钢架拱桥方案

一、大桥工程概况及技术特点

支井河特大桥位于湖北巴东县野三关镇，是沪蓉西高速公路湖北段的咽喉工程，桥梁全长 545.54m，主桥为1-430m上承式钢管混凝土拱桥，为同类桥梁世界最大跨度。该峡谷两岸悬崖陡立，山顶与河床高程相对高差755m，谷底宽约30m，地形和地质状况复杂，施工条件极为艰难。

大桥宜昌侧接漆树槽隧道出口，恩施侧接庙垭隧道进口，桥隧紧密相接，两侧均为陡峻的悬崖峭壁，其科技含量之高，交通运输条件之恶劣，施工场地之狭小，工程任务之艰巨为全路段之最。

全桥钢结构件总重 8200t，需预制混凝土箱梁192片。本桥型方案在初设中作了悬索桥、钢管混凝土拱桥两种方案的设计比较，以耐久、适用、投资较少的优点推荐采用钢管混凝土拱桥方案。按传统施工方法将主拱在工厂加工成 60个节段再运抵工地用缆索吊装成拱，最大节段重达120t。国内现已建成规模相当的同类桥梁均在工厂加工后以船运到位。

由于本桥为跨深谷的高桥，桥下为小支流，无水运条件，且陆路交通不便，仅有山区公路及便道抵达桥位，无法实现大吨位节段运输，只能在工厂将节段加工完成后再以散件形式运抵工地后组装。

二、技术标准

1、公路等级：高速公路

2、设计行车速度：80km/h

3、桥梁宽度： 24.5m

4、设计荷载：汽车-超20，挂车-120

5、设计洪水频率： 1/300

6、地震烈度：VI度，按VII度设防

三、总体施工方案

由于大桥两岸拱座基础处于悬崖上，因此，只能采取人工开挖方式进行开挖作业，所需的小型机具设备通过人行小路背运上山。拱座混凝土的浇注分层进行，在 20 ＃混凝土浇注完成后，即开始施工交界墩，拱脚预埋件待缆索起重机架设完成后一次性吊装就位再施工拱座剩余部分的 40 ＃混凝土。交界墩为薄壁空心高墩，施工现场无法设置吊装设备，因此，采用小块翻模人工翻转，每次施工高度 2m，在墩身内、外侧搭设脚手架，利用导链提升；两桥台可利用已有的便道和即将贯通的948m横洞作为施工场地，利用大块模板完成桥台的施工。大桥所需的预应力混凝土箱梁，利用便道旁的一块空地作为预制场集中预制，然后铺设轨道，采取有轨运输的方式运至宜昌侧桥

台后缆索起重机下，用缆索起重机逐孔架设。首先架设引桥1-36m和2-27m梁，以此作为钢管拱的拼装场地。大桥的预制场距离桥位12 80m，场地面积100m×40m，设置两台吊重65t跨度30m的龙门吊机，需预制36m箱梁8片，27m箱梁16片， 21m箱梁152片， 19m 箱梁16片，最大梁重115t。分两期预制，一期预制36m和27m箱梁，二期预制21m和19m箱梁

四、缆索起重机的设置

结合本桥所处的地形条件，钢管拱和混凝土箱梁吊装所需的缆索起重机采用无支架形式，利用重力式锚锭直接锚于两侧山体上。为满足起吊重量和高度，缆索起重机跨度定为 756m，主缆索为10-62mm高强度钢丝绳，对应两侧拱肋各设一条吊装天线，每条天线上设两个独立的吊钩，单钩起重能力为75t。由于钢管拱全部为螺栓连接，为加快施工进度，计划左右拱肋节段包括横撑等同时吊装，4个起重钩同时使用，最大起重能力可达300t。

目前缆索起重机已完成设计工作，于去年 11月25日在武汉召开的专家论证会上通过专家论证，并于今年4月22日通过湖北省安监局组织召开的特种设备的安全审查，现正在实施。

五、主拱圈加工运输组拼方案

根据桥型特点等综合考虑，主拱圈采用先栓后焊的施工工艺，主要原因是：以栓接满足节段在吊装过程中的各种受力需要，以后再于高空补加节点焊缝，满足结构永久受力及耐久性的需要。在节段吊装的同时即可对已成主拱实施高空焊接，不影响主拱吊装进度。此项工艺虽增加了节点板的用钢量，但可保证在工厂加工的节段能以原样在工地拼装恢复。

