上海嘉正市政工程有限公司 上海市 201800
摘要：在平原地区，“先梁后拱”工艺得到了广泛应用，中等跨度的钢结构系杆拱桥为满足通航要求大多采用三段吊装工艺。在临洮路跨吴淞江桥梁中，通过对中横梁和吊杆的张拉顺序的优化，降低了支架规模，减少了水上施工对航道的影响，为类似工程的施工提供了有益的尝试。
关键词：系杆拱桥；钢结构；先梁后拱；吊杆
0前言
在传统的“先梁后拱”法工艺中，下承式钢结构系杆拱桥施工时一般先安装系梁、横梁，然后安装拱肋，再张拉吊杆、拆除拱下与梁下支架，最后施工桥面板以及附属设施[1-3]。该工艺中横梁的重量通过系梁传递到支架上，一方面导致支架规模增加；另一方面在吊杆张拉完成后拆除临时支架，导致浮吊的占用时间较长，影响水上运输。为此在本工程中对横梁安装和吊杆张拉顺序进行了优化，既可降低系梁下方的支架规模，又可减少对水上运输的影响。
1工程背景
临洮路跨吴淞江桥梁新建工程全长668m，主桥跨度112m。主桥设置两片拱肋，矢跨比采用f/L=1/6、矢高为18.5m，拱轴线采用二次抛物线。单片钢拱励的宽度为1.2m，高度为2.2m，拱肋断面顶板为圆弧形。系梁为钢混结构，跨中与拱脚处均为箱形截面，截面宽度为1.8m，在吊杆中心线位置跨中截面高度为1.77m，拱脚截面高度为2.23m。系梁的混凝土板与纵梁通过开孔板连接件相连。桥共计31根中横梁和2根端横梁，吊杆间距6.5m、全桥共设15 对，采用耳板与拱肋、系梁连接，边吊杆采用GJ15-19吊杆，中吊杆采用GJ15-15吊杆，所有吊杆均位于拱肋半面内。采用“先梁后拱”方式，在水中设置两处临时支墩，分三段安装系梁和拱肋，临时支架需确保通航净宽不少于45m。
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（a）桥梁立面示意图
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（b）主桥横断面示意图
图1 主桥示意图
2 临时支架设计与施工
系梁支架采用Φ600×10的钢管作为桩基立柱，6根一组，横向间距3.5m，纵向间距2*2.5m，钢管间间用16a槽钢连接成格构形式，桩顶采用双拼HN700×300型钢作平台，顶部采用HN700x300作分配横梁，横梁上方设置型钢小立柱和千斤顶支撑，用于调节标高。拱肋支架设置在水中墩位置双拼HN700×300平台上，上部支架采用Φ426×6钢管，每组6根，2×3布置，纵向间距均为2*2.5m=5m，横向间距3.5m，钢管顶部焊接Φ626×20以上支撑法兰盘，采用16a槽钢连接成格构体系。拼装支架顶部为双层HN400×200型钢横梁，下层为双拼结构，上层为单根结构，横梁顶部设置型钢小立柱支撑，用于调节标高。拱顶位置横梁上设置HN400×200斜撑，用于支撑拱肋内倾。