)行抬吊，吊重吊距18 m，仰角65°，吊臂長(zhǎng)度為60 m，吊高為43.5 m，單臺(tái)浮吊額定載重為320 t，負(fù)載系數(shù)為0.87，滿足吊裝要求。

拱肋安裝前在運(yùn)河主通航水域兩側(cè)搭設(shè)兩組臨時(shí)支架，作為中跨節(jié)段安裝的臨時(shí)支撐。每組臨時(shí)支架由4根φ800 mm×12 mm鋼管樁和φ426 mm×6 mm平聯(lián)、28a槽鋼斜撐組成支撐結(jié)構(gòu)。鋼管樁上方布置2HN900×300主橫梁及3HN900×300墊梁，墊梁上方設(shè)置墊塊支撐拱肋作為拱肋定位的調(diào)節(jié)裝置。在超長(zhǎng)合攏節(jié)段定位安裝時(shí)整體利用浮吊整體吊入和龍口，通過調(diào)整墊塊的精確調(diào)節(jié)，滿足定位精度后進(jìn)行焊接。

3 桁架吊裝過程橫向穩(wěn)定保障措施

單片桁架吊裝完成后，結(jié)構(gòu)尚未形成完整的拱體系，僅以懸臂形式承受荷載，可能存在穩(wěn)定性問題，在單片拱肋未與相鄰拱肋進(jìn)行連接時(shí)，拱肋也可能出現(xiàn)橫向穩(wěn)定性問題。拱肋桁片的穩(wěn)定包括縱向穩(wěn)定和橫向穩(wěn)定，前者主要取決于拱肋的縱向剛度，而后者必須依靠設(shè)置纜風(fēng)索和臨時(shí)橫向聯(lián)系等措施來提供保障。為了保證運(yùn)河大橋拱肋在施工過程中的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)在施工過程出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，大橋在施工過程中采用的穩(wěn)定保障措施包括以下幾方面。

（1）設(shè)置橫向穩(wěn)定纜風(fēng)索，將臨時(shí)吊耳與地面上的防撞墩、臨時(shí)支架和地龍等位置相連接。在風(fēng)載等外力作用下拱肋產(chǎn)生位移時(shí)，纜風(fēng)索可起到約束作用。

（2）在臨時(shí)支墩頂部設(shè)置臨時(shí)支撐。采用I20工字鋼和∠50×5角鋼搭設(shè)臨時(shí)斜撐，沿橫橋向設(shè)置在首片桁片內(nèi)側(cè)根部，對(duì)其進(jìn)行加固。經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在最大風(fēng)速作用下，臨時(shí)斜撐內(nèi)最大應(yīng)力為5.9 MPa，最大位移為0.746 mm，滿足臨時(shí)斜撐的強(qiáng)度要求。

（3）設(shè)置臨時(shí)橫撐。在拱肋安裝過程中，構(gòu)件未安裝至永久橫撐位置前時(shí)，為了提高拱肋桁片的臨時(shí)穩(wěn)定性，在拱肋之間設(shè)置臨時(shí)橫撐，使得的拱肋結(jié)構(gòu)在橫向形成整體框架，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在拱肋合攏后，安裝永久橫撐后再將臨時(shí)支撐進(jìn)行拆除。本項(xiàng)目在橋梁兩側(cè)邊跨安裝后各設(shè)置一道臨時(shí)支撐，保證了拱肋施工過程中的穩(wěn)定可靠。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者依托萬(wàn)福快速路京杭運(yùn)河三跨連續(xù)鋼桁架無(wú)推力系桿拱橋項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不中斷通航條件下的大噸位桁架拱橋施工技術(shù)進(jìn)行了研究，形成主要結(jié)論如下。

（1）本工程具有所跨流域通航需求量大、大噸位整體吊裝、穩(wěn)定性問題顯著等特點(diǎn)，不適宜采用傳統(tǒng)施工方法，因此采用將事先拼接好的較大節(jié)段進(jìn)行整體吊裝的施工方法，避免了對(duì)航道的長(zhǎng)時(shí)間占用，實(shí)現(xiàn)了不中斷通航進(jìn)行吊裝施工的目標(biāo)。

（2）確定了整體節(jié)段劃分方法，并根據(jù)節(jié)段形式和噸位進(jìn)行吊裝設(shè)備選型，明確了運(yùn)河通航水域橋梁鋼構(gòu)件整體安裝的關(guān)鍵問題及跨中節(jié)段整體安裝的關(guān)鍵施工方法。

（3）單片桁架吊裝后由于受力體系尚未形成，故橫向穩(wěn)定性的問題顯著。在此基礎(chǔ)上介紹了單片桁架吊裝后保障橫向穩(wěn)定性的一系列措施，為拱肋安裝的穩(wěn)定性控制提供了參考控制方法。