在样台上按大比例放出主拱桁的结构大样（拱轴座标加入预拱度），校正、修改原设计图上标注的节点板、杆件的尺寸错误等以后准确地割下大样样板进行各散件的加工，尺寸精度应达到施工规范的要求。在加工平台上逐一按各节段的桁片大样平面组装为桁片；先将节点板焊接在上、下主弦杆上，再将各杆件拼入节点板内，校正平面外形尺寸，达到施工规范要求精度后即在节点板上按设计图标注尺寸钻出各高强螺栓孔，穿透各杆件，以少量普通工装螺栓穿入孔内连接成节段桁片。

在底胎模上将节段桁片立式拼组为吊装节段，此前，先将横联及风构的节点板焊接在桁片节点上，再找一块大场地作好半跨拱桁长度的底胎模，胎模线形与拱桁下弦管准确吻合。各节段桁片按纵向编号顺序双肋全宽立式啮合拼装 ;将横联及上、下风撑按设计位置用工装螺栓临时固定在横向节点板上，再将桁段相邻接头的法兰盘成对密合地点焊固定在上、下弦管接口上。至此，在工厂内已完成了对拱桁节段的加工。

将场内组拼好的桁段构件严格统一编号以后拆为散件，车运工地吊装。在车运过程中采取措施避免杆件挤压变形。由于工地场地狭窄，存放困难，因此需按吊装进度需要多批次运进工地，并严格按照节段吊装的顺序先后入场。进场后的钢构件暂时存放在箱梁预制场。进场节段散件在引桥桥面上以高强螺栓组拼成起吊节段，相邻节段的法兰盘在啮合状态下组拼腹杆与横联，节段组拼完成以后再分开待吊，

保证在高空时连接精度。在平台上只以高强螺栓冷拼节段，节点上所有预留焊缝位置均留待节段在高空完成安装，形成了稳定结构体系以后再行补焊。

六、扣索、锚索施工方案

在交界墩顶设置扣索锚梁，其上作为张拉端，向河心方向张拉节段扣索，向岸边方向张拉锚索，锚索的另一端锚固在桥台上，桥台通过锚杆锚固在山体上。配合吊装进度二者同步进行。张拉过程中始终使锚梁所受水平分力处于平衡状态，纵向位移保持为零。

主拱纵向半幅为 15个节段（拱顶为短合龙段），分左右两肋，每肋为一个起吊节段，重约50-120t。全桥共60个吊段。扣索体系分临扣、正扣两类，临扣由钢丝绳、滑轮组构成，正扣由钢绞线组成。沿纵桥向每半跨设置5组，临扣两组。每组均包含横桥向左右两个节段。每组正扣中包含纵向3个节段。

当起吊第 1、2节段时用临扣固定，第3节段时用正扣固定。当1-3节段以高强螺栓连接为整体结构，正扣的高程又已调整到设计标高后，可拆开并放松临扣向前翻进，开始下一轮节段的吊装。

不论临扣或正扣，在左右两节段起吊并扣定连接以后均应及时连好两节段间的横向连接系，未连好则不允许向前起吊下一节段。

采用法兰盘接口以 M24高强螺栓连接。从结构美观考虑采用了内法兰型式，工人进入管内操作，采用电动拧断型螺栓，工具轻便，操作快速，管内壁上焊有钢筋步梯，进出方便。管内螺栓拧紧后管外接口再增加一道环焊缝，使连接部位达到材料等强。螺栓拧紧后足以满足节段在继续安装时扣、吊的受力要求。大桥的拱轴线标高用扣索索力进行控制，横向在拱肋接头连接螺栓处用铁针或铁板调整，再用缆风绳加以固定，保证拼装过程中的精度和稳定要求。

七、主拱合龙方案

在拱顶中部预留节段合龙缺口，在扣点高程满足设计要求的情况下（高程内计入误差校正值），丈量缺口长度，加工合龙节段，并在一天内最低温度时合龙，待温度上升、管口自闭压紧后即将管周焊接封闭。低温合龙为后阶段施工提供了压应力储备，减少下挠度值。

八、拱脚铰的设置

对于跨度较小的钢管混凝土拱桥，在主拱合龙之前，做一理想的辊轴铰，合龙之前可以起到调整拱轴线的作用，拱顶合龙之后封铰，再形成无铰拱结构。实际上，对于大跨度拱桥，由于铰的存在，使得悬臂节段拼装时，稳定性极大降低。因此，该桥在拼装完前三段后就将拱脚固结，最后，拱脚铰只是承担一部分内力。

两岸拱脚开始的第一节段下弦杆尾设置了临时铰，由钢套管底加铅垫板构成。当节段下弦管端进入铰管以后有转动调整的余地。第一个正扣段的扣点高程准确调整到设计标高之后即可封闭临时铰。封闭方式：管周全焊接、管内压浆。使拱脚根部成固结状态，保证了向前多节段吊装过程的稳定的安全性。