大跨鋼箱系桿拱橋吊裝控制技術研究

趙東黎

摘? 要：結合大跨鋼箱系桿拱橋吊裝實際工程，探討了大跨度拱橋主要施工方法基本原理及其特點，對比分析了不同施工方案設計對于施工質量保障、工程施工風險控制和施工進度控制方面的重要意義。

關鍵詞：大跨度;拱橋;吊裝工程;變形控制

中圖分類號：U448? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）31-0153-02

Abstract： Combined with the actual project of hoisting large-span steel box tied arch bridge， the basic principle and characteristics of the main construction method of long-span arch bridge are discussed. The significance of different hoisting scheme design for construction quality assurance， construction risk control and construction schedule control is compared and analyzed.

Keywords： long-span; arch bridge; hoisting work; deformation control

近年來，隨著我國經濟社會持續快速發展，公共交通事業得以快速發展，施工難度高、工程量大的橋梁工程大量修建。拱橋造型優美、建造歷史悠久，是橋梁體系中應用最為廣泛也最重要的體系之一[1]。在新工藝和新技術的支持下，拱橋憑借其優良的受力性能和高效的材料利用率，在更大跨徑和更大規模的橋梁工程建設中大量應用。然而，拱橋工程施工技術多種多樣，合理的選擇施工方法不僅能夠確保工程建設的安全性，還是工程建設進度的重要保障[2-4]。對此本文針對大跨鋼箱系桿拱橋施工技術進行研究，在總結和分析常用施工技術特點及其應用的基礎上，以實際工程為案例進行分析。

1 大跨拱橋主要施工方法

大跨拱橋建設工程中最重要的環節之一就是橋梁安裝技術。正如我國學者所指出的，100m和1000m的拱橋在設計方面難度相差不大，而施工方面難度的差別就非常懸殊[5]。根據橋梁工程具體情況選擇合理、恰當的施工技術是決定橋梁工程能否安全有序實施的關鍵。全面、系統掌握大跨拱橋的主要施工技術特點及其控制要點[6]，是施工技術篩選和應用的重要前提和保障。目前，國內關于大跨拱橋的主要施工方法有支架施工法、轉體施工法、懸臂拼裝法和纜索吊裝法。

1.1 支架施工法

支架施工法是指在支架上澆筑或拼裝橋梁結構的方法，具體過程包括按照拱肋設計線形施加預拱度，并據此完成支架的拼裝，待支架拼裝就位再進行成拱拼裝和焊接的方法。支架施工法主要適用于拱肋到地面距離較小，或者橋下無水及水量較小的良好施工條件中，即對施工場地地形、地基條件等有著較高的要求，這也導致該方法適用性受到一定限制。由于該方法在實施過程中對拱肋進行分段施工，各施工段拱肋長度相對較小，可以省去大型吊裝設備的應用;同時，由于支架是依據拱肋設計線形進行安裝的，因此，拱橋的拱軸線可以得到較好控制。然而，較多的拱肋接頭通常造成較大的焊接工作量以及較長的施工工期。

1.2 轉體施工法

轉體施工法是指與橋梁軸線形成一定角度搭設支架，在該位置完成澆筑或拼裝后，借助滑道和轉盤結構將結構整體旋轉合龍就位的施工方法。該方法主要用于跨越深谷急流、通航通車不中斷的大跨徑的單孔或多孔橋梁施工。此外，該方法還具有材料使用率高、設備使用量少以及施工工期短等優點。轉動設備與轉動能力的確定是該方法的關鍵技術所在。在橋梁轉體時，必須確保結構平衡不發生傾覆，同時還要保證錨固體系的穩定可靠。

近年來，該施工方法在我國多座重要橋梁工程中得以應用，例如，張呼客運專線興和特大橋跨張集鐵路連續梁、河北保定樂凱大街南延工程轉體斜拉橋母橋、周南高速公路上跨京廣鐵路橋體以及新成昆鐵路沙壩安寧河特大橋均采用轉體施工法成功合龍。

