下承式系桿拱橋拱肋安裝質(zhì)量控制淺析

李智存

摘? ? 要：以水閣至臘口公路新建工程第三合同段石浦大橋主跨下承式系桿拱橋拱肋安裝為分析對(duì)象，探討目前系桿拱橋拱肋安裝工藝質(zhì)量控制，并從拱肋加工、拱肋試拼、拱肋安裝等方面強(qiáng)化過程控制措施，有效地克服傳統(tǒng)施工工藝的弊端，加快施工進(jìn)度，改善工程質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：? 下承式系桿拱橋;拱肋加工;拱肋安裝;過程控制

1? 前言

圓形鋼管對(duì)混凝土的約束力強(qiáng)，現(xiàn)階段研究理論與構(gòu)造設(shè)計(jì)技術(shù)也已相當(dāng)成熟，加之鋼管拱橋結(jié)構(gòu)輕便，造型美麗，在城市橋梁建設(shè)中，越來越多的鋼管拱拱橋被建造，但近年來，一些鋼管混凝土拱橋在制造和服役期形成局部缺陷，在惡劣環(huán)境中，這些缺陷急速惡化擴(kuò)展，大大縮短了橋梁設(shè)計(jì)服役期，有的甚至導(dǎo)致橋梁垮塌。導(dǎo)致這些缺陷的原因主要是鋼管拱在空中安裝難度大，線型和高程不易控制，而鋼管拱肋的連接主要采用空中焊接，加上空中焊接工作量大，一旦鋼管拱安裝不好，不僅會(huì)產(chǎn)生不合理的拱軸線引影結(jié)構(gòu)受力，而且會(huì)加大拱肋的焊接難度，并且在連接接頭處可能造成鋼管的錯(cuò)臺(tái)、焊接缺陷，從而影響橋梁完整性，嚴(yán)重影響鋼管混凝土橋梁壽命。如何更好的確保拼裝及焊接質(zhì)量成為現(xiàn)階段控制鋼管混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵工序。本文就麗水市水閣至臘口公路工程石浦大橋三跨下承式系桿拱拱肋安裝為對(duì)象，探討鋼管混凝土拱橋的拼裝質(zhì)量直接影響因素，對(duì)如何改善拱肋的拼裝質(zhì)量有一定的意義。

2? 工程概況

麗水市水閣至臘口公路工程石浦大橋位于浙江省青田縣臘口鎮(zhèn)境內(nèi)，為線路跨越浙江省青田縣甌江主干流大溪而設(shè)，荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)，全橋共5聯(lián)。石浦大橋主橋采用三跨70+100+70m（計(jì)算跨徑）下承式鋼管混凝土簡支系桿拱橋，拱肋采用啞鈴型鋼管混凝土，橫向兩片平行拱肋，拱肋中距25.9m，主跨100m設(shè)置5道風(fēng)撐，邊跨70m設(shè)置3道風(fēng)撐，拱軸線為拋物線，矢跨比1/5，主跨100m計(jì)算矢高20m，主跨70m計(jì)算矢高 14m，系梁、橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，吊桿采用GJ鋼絞線整束擠壓式拉索體系，吊桿間距為 4.9m，行車道板為25cm實(shí)心板體系。本文以石浦大橋主跨為研究對(duì)象。

3? 總體施工程序

施工準(zhǔn)備→鋼管拱肋加工→鋼管拱試拼→鋼管拱支架安裝→拱腳安裝→標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段安裝→合攏段安裝→吊裝風(fēng)撐→清理現(xiàn)場→整理資料→竣工驗(yàn)收。

4? 施工準(zhǔn)備

4.1? 施工技術(shù)資料準(zhǔn)備

施工技術(shù)資料準(zhǔn)備包括拱肋的安裝方案，拱肋安裝的控制軸線和標(biāo)高的計(jì)算，以及拱肋的合理分段等內(nèi)容。拱肋分段利用CAD、revit等軟件畫出拱肋的平面及3D效果圖，然后根據(jù)鋼構(gòu)廠及現(xiàn)場場地條件、設(shè)備、起吊能力等綜合評(píng)估后，對(duì)拱肋進(jìn)行分段。單側(cè)拱肋共分為9段，其中左4段、右4段為拱腳段，左3、2、1、右3、2、1為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，中心段為合攏段其分段表1。

4.2? 施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

嚴(yán)格按施工方案的內(nèi)容準(zhǔn)備相應(yīng)的材料、吊車、卷揚(yáng)機(jī)、倒鏈、千斤頂?shù)龋瑫r(shí)合理規(guī)劃好施工場地，鋼構(gòu)廠不僅要準(zhǔn)備拱肋加工的平臺(tái)，而且須制做拱肋預(yù)拼裝的胎架，胎架按1：1的施工大樣尺寸進(jìn)行放樣，胎架立桿材料采用H型鋼、平面材料采用6～12mm鋼板，穩(wěn)定限位斜撐均采用H型鋼。用水準(zhǔn)儀控制胎架的水平度，用經(jīng)緯儀或全站儀控制其垂直精度。

