淺談系桿拱拱肋吊裝施工過程控制

秦巖兵

【摘要】通過對新建德大鐵路跨國道104特大橋系桿拱拱肋吊裝的施工過程控制，使拱肋安裝精度處于規(guī)范及設計誤差范圍之內(nèi)，安裝完畢拱肋整體線形美觀，拱肋焊接質(zhì)量合格，為拱肋安裝及張拉創(chuàng)造了良好條件，達到了系桿拱造型美、省建材、結(jié)構(gòu)輕等設計目標。

【關(guān)鍵詞】拱腳 拱肋 橫斜撐 支架 焊縫

1. 工程概況

系桿拱，又可稱為簡支梁拱組合體系，系桿拱橋造型美觀，造價低廉，最近幾年，在我國有較大的發(fā)展。新建德龍煙鐵路德大段跨國道104特大橋在8#墩和9#墩之間采用64m鋼管混凝土系桿拱跨越國道104。系桿拱拱肋由兩根截面為Φ700mm，壁厚18mm的鋼拱管，用腹板連接而成，鋼管為上下位置，其截面呈豎啞鈴形狀，兩拱管軸線距離950mm。兩榀拱肋由3根橫撐聯(lián)接，拱肋兩端第一根橫撐用兩根斜撐與拱肋相聯(lián)。橫撐鋼管直徑700mm，壁厚16mm；斜撐鋼管直徑500mm，壁厚14mm。系桿拱拱肋吊裝主要控制內(nèi)容包括拱腳定位、拱肋吊裝及焊接、橫斜撐吊裝定位及焊接等。

2. 施工過程控制

2.1拱腳定位、預埋

在系梁施工時，要對拱腳進行定位，系梁混凝土澆筑完畢后，拱腳作為梁體最大的預埋件，將直接影響拱肋的吊裝合攏，是整個拱肋吊裝過程的關(guān)鍵。

拱腳使用[20槽鋼支架固定在設計位置，為保證槽鋼支架的穩(wěn)定性，在墩身施工時，在拱腳處預埋工字鋼，將槽鋼支架與其牢固焊接。拱腳定位屬于三維坐標定位，X、Y、Z（橫向、縱向、豎向）三個方向都必須保證精確，另外支架的焊接還必須要考慮不得影響系梁梁體預應力施工，所以在支架焊接前，對支架的高程、位置都要綜合考慮予以良好的設計，焊接施工時更要嚴格控制。

拱腳安裝需要定位幾個特征點，根據(jù)幾何尺寸關(guān)系，以兩端最下側(cè)為坐標原點，使用全站儀對坐標原點進行放樣，使用水準儀保證坐標原點及拱腳另一端中軸線兩點的高程，拱腳空間位置確定后，使用吊線錘的方法保證拱腳垂直度，之后將拱腳與支架焊接牢固。

在以后施工過程中經(jīng)常復測拱腳的位置，并將兩個拱腳聯(lián)合復測，系梁混凝土澆筑前，必須對拱腳位置進行復核，且在澆筑過程中要注意不得有可以影響拱腳支架或拱腳本身位置移動的行為發(fā)生。

2.2拱肋吊裝

2.2.1拱肋支架焊接

拱肋安裝前搭設組合門式承重支架，支架自下而上為分：預埋鋼板、鋼管立柱，拱肋支座三個部分。

梁體混凝土澆筑前要進行鋼板預埋，支架立柱鋼板中點必須處于拱肋中軸線上，鋼板上表面保證水平。

為節(jié)約施工工期，在系梁梁體混凝土養(yǎng)護、預應力施工等過程中，提前對鋼管立柱、斜撐、拱肋支座進行下料，并將鋼管立柱與斜撐、拱肋支座焊接起來，立柱與斜撐之間根據(jù)立柱長度使用[20a槽鋼均勻布置1-2道進行橫向聯(lián)接，保證立柱與斜撐的穩(wěn)定，在立柱一側(cè)采用直徑16mm的螺紋鋼筋交錯焊接于鋼管上，供人員上下。若鋼管柱須分節(jié)制作，鋼管柱接頭位置采用破口焊接。

鋼管支架采用50t吊車吊裝，鋼管立柱使用水平尺量測X、Y兩個方向的垂直度。鋼管立柱與斜撐的底部與預埋鋼板全焊縫焊接，四周布置加勁肋，鋼管立柱之間順橋向用[20a做橫向聯(lián)結(jié)，橫聯(lián)之間利用∠50*50*5mm角鋼做成桁架形式的聯(lián)結(jié)，鋼管橫橋向之間采用兩根[20a雙拼做橫向聯(lián)結(jié)，增加支撐的穩(wěn)定性。

鋼管柱頂設置拱肋支座，拱肋支座為組焊件，鋼管柱頂部設置1000×1000×16mm的鋼板，鋼板底部與鋼管立柱焊接，鋼板與鋼管柱之間利用4個I16工字鋼做斜撐。鋼板頂部橫橋向焊接一道鋼板，鋼板中部位置切成直徑860mm的圓弧形，用于支撐拱肋，拱肋圓弧段最低點位置處比此處拱肋設計高度低1-2cm，鋼板上底部使用三角形鋼板做加勁肋。