1.3 懸臂施工法

根據拱肋節段澆筑工序的不同，懸臂施工法可以分為懸臂拼裝施工法和懸臂繞筑施工法，其中，懸臂拼裝施工法是指將預制拱肋節段運至施工現場后由兩端向跨中逐節段對稱拼裝的施工方法，懸臂繞筑施工法是指利用向前移動的掛籃從橋梁兩端向跨中逐段澆筑混凝土直至合龍的施工方法，故通常又被稱作無支架平衡伸臂法或掛籃法。懸臂施工法是一種結構自架設施工方法，避免了吊塔和纜吊系統，影響范圍相對較小，且安全可靠，但該方法工期大都相對較長。

1.4 纜索吊裝施工法

纜索吊裝施工法是指通過由主索、扣索、吊機、扣塔、風纜索等組成的纜索吊裝系統將拱肋逐段吊裝到預定位置的施工方法。由于該方法是一種無支架施工方法，可以用于跨越深大峽谷或深水區時大型施工機械無法進場的拱橋施工。為了保證拱肋空中對接的準確性，通常要求對拱軸線進行高精度的線性控制，但由于該方法在具體應用過程中需要將拱肋分段處理，這就造成施工質量和進度控制難度有所增大。

2 工程案例

2.1 工程概況

金雞達旦河大橋位于G4216華坪至麗江高速公路大理連接線（麗江段）K74+025處，為跨越達旦河及二級道路所設，是整條路線的控制性工程之一。橋位處河流為魯地拉電站蓄水淹沒區，河面寬200m左右，河水深30余米，兩岸地勢較陡。主橋及永勝岸引橋平面位于直線上，大理岸引橋平面位于曲線上，主橋采用下承式鋼箱拱肋系桿拱，拱肋理論計算跨徑265m，拱軸線為懸鏈線，矢高53m，矢跨比115，拱軸系數為1.3。

2.2 吊裝方案

鋼箱拱肋的架設采用纜索吊機懸臂拼裝，千斤頂、鋼絞線斜拉扣掛法固定，合龍后松扣索的施工方法。拱肋節段為單肋單節段安裝?？傮w施工方案：在總拼場按設計要求確定的拱肋節段分段制作，并在胎架上進行預拼，預拼線型合格后將各個節段采用運梁臺車運至橋位處，采用可移動索鞍式纜索吊機從永勝岸向跨中依次對稱交錯架設。第一段拱肋與拱座固結，拱座與支墩之間鉸接。以后每扣掛一段立即與前段固接。除跨中合龍段外，每個節段均作為一個扣段，以高強度鋼絞線作扣索，并利用千斤頂和錨具進行鎖定。當上下游同一節段安裝就位后，布設側向纜風繩，收緊后調整線型，吊裝過程中，每個節段架設完畢后，下一節段安裝前均需通過扣索及纜風索來調整拱肋前端端點的空間坐標，以確保鋼管拱肋的幾何線形。施工至合龍段時，全面測量并調整拱肋軸線線形，選擇適宜的合龍溫度進行合龍施工。

纜索起重系統纜索起重系統由承重主索、起吊系統、牽引系統及吊塔等組成。施工采用塔扣一體可移動索鞍式纜索吊機。

3 結束語

無支架纜索吊機懸臂拼裝斜拉扣掛法作為拱橋施工的一項成熟技術，目前已被國內外多座大跨度拱橋拱肋安裝施工所采用。與傳統的拱橋拱肋架設方法相比，采用斜拉扣掛法施工時，容易利用扣索對拱肋進行標高和內力的調整，施工控制方便。由于斜拉扣掛法施工時，可采用先合龍后松扣索的施工方法，使得拱肋合龍難度與分段吊裝的段數無關。

參考文獻：

[1]武文婕.大跨度預應力橋梁施工工藝及質量控制分析[J].山西建筑，2016，42（35）：172-173.

[2]賈鵬，王蘭民，萬征，等.某橋梁樁基礎的抗震計算研究[J].地震工程學報，2018，40（2）：71-77.

[3]何雨微，劉三元.大跨徑鋼管混凝土拱橋纜索吊裝施工方案選擇[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2000，24（6）：630-633.

[4]馬肖彤，包超，楊文偉，等.K型加強節點承載力及滯回性能分析[J].地震工程學報，2017，39（4）：738-743.

[5]周先念.橋梁方案比選[M].上海：同濟大學出版社，1997.

[6]王立明，許繼剛.深溪溝改線公路鋼管拱橋纜索吊裝系統分析[J].四川水力發電，2009，28（1）：24-26.