新建南广铁路肇庆西江特大桥拱肋节段悬臂拼装施工技术

新建南广铁路肇庆西江特大桥拱肋节段悬臂拼装施工技术
摘要：新建南广铁路肇庆西江特大桥主桥采用主跨450m中承式钢箱提篮拱桥，拱肋为变高度钢箱结构；拱肋安装采用320t缆索吊机节段悬臂拼装工艺，详细介绍了拱肋节段悬臂拼装及扣挂法拱桥施工的要点。

关键词：西江特大桥；中承式钢箱提篮拱桥；拱肋；节段悬臂拼装；施工工艺
工程概况
新建南广铁路肇庆西江特大桥全长618.3m，桥垮布置：（41.2+486+49.1）+1-32m预应力混凝土简支梁，主桥为主跨450m中承式钢箱提篮拱桥，失跨比1/4，拱轴系数m=1.8，拱肋内倾角为4.80，桥面距拱顶71.7m，拱脚处拱肋横向中心距为34.0m，拱顶处为15.7m。

拱肋为变高度钢箱结构，拱脚处拱肋截面径向高度为15.1m，拱顶截面径向高度为9.1m，拱肋各板在箱内采用T形肋加劲，横截面上T肋数量随截面高度变化而变化；上下游拱肋之间通过“K”形横撑和“一”字横撑使其连成整体。

桥面系采用钢纵横梁与钢筋混凝土桥面板的结合梁体系，
根据主桥结构形式和现场地形条件，以及铁道部工程管理中心《关于南广铁路肇庆西江特大桥施工图设计原则及施工方案审查意见》，拱肋施工采用320t缆索吊机节段悬臂拼装、跨中合龙施工方案。

拱肋按顺桥向划分为G0～G21节段，其中，G0为预埋段，且G0～G20节段为两侧、上下游对称布置，G21为合龙段，共计86个节段，横撑18个，单个节段重量由34.2t～279.3t不等。

施工过程中，考虑到缆索吊机吊重和工作范围的限制，拱肋起始四个节段（G0～G3）采用500t浮吊安装，其余节段均采用缆索吊机安装完成。

主桥拱肋节段划分及缆索吊机布置见图1。

图1 主桥拱肋节段划分及缆索吊机布置
2拱肋节段拼装
由于拱肋单个节段重量大，拱肋除合龙段G21节段采用双榀起吊外，其余节段均采用单榀起吊，为了保证拱肋安装过程中拱肋自身的结构受力安全要求，并满足施工工期要求，拱肋安装要求两岸对称、上游超前下游两个节段安装，
直至所有G20节段全部安装完成，最后进行跨中合龙段G21节段安装。

所有拱肋构件（含横撑）均有船舶水运至施工现场。

为了方便构件起吊，避免构件起吊后的横向移动，在构件起吊前利用索鞍横移装置将缆索吊机主索索鞍横移至待安装节段的横桥向位置，通过船舶抛锚定位，使得构件位于待安位置正下方或天车顺桥向走行线上，然后，利用缆索吊机直接起吊构件；其中，拱肋G4～G9节段利用缆索吊机在船上直接翻身、起吊；拱肋G10～G20节段在起吊后，利用缆索吊机前后吊点升降，在空中对构件进行姿态调整。

拱肋节段安装按照构件起吊空中姿态调整空中纵向移动拱肋精确定
位拱肋临时连接、普通螺栓和冲钉定位缆索吊机松钩扣锚索安装、张拉拱肋节段间对接焊缝施工拱肋节段间高强螺栓施工的顺序进行，然后进行下一节
段安装、直至拱肋G20节段安装完成，最后进行拱肋合龙段安装。

具体施工步骤如下：
（1）索鞍横移。

拱肋G4～G20节段采用缆索吊机四台天车+两根扁担梁单榀起吊，在构件起吊前，需要利用索鞍横移装置将主索索鞍横向移动至设计位置。

（2）运输船只抛锚定位。

拱肋构件运输船只到达施工现场后，临时水上交通管制，运输船只在制定水域位置抛锚定位，使得待安装构件位于安位置正下方或天车顺桥向走行线上。

（3）构件挂钩起吊。

船只抛锚定位后，下放缆索吊机扁担梁，利用卸扣将吊带钢丝绳与构件吊耳连接，启动缆索吊机起重卷扬机，起吊待安装构件（其中，拱肋G4～G9节段需在船上直接翻身、起吊，拱肋G10～G20节段起吊后，在空中进行姿态调整）。

（4）构件空中移位、对位。

构件起吊后，起吊缆索吊机牵引卷扬机，牵引构件至安装位置，并进行初步对位，利用螺栓进行临时连接件的初步连接。

（5）构件精确对位。

在夜间，温度降至制定范围内，测量观测，对安装构件进行精确调整，调整完成后，利用临时连接件将安装构件与已安装构件临时连接，并利用冲钉和粗制螺栓对构件进行定位。

（6）扣锚索安装、张拉。

构件精确定位后，缆索吊机摘钩，利用工作索吊机和循环卷扬机进行对应拱肋节段的扣锚索安装，并安装施工要求对扣锚索进行预紧、分级张拉，张拉工作要求在夜间制定温度范围内进行。

