鋼管混凝土拱橋拱肋少支架吊車安裝施工方法

□李永清 □龍彬彬（安陽縣水務(wù)局 河南現(xiàn)代建設(shè)集體有限公司）

1 適用范圍

鋼管混凝土拱橋拱肋架設(shè)的施工方法主要有：纜索吊裝法、轉(zhuǎn)體施工法、支架施工法及混合施工法。支架施工法又分為少支架法和滿堂支架法。轉(zhuǎn)體施工法和纜索吊裝法廣泛用于跨越大江大河、山谷不適宜搭設(shè)支架或根本無法搭設(shè)支架的地點。其特點是需要專業(yè)施工隊伍，技術(shù)要求高，費用較高，施工難度大。文中介紹的少支架施工法則適用于小跨徑（跨徑一般在100m以內(nèi)）、拱肋離地面不高、不通航或通航要求不高、橋下無水或水位不深、施工條件較好的情況，是對其他施工方法的一種補充。

2 施工特點

少支架施工中，其構(gòu)造簡單、節(jié)省材料、裝拆方便、制作容易、能重復使用，可以加快施工進度，減少施工費用；其拱肋分段長度不大，拱軸線容易得到控制，橫、斜撐容易安裝，無需大型吊裝設(shè)備；缺點是拱肋接頭較多，焊接工作量大，因而工期較長。對橋下地基、地形等條件要求較高。

3 工藝原理

鋼管拱架設(shè)采用分節(jié)段吊裝方案。利用臨時支架支承鋼拱肋并作為拼接平臺，吊車將鋼拱肋吊到臨時支架鋼托盤上，支架頂設(shè)置2臺微調(diào)千斤頂,對節(jié)段標高進行微調(diào),對稱逐段安裝,最后合龍段安裝。

4 施工操作要點

4.1 支架加工

支架根據(jù)拱肋分段架設(shè)高度進行尺寸設(shè)計，然后根據(jù)上部重量（包括拱肋自重和混凝土重量）進行支架受力計算。支架計算一般需要計算強度、剛度和穩(wěn)定性。根據(jù)計算結(jié)果進行材料配置，鋼管材質(zhì)采用A3鋼，立柱采用Φ820mm×10mm的螺旋鋼管。各鋼管之間采用[25a槽鋼、[16a槽鋼、[8槽鋼和L50mm×5 mm角鋼制做成桁架來進行連接，以確保鋼管支架的堅固性和穩(wěn)定性。鋼管支架應(yīng)提前在加工廠進行成型加工，在現(xiàn)場進行拼裝。

4.2 支架搭建

先進行支架基礎(chǔ)設(shè)計：鋼管基礎(chǔ)預埋件采用δ=12 mm鋼板，基礎(chǔ)尺寸應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地基承載力設(shè)計，基礎(chǔ)預埋件中間設(shè)置Φ450 mm的振搗孔。其中立柱基礎(chǔ)大小為1200 mm×1200mm×400mm，采用C30混凝土。混凝土基礎(chǔ)局部承載力按公式1計算∶

式中F1—受壓面的局部荷載或局部壓力設(shè)計值；Al—局部受壓面積；ω—荷載分布影響系數(shù)：荷載均勻分布時，ω＝1；荷載非均勻分布時，ω＝0.75；β—混凝土受壓時強度提高系數(shù)，按公式2計算：

復核地基承載力，若不能滿足要求，則進行基礎(chǔ)處理，直到滿足混凝土鋼管支架對地基承載力的要求為止。

4.3 支架安裝及拱節(jié)段驗收

混凝土基礎(chǔ)施工完成后，開始立支架鋼管，鋼管按現(xiàn)場實際需要高度在工廠定制加工，鋼管立柱之間的連接槽鋼采用人字形結(jié)構(gòu)，在施工場地拼接完成，桁架和鋼管均采用50t汽車起重機整體吊裝，鋼管立柱施工每兩處安裝到位后，緊接著就可以安裝連接桁架。鋼管拱肋在工廠加工制做時為防止拱肋的扭曲，需要采用專用胎架來制作。在施工工地架設(shè)時尺寸安裝應(yīng)到位，以確保鋼管拱節(jié)組裝時的線條成型光滑流暢。鋼管拱肋節(jié)段加工完成后，應(yīng)按照設(shè)計圖中的施工拱軸線在工廠進行試拼，鋼管拱節(jié)段運至工地現(xiàn)場后，應(yīng)對拱節(jié)段進行檢查驗收，確保其制作安裝符合規(guī)范和設(shè)計圖的要求。

4.4 拱節(jié)段吊裝

鋼管拱節(jié)段安裝由拱腳向拱頂方向安裝，先將拱節(jié)段下端馬板焊在端部，徑向頂部、兩側(cè)各一個。根據(jù)計算采用70t、100t汽車起重機抬吊拱肋節(jié)段，下端對準拱腳預埋段，使端部馬板卡住拱腳預埋段，上端軸線中心點對準支架上事先標注的軸線點，將拱肋放在鋼托盤上，再用千斤頂精調(diào)軸線和高程，確定滿足要求后，將鋼托盤焊在支架上，下端馬板焊在拱腳段上，完成該節(jié)段安裝。依次對稱循環(huán)上升完成節(jié)段橫撐安裝。