5? 鋼管拱試拼

5.1? 鋼管拱肋單跨平拼

為了矯正鋼管吊運(yùn)變形，檢驗(yàn)其設(shè)計(jì)拱軸線，同時(shí)確定拱肋的橫向聯(lián)接位置，為對(duì)應(yīng)拱肋連接成整體提供依據(jù)，拱肋分段加工完成后需進(jìn)行整跨平拼。將鋼管拱整跨依次試拼，中間的合龍段與相鄰的第二段均試拼。

5.2? 鋼管拱肋相鄰段立拼

單跨平拼后，加工后的每段拱肋的接頭截面傾角、坐標(biāo)與設(shè)計(jì)有一定的偏差。因此為了確定橫聯(lián)位置，保證空中連接的順利和質(zhì)量，必須進(jìn)行立拼。相鄰段整體立拼，模擬拱肋在空中進(jìn)行拼接，確?？罩许樌B接，保證拱軸線及橫聯(lián)位置。

5.3? 試拼精度

試拼時(shí)的精度要求：拱軸線實(shí)測值與設(shè)計(jì)值在豎向及水平方向的允許偏差值為：拱頂：±5mm; 1/4拱肋：±5mm;拱腳：±5mm。

6? 鋼管拱支架安裝

支架采用4根H型鋼組成，型鋼間采用[20槽鋼連接成整體框架。頂端采用HW300X300工字鋼作為支撐橫梁，支架頂端預(yù)留120cm作為拱肋拼裝支墊空間，支墊采用鋼板和鋼楔塊，結(jié)構(gòu)采用格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)，底部采用20mm厚承壓鋼板，4個(gè)螺栓固定。所有材料均采用Q235鋼。

型鋼的接長采用對(duì)接焊接，必須滿焊，達(dá)到母材等強(qiáng)度要求，四周采用四塊加勁板連接，加筋板尺寸為100mm×300mm（材質(zhì)同鋼管樁）。

鋼管拱支架的安裝在端橫梁、系梁、中橫梁安裝完畢后，采用100t汽車吊進(jìn)行吊裝，整體支架安裝在系梁上，在橫橋向用直徑25cm、壁厚6mm的鋼管將支架與中橫梁進(jìn)行焊接連接，以加強(qiáng)拱肋支架基礎(chǔ)的整體穩(wěn)定性。

7? 吊裝控制點(diǎn)設(shè)置

每一段拱肋在吊裝前應(yīng)合理設(shè)置吊裝控制點(diǎn)，其吊裝控制點(diǎn)可選定距拱肋分段面下拱肋下管口水平距離50cm的軸線點(diǎn)。同時(shí)標(biāo)記鋼管上拱肋頂端軸線點(diǎn)在下拱肋垂直方向上的投影點(diǎn)，為后序復(fù)核拱肋仰角做準(zhǔn)備。

8? 拱腳安裝

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，拱腳端面設(shè)置了一塊2.5cm厚的承壓鋼板，承壓板表面與拱肋端面重合，重合部位采用焊接連接，用加勁板對(duì)拱肋內(nèi)外和承壓板表面進(jìn)行加強(qiáng)焊接。承壓板上的錨固鋼筋一部分埋入系梁內(nèi)。由于承壓板的安裝角度、標(biāo)高及軸線直接影響到拱腳位置的安裝，因此在安裝承壓板時(shí)，須通過全站儀、水平儀及吊線錘確定承壓板的安裝位置，同時(shí)為了保證承壓板的安裝精度，在澆筑系梁混凝土前對(duì)承壓板進(jìn)行固定，固定材料為型鋼。

系梁澆筑完混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后安裝拱腳拱肋。用一臺(tái)100t汽車吊起吊第一節(jié)拱肋，汽車吊吊鉤上掛兩臺(tái)20KN的倒鏈用于調(diào)整拱肋傾角，將拱肋慢慢就位至承壓板位置，拱腳中心線與承壓板中心線重合，拱腳端面與承壓板表面密貼，將拱腳鋼管精確定位后，采用吊線錘復(fù)核拱肋預(yù)埋段的仰角，全站儀復(fù)核軸線、平面位置。精準(zhǔn)定位后，將鋼管固定在H型鋼定位架上，鋼管底端按照設(shè)計(jì)圖紙要求與承壓板進(jìn)行固定滿焊，拱腳固定牢固后，綁扎拱腳段剩余鋼筋、安裝模板、澆筑混凝土。注意在澆筑拱腳混凝土，振動(dòng)棒不得觸碰拱肋，防止拱肋發(fā)生偏位。

9? 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段安裝

采鋼管拱安裝前，先用全站儀復(fù)核支架頂部的標(biāo)高，拱肋中心線并用油漆做好標(biāo)記。用180t吊機(jī)起吊鋼拱肋，拱肋的兩個(gè)吊點(diǎn)各安裝一條倒鏈，用以調(diào)整拱肋的傾角，拱肋運(yùn)行至安裝位置后，落鉤要緩慢平穩(wěn)，同時(shí)調(diào)整鋼拱上下端高差，使其符合安裝角度;在待裝段下端與已裝段的上端頂面接近時(shí)進(jìn)行初定位，測量鋼管拱肋坐標(biāo)，按照監(jiān)測單位對(duì)拱肋的監(jiān)控指令通過支撐頂部可調(diào)的千斤頂將節(jié)段準(zhǔn)確定位并固定于支架上，再進(jìn)行節(jié)段連接。