（7）拱肋节段间焊缝施工。

在完成拱肋节段扣锚索张拉后，进行安装节
段和已安装节段间焊缝焊接施工，焊接施工需要满足设计和规范的相关要求。

（8）拱肋节段间高强螺栓施工。

在完成拱肋安装节段和已安装节段间焊缝施工后，进行拱肋安装节段和已安装节段间高强螺栓施工，高强螺栓施工需要满足设计和规范的相关要求。

（9）重复上述施工步骤，进行下一节段拱肋安装，其中焊接施工容许滞后吊装一个节段；拱肋安装顺序要求两岸对称、上游超前下游两个节段安装，直至所有G20节段全部安装完成。

横撑安装在对应位置拱肋节段扣锚索张拉完成后进行，其焊缝和高栓施工与拱肋的焊缝和高栓施工要求一致；待所有拱肋G20节段安装完成后，二次张拉部分扣锚索，调整拱肋线形，最后进行拱肋合龙段G21安装。

拱肋节段拼装见图2。

图2拱肋节段拼装
3拱肋节段拼装控制要点
3.1拱肋拼装线形控制
拱肋节段拼装线形控制分为“拱肋安装定位－缆索吊机松钩－拱肋扣锚索张拉”三个阶段进行，为方便施工，将拱肋扣、锚索张拉完成作为施工监控的控制目标状态，线形控制的重点是拱肋拱轴线及标高。

拱肋节段拼装线形控制要求见表1。

3.2栓孔合格率控制
拱肋拼装时高强螺栓连接部位的钢板，其平整度、连接板密贴度均应满足设计及《铁路钢桥制造规范》要求，使得拼装节点板密贴；且按要求每个节点应穿入足够数量的冲钉和普通螺栓，拼装用的冲钉和螺栓总数不得少于孔眼总数的1/3，其中冲钉占2/3；孔眼较少的部位冲钉和螺栓数量不得少于6个或全部放足。

3.3焊接质量控制
拱肋节段间焊接施工在拱肋节段扣锚索完成张拉后进行。

拱肋安装精确对位完成后，利用码板将节段间临时固结，临时码板按500mm均布，在焊接码板前应将对接的顶、底、腹板码平，板错边应≤2mm。

节段间环缝焊采用箱梁内侧加陶瓷衬垫，箱梁外单侧施焊的工艺，坡口形式及施焊方法焊接工艺执行，焊接顺序要求顶底板、腹板对称施焊，且施焊方向保持一致。

焊缝在焊缝金属冷却后进行外观检查，不能有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷；焊缝施焊24小时后，经外观检验合格进行无损检验。

3.4高强螺栓施拧控制
在拱肋拼装节段间焊接施工完成后，按照《铁路钢桥高强度螺栓连接施工规定》进行高强螺栓的施拧，采用扭矩法施拧，紧扣法检查，施工前对预拉力损失、温度湿度对扭矩系数的影响进行实验。

3.5拱肋厂内组装及预拼装控制
为了保证现场拱肋节段拼装的顺利进行，在工厂内进行拱肋节段预拼装必不可少。

其方法为：先在厂内完成腹板（亦称竖板）、顶板、底板及隔板等板单元件制造，再运至组装场地拼装胎架上进行连续匹配组装与预拼装，利用拱肋节段腹板是一个水平面的有利力条件，将拱肋节段旋转90°卧拼，连续匹配组装与预拼装同时完成。

钢箱拱组装是在测平且稳固的胎型上按照腹板单元→隔板单元→顶板、底板单元→腹板单元的工序进行的，组拼成箱型；各节段在组拼时，相邻节段同一位置的板单元预先连接好部分拼接板以定位下一节段板单元件，以此来保证相邻节段板单元间的匹配性和接口处螺栓在桥址的通过率。

重点控制拱肋的线形、几何尺寸、锚点位置、相邻接口的精确匹配等。

调整好各控制项点后，在接口处安装桥址用临时匹配件，最后解体进入涂装工序。

总拼装采用长线法施工（G0节段除外），即将G1～G6节段、G6～G11节段、G11～G15节段、G15～G20节段分别进行匹配组装和预拼装，每次将制作好的最后一个节段运保留，参加下一次的拼装以保证所有接口的连续匹配。

此方案优点一是箱口吻合、不易错台，二是箱口间隙准确，三是保证桥址螺栓通过率。

4结语
新建南广铁路肇庆西江特大桥钢箱拱肋节段悬臂拼装施工，通过施工前的计算，施工过程中的监控测量，已顺利完成主桥钢箱拱肋的合龙，整体线形满足设计要求，为铁路大跨度钢箱提篮拱桥的拱肋安装施工提供了宝贵经验。

参考文献：
[ 1 ]中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部. 新建南广铁路肇庆西江特大桥主桥钢结构吊装设计图.
[ 2 ]交通部第一公路工程总公司.桥涵（下册）.
[ 3 ]大桥局企业标准.缆索吊机及扣挂法拱桥施工.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。