4.5 鋼管拱頂合龍、焊接

在鋼管拱合龍節(jié)段，鋼管加工時應(yīng)先預留約10cm的余量，吊裝合龍節(jié)段時，應(yīng)先測量出在前一天相同溫度條件下精確的合龍口的長度，然后精確切割合龍節(jié)，并根據(jù)施工圖紙要求將切割端打磨出坡口，完成所有的工作后，次日在相同溫度條件下即可進行安裝合龍節(jié)段。合龍節(jié)段在安裝時需要分別按左、右幅進行安裝。安裝適宜在氣溫在10℃～15℃范圍之間進行，以確保工程質(zhì)量。工地焊接時鋼拱肋采用Q345qD材質(zhì)鋼板卷制而成，工地焊接采用鋼襯墊手工電弧焊，焊接采用E5015焊條。

5 材料

所用主要材料見表1。

表1 拱肋安裝主要材料表

6 質(zhì)量控制

6.1 執(zhí)行標準

執(zhí)行的規(guī)范和標準有：《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF50-2011）、《鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81-2002）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）、《鋼結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量檢驗評定標準》（GB50221-2001）及其它有關(guān)標準。安裝標準見表2。

表2 鋼管拱肋安裝質(zhì)量標準表

6.2 質(zhì)量控制措施

工程施工中焊接人員應(yīng)持證上崗；要有針對性的選擇焊材，嚴格控制焊材質(zhì)量；保證焊接設(shè)備完好，確保焊縫質(zhì)量。精確放樣勤復核，保證安裝位置的準確。拱肋進場后進行嚴格檢驗和驗收。

7 安全措施

施工中嚴格遵守安全施工規(guī)則和起重機、汽車操作規(guī)程，包括：鋼管拱安裝前，對安裝鋼管拱使用的材料、工具、吊具、腳手板、梯子、安全帶、安全網(wǎng)等應(yīng)經(jīng)有關(guān)人員驗收合格后方能使用，并應(yīng)配足、配齊數(shù)量，機械和起吊設(shè)備應(yīng)經(jīng)過試運轉(zhuǎn)并試吊認可后使用；施工作業(yè)人員著裝安全，禁止穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋等進入施工現(xiàn)場；從事高處作業(yè)的人員要定期或隨時體檢，發(fā)現(xiàn)有不宜登高的病癥，不得從事高處作業(yè)。嚴禁酒后登高作業(yè)；在距離邊緣約1.20～1.50 m處應(yīng)設(shè)置不低于1.20 m的護欄或架設(shè)護網(wǎng)，護欄或架設(shè)護網(wǎng)要確保安全穩(wěn)固可靠；作業(yè)時要隨身攜帶工具袋，小型工具應(yīng)隨時放入袋中，作業(yè)用的其他工具也要穩(wěn)妥放置。需要上下傳送工具時，不得拋擲；鋼管拱節(jié)段起吊時，應(yīng)確認拱段的重量和重心的位置，必須牢靠，吊具的夾角≤60°，并應(yīng)拴上溜繩；起吊設(shè)備起吊時，嚴禁起吊超過規(guī)定重量的物件，不得用來運送人員。信號員的哨音手勢和旗語應(yīng)洪亮、正確、清楚，如遇妨礙司機視線處，應(yīng)增加傳遞信號人員。吊物下面嚴禁站人；風力達6級和6級以上時停止安裝，支架和拱肋節(jié)段等應(yīng)拉好纜風繩。

8 效益分析

少支架安裝鋼管混凝土拱肋的優(yōu)點在于無需大型的吊裝設(shè)備，施工快捷，安全性高，施工費用較低且拱軸線形容易控制。據(jù)測算，采用少支架法安裝比無支架纜索吊裝法可節(jié)省近一半施工費用。

9 應(yīng)用實例

焦作解放大道公路橋全橋共兩片拱肋，主拱肋采用鋼管混凝土空間桁架結(jié)構(gòu)，拱肋中心間距為25.50 m。拱肋高度為3.60 m，截面為矩形；拱肋軸線線形采用二次拋物線，拱肋中心到系桿中心的高度為20.10 m，矢跨比為1∶4.25。為了加強拱肋的抗壓穩(wěn)定性，兩片拱肋間共設(shè)置3道橫撐，均采用一字撐，腹桿和上下平聯(lián)均為鋼管結(jié)構(gòu)，主弦鋼管內(nèi)灌注微膨脹或無收縮C50混凝土。拱肋的4根主弦鋼管規(guī)格為D800 mm，其壁厚在距拱腳約1/3范圍內(nèi)為18 mm，其余均為16 mm；兩上弦鋼管間及兩下弦鋼管間的平聯(lián)桿采用D450 mm×12 mm鋼管聯(lián)接，腹桿采用D350 mm×10 mm的短鋼管聯(lián)接，共同組成空間鋼桁架。拱肋中心距1.20 m。拱肋18節(jié)、橫撐3道，鋼結(jié)構(gòu)安裝總重393 t，2013年3月5日開始安裝，2013年4月8日完成。

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