2.2.2拱肋吊裝

拱肋按設計要求從兩側(cè)對稱依次吊裝拱段，最后進行合攏段的吊裝。根據(jù)拱肋重量、起吊高度、施工安全等方面考慮，本工程采用了100t吊車進行施工。

拱肋的長度應根據(jù)實測預埋拱肋腹板封底鋼板的位置及所觀測鋼管拱肋長度隨溫度的變化做相應調(diào)整，吊裝前應對拱肋長度和拱肋兩支點距離作連續(xù)同時觀測，根據(jù)每天早中晚三個時間段的數(shù)據(jù)來最終確定拱肋長度。

拱肋起吊前在拱肋頂上下兩端確定兩個起吊點，起吊時下起吊點使用鋼絲繩起吊，上起吊點通過手拉葫蘆（該手拉葫蘆通過加長手拉鏈，使工人可以在系梁上直接操作）與鋼絲繩連接，掛在吊鉤上，然后起吊。拱肋下部吊至預定位置后，使用手拉葫蘆調(diào)整拱肋角度，提高或降低拱肋上部高度，粗調(diào)后將拱肋下部與拱腳（或已安裝拱肋）預合攏，合攏通過吊線錘復核拱肋上吊桿預留孔與梁體預埋吊桿錨箱中心位置，根據(jù)復核結(jié)果對拱肋下部進行切割。切割完后重新合攏，之后進行精調(diào)。

吊裝就位后用預設接口定位法蘭進行初定位，根據(jù)水準儀和全站儀的線形控制指令，利用導鏈和千斤頂進行三維調(diào)整，使對接口兩兩吻合。對失圓誤差和中心距微小誤差，可利用鋼質(zhì)夾具空中整形。拱肋上端使用全站儀對拱肋中線進行復核，三角高程法測量拱肋上部高程，通過調(diào)整拱肋支座高度對拱肋上部進行調(diào)整，精調(diào)完成后圍繞連接處周圍焊接鋼板，進行臨時固結(jié)。

拱肋吊裝合攏后需滿足下表要求：

2.2.3拱肋焊接

拱肋焊接采用二保焊，根據(jù)焊接工藝評定試驗結(jié)果制定最優(yōu)的焊接工藝規(guī)程，現(xiàn)場焊接人員根據(jù)已制定的焊接工藝規(guī)程進行現(xiàn)場焊接作業(yè)。拱肋合攏時要在自然溫度達到5℃-15℃時進行焊接，現(xiàn)場溫度超過此范圍時與設計單位聯(lián)系解決。焊工焊接完1/3至1/2板厚后，切去臨時固結(jié)鋼板，打磨修整后繼續(xù)焊接。每兩層之間的焊道的接頭應相互錯開，兩名焊工焊接的焊道接頭也要注意每層錯開。

2.3橫、斜撐吊裝

將橫撐吊至設計位置后，使用槽鋼將橫撐兩端固定在拱肋上，兩端對稱焊接完畢后拆除支撐。

斜撐待對應橫撐安裝完畢后即開始安裝，斜撐吊起后使其兩端與拱肋和橫撐相貫面吻合點焊定位，對稱施焊，完成斜撐安裝。

2.4焊縫檢測

拱肋及橫斜撐焊接完成后根據(jù)設計要求對焊縫進行檢測，合格后方可進行拱肋混凝土壓注施工。

3.結(jié)束語

拱肋吊裝過程中，主要控制要點有：

3.1拱腳定位

（1）拱腳支架設計要合理、施工過程要加以控制，保證支架的正確安裝。

（2）拱腳主要特征點的三維空間定位一定要準確，固定前使用儀器進行定位，固定后進行復核，兩側(cè)拱腳的直線距離一定要使用直尺進行復核。

（3）系梁后續(xù)施工過程中一定要經(jīng)常對拱腳位置進行復核。

3.2拱肋吊裝

（1）拱肋支架要有足夠的承載力，滿足吊裝要求。拱肋支架立柱一定要豎直，支架整體穩(wěn)定。

（2）拱肋吊裝過程中必須對吊桿位置進行復核。

（3）拱肋吊裝就位后，對接口必須兩兩吻合，拱肋上部標高一定要準確。拱肋上下鋼管中心線一定要控制在設計線位上。

（4）拱肋及橫、斜撐焊接工藝一定要根據(jù)試驗結(jié)果進行施焊，保證焊接質(zhì)量。

拱肋吊裝作為系桿拱施工的一道關(guān)鍵工序，是系桿拱線形最直觀的體現(xiàn)，施工過程控制的優(yōu)劣將直接影響整個系桿拱的美觀，這就要求在施工中精心設計，嚴格管理，做好技術(shù)指導，抓好過程控制。

參考文獻：

[1]《鐵路鋼橋制造規(guī)范》（TB10210-2009）

[2]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50205-2001）

[3]《跨國道104特大橋1-64m系桿拱專項施工方案》

[4]跨國道104特大橋系桿拱施工圖（德大橋通1202-Ⅰ）