试论钢管混凝土拱桥项目中的缆索吊装施工工艺许培耀

试论钢管混凝土拱桥项目中的缆索吊装施工工艺许培耀
发布时间：2021-10-13T06:22:05.250Z 来源：《防护工程》2021年20期作者：许培耀
[导读] 文中介绍了某大跨径钢管混凝土拱桥主桥拱肋采用缆索吊装、斜拉扣挂法的施工技术，对缆索吊装系统进了分析，并在拱肋合龙时得到了较好的合龙精度，可为类似桥梁施工提供借鉴。

试论钢管混凝土拱桥项目中的缆索吊装施工工艺
许培耀
身份证号码：34052119740220xxxx
摘要：文中介绍了某大跨径钢管混凝土拱桥主桥拱肋采用缆索吊装、斜拉扣挂法的施工技术，对缆索吊装系统进了分析，并在拱肋合龙时得到了较好的合龙精度，可为类似桥梁施工提供借鉴。

关键词：缆索吊装；拱肋施工；工程技术
前言
缆索吊装施工技术是大跨径钢管混凝土拱桥吊装施工中较为常见的方法，其应用优势在于跨越能力较强，拱肋和施工材料运输便利，对于索塔塔身的高度要求比较低，有利于降低桥梁工程建设成本。

在进行拱肋空中对接施工过程中，精度以及拱轴线型控制难度比较大、分段较多，对此，亟需对缆索吊装施工技术进行详细探究，充分发挥该项施工技术的应用优势。

1钢管混凝土拱桥主要构造及截面形式
现如今，在钢管混凝土拱桥施工中，结构形式比较多，根据其承式不同，可以分为上承式、中承式以及下承式；根据拱轴线形不同，可以将其分为抛物线形和悬链线形。

另外，桥梁工程主拱截面类型也比较多，常见有箱拱、联合拱板拱、桁架拱、肋拱、刚架拱等。

在大跨度钢管拱桥施工过程中，需要综合考虑很多不确定因素，包括施工载荷、施工环境施工工艺、精度控制等，另外，在实际施工过程中，在上述因素的影响下，主拱变形和应力可能会与工程设计值出现一定的偏差，对此，应该采取有效地控制措施，尽量缩小差值，使得主拱尽量向设计值靠近。

在实际施工过程中，一般可以采用无外力控制法和外力平衡法。

2桥梁工程缆索吊装施工技术
在大跨度拱桥施工中，缆索吊装施工技术是较为常见的施工方法，通过应用强度较大、松弛度较低的预应力钢绞线作为拱肋悬臂拼装的扣索，有利于对拱肋线形进行有效控制，具体的施工流程为：①在施工区域或者工厂制作拱肋段，将其运输至施工现场；②采用缆索起重机将拱肋段吊装至跨间；③采用钢绞线将拱肋段吊装至指定施工位置，并采用千斤顶在锚锭上施力，控制钢绞线收紧或者放松；④将第一段拱肋与拱座进行连接，后期每挂扣一段必须立即与前一段进行固结；⑤重复上述施工步骤，直至拼装合龙完成。

3工程概况
某桥梁工程主桥主跨中心桩号K0+830.0，桥梁配跨：4×25+4×25+40+20+（15.5+2×14.5）+25+25+（52+90+52）+4×25+4×25m，全长755.54m。

主桥上部结构采用拱梁组合体系—新月拱，下部结构采用柱式墩，桩基接承台群桩基础（钻孔灌注桩）。

4钢管混凝土拱桥施工技术的应用
4.1钢管拱肋概述
拱肋由钢管混凝土主拱肋、副拱肋组成。

1）主拱肋。

主拱肋拱轴线方程如下：
y=4ƒx（L-x）/L²
矢高f=17.8 m，计算跨径L=89 m，矢跨比为0.2。

主拱肋由拱脚钢筋混凝土段和中间钢管混凝土拱肋组成，主副拱肋位于箱梁两侧，距箱梁中心线9.25m。

主拱肋钢管为φ1400×25mm，内填C50微膨胀混凝土，钢管分5段加工，在相邻两段之间设置0.5m长的连接段，连接段由3个圆弧钢板组成。

2）副拱肋。

在拱脚段分出两个较小的钢管拱肋作为副拱肋，副拱肋在拱脚处交于主拱肋并焊在主拱肋上，副拱肋平面和主拱肋平面成110，三个拱肋形成空间的新月形。

副拱肋采用R=54.827m圆弧线，副拱肋中心线最高点距主拱肋中心线5m。

钢管直径φ700×12 mm，内设8
道100mm×10mm的纵向加劲肋，钢管分5段加工，在相邻两段之间设置0.42m长的连接段，连接段由3个圆弧钢板组成。

副拱肋在钢混结合面以上0.235m范围内浇筑C50微膨胀混凝土。

3）主、副钢管拱肋与混凝土拱脚的连接。

主拱肋垂直插入0#块混凝土拱脚段，与混凝土采用钢筋、剪力钉等连为整体，使之能够共同受力。

4）主、副拱肋之间的连接构造。

主、副钢管拱肋之间采用φ350×12mm的钢管连接，顺桥向按3.75m间距布置；两副拱肋之间采用φ350×12mm的钢管连接，顺桥向按7.5m间距布置。

连接钢管与拱肋之间采用单面坡口焊接，熔透深度>85%板厚。

5）吊杆。

全桥共设11对吊杆，边吊杆与主墩中心线距离7.5m，其余吊杆间距7.5m；主桥吊杆采用15φ15.2钢绞线整束挤压成品索。

吊杆采用单端张拉，张拉端设置在拱肋上，下端采用插耳板构造。

4.2拱肋施工
拱肋节段划分：考虑运输、吊装实际情况，主拱肋在工厂加工成运输单元，在现场组焊成吊装单元。

拱肋制作时分段越多，现场安装时分段越多，越难控制现场安装精度和焊接变形，因此，制作时运输单元的分段数量应尽量少，运输单元的分段应考虑结构的对称性、运输条件、现场的吊装条件。