10? 合攏節(jié)段安裝

10.1? 施工準(zhǔn)備

在工廠加工時(shí)鋼管拱合龍節(jié)段每側(cè)應(yīng)預(yù)留5cm的富余量，起吊合龍段時(shí)，先在前一天的相同溫度條件下，現(xiàn)場測量出合攏口的精確長度，然后對(duì)管節(jié)進(jìn)行精確切割，并按圖紙要求將切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在第二天相同溫度條件下進(jìn)行合攏節(jié)段的安裝。合攏節(jié)段按左、右幅分別安裝，安裝時(shí)氣溫應(yīng)控制在10～15℃之間進(jìn)行，并應(yīng)盡快進(jìn)行。

本工程工期安排鋼管拱合龍時(shí)間在十一月份下旬，根據(jù)青田當(dāng)?shù)貧庀筚Y料顯示十一月份溫度在5～20℃，合龍段吊裝時(shí)選擇在一天溫度相對(duì)平穩(wěn)的下午進(jìn)行吊裝。

10.2? 吊裝對(duì)位

10.2.1? 起吊

合龍段采用1臺(tái)150t吊機(jī)進(jìn)行起吊，起吊時(shí)應(yīng)注意吊點(diǎn)保持水平。

10.2.2? 對(duì)位

使合攏段保持傾斜狀態(tài)起升，待合攏段上弦管依次跨過已架拱段下弦及上弦管后，調(diào)平下降。合龍段起吊到位后，兩端各設(shè)置兩臺(tái)Q=20KN手動(dòng)葫蘆，輔助調(diào)整線型;在每根弦管的對(duì)接處各設(shè)置2臺(tái)緊線器，用以調(diào)整和固定合龍段在順橋軸線方向的位置。

10.2.3? 定位

預(yù)設(shè)接口定位鋼筋（或鋼板）進(jìn)行初定位，根據(jù)經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀（或全站儀）的線形控制指令，利用吊機(jī)纜索、橫向穩(wěn)定風(fēng)纜和手拉葫蘆對(duì)它進(jìn)行豎、橫、縱及旋轉(zhuǎn)四維調(diào)整，使對(duì)接口兩兩吻合。

10.3? 拱肋合龍

10.3.1? 鎖定

再次精調(diào)合龍段線型。在氣溫發(fā)生變化之前對(duì)合龍段的拱肋進(jìn)行鎖定;松開手動(dòng)葫蘆、緊線器。

10.3.2? 焊接合龍

用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行鋼管法蘭連接鎖定后，環(huán)向焊縫焊接。焊接順序?yàn)閺墓澳_向拱頂合龍，兩側(cè)對(duì)稱施焊，每個(gè)環(huán)縫設(shè)三個(gè)工作面。

11? 風(fēng)撐安裝

待主拱拱肋全部焊接完成后，根據(jù)拱肋上風(fēng)撐安裝點(diǎn)位置，將風(fēng)撐吊裝到位并進(jìn)行焊接，完成全橋鋼桿件安裝。

12? 結(jié)束語

由于項(xiàng)目部在施工過程中，注重鋼管拱拱肋的安裝質(zhì)量，全方位控制施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)每道工序的施工，要求進(jìn)行技術(shù)交底，嚴(yán)格工序三檢制度，石浦大橋主拱拱肋安裝完成后，經(jīng)測量其軸線和標(biāo)高均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，為后序施工打下了很好的基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，此質(zhì)量控制措施有效、可行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王占軍.金沙江大橋拱肋吊裝及線形控制技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2016（7）：58～60+90.

[2] 盧家友.大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋施工技術(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2009 （8）：32～34.

[3] 付文勝，田洪松，孫仲.基于鋼管混凝土拱橋檢測結(jié)果的主拱肋病害評(píng)估[J].橋梁建設(shè)，2013（1）：47～51.

[4] 林春姣，鄭皆連，黃海東.鋼管混凝土拱計(jì)算合龍溫度試驗(yàn)研究[J].廣西大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2010（4）：601～609.

[5] 姚啟海.鋼管混凝土系桿拱橋拱肋施工控制技術(shù)[J]. 安徽建筑，2009（3）：82～83.

[6] 王齊財(cái).高速鐵路系桿拱橋拱肋施工技術(shù) 城市道橋與防洪，2012 （5）：140～142.

[7] 劉家興，楊慶青.鋼管混凝土拱橋拱肋施工控制技術(shù)[J].交通世界（建養(yǎng)機(jī)械），2010（2）：206～207.

[8] 郝聶冰，顧安邦.鋼管混凝土拱橋拱肋吊裝過程線形調(diào)整方法研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016.