桥梁拱肋钢结构现场采用汽车吊吊装，施工时合理控制吊装节段的重量。

拱肋运输及安装：拱肋采用平板车从加工工厂运至工地，在桥位处用两台150t汽车吊吊装拱段，在各拱段处架设支墩，用于支撑拱段，临时支墩上设标高微调装置，用于调整拱肋线型，待各段安装完成后按设计要求的合龙长度，安装合龙段，实现单榀拱肋的合龙。

在两榀拱肋合龙后，安装一字横撑，泵送管内混凝土、安装吊杆、对称安装横梁、桥面板、拆除支架。

4.3杆体系加工和安装
1）吊杆索和冷铸锚体系选用有资质、信誉好、有类似项目业绩、符合本项目要求的厂商进行配套加工，为了准确监控吊杆张拉内力，在吊杆生产加工阶段配套安装磁通量传感器，预留并保护其引线，一并运至现场安装。

2）在钢管拱肋合龙后，全面测量拱肋与桥面上下锚头锚固面的空间距离，指导厂家按实测数据下料和加工吊杆，在拱肋混凝土灌注完成后及时复测，并及时反馈厂家进行调整，以便适应现场施工误差，确保安装准确。

钢管拱肋内混凝土灌注完毕，并达到设计规定强度的90%后，采用25t汽车吊，在桥面逐根自上而下穿设吊杆、安装镦头锚等。

3）吊杆控制精度。

吊杆上下吊点位置顺桥向偏差：△≤±10mm；吊杆上下吊点位置横桥向偏差：△≤±5mm；吊杆净距偏差：△≤±5mm。

4.4杆张拉和索力调整
本桥吊杆拟采用4台张拉千斤顶按张拉顺序一次张拉4根吊杆，吊杆初张力分级（10%~20%~100%）一次张拉到位，张拉完成后，及时通过磁通量传感器及配套的测试设备监测张拉后的索力，并多次调整，直至各吊杆均达到初张力目标值。

吊杆张拉拟选用YCQ100型穿心式千斤顶，额定张拉力1000kN，张拉行程100mm，额定油压54MPa。

配套选用高压油泵和1.0级油压表，千斤顶与油表配套标定后配套使用。

在桥面附属、道床等附属设施施工完成后，再次测定索力并调整至设计目标索力值。

4.5杆张拉注意事项
所有张拉千斤顶的标定工作的完成，包括标定证书、有效日期；吊杆索力控制采取三项控制指标：千斤顶的张拉力、伸长量、索力动测仪量测索力，三项量测结果相对误差小于5%时认为达到索力张拉控制要求；吊索张拉顺序严格按照指令提供的顺序；现场派遣测量人员配合测量系梁和拱肋高程的变化情况；张拉前正式向监控方提供实际的准确索长（上下锚固点之间的长度），以确保准确控制索力张拉；吊杆张拉力控制分为吊杆初始张拉力、所有吊杆张拉完毕后各吊杆力、二期恒载完成后吊杆张拉力三部分；吊索张拉实行全过程实时监测，因而吊杆初始张拉力也将依据是否满足三项控制指标现场动态调整；严格按照设计图纸，进行对称张拉，即每次同时张拉同一编号的4根吊杆，因此，必须有4台千斤顶在桥上正常作业，同时为保证张拉顺利进行，至少有1台标定检验完好的千斤顶备用；每一次吊杆张拉，须经现场监控人员确认油压表读数，并完成油压表读数和索力测试仪读数记录后，方可进行下一次张拉。

5结论
（1）缆索吊装施工具有使用机具少、扣索钢绞线可回收使用，并能解决大跨度拱桥节段悬拼、扣索系统操作复杂、拱轴线难于控制、凤险大等难题。

（2）该技术具有设备简单、轻巧、安全、可靠，操作方便，悬拼过程稳定性好，合龙精度高.快捷的优点，但需要准确的索力张拉值和预抬值，与施工控制紧密结合。

（3）可以将一次帐拉法引入到缆索吊装中，不需要调索，大大降低风险与缩短工期，经济效益显著.
参考文献：
[1]汤伟，张鹏.勃斜拉扣挂法分离式扣挂系统在钢管拱桥的应用与浅析[J].公路工程，2013，38（5）：214-220.
[2]刘世明，刘永健，姚晓荣等.钢管混凝土拱桥缆索吊装施工优化[J].公路交通科技，2012，29（7）：70-75.
[3]陈冠桦，邓晓红，万麟.大跨度上承式钢管混凝土拱桥设计[J].世界桥梁，2016，44（6）：7-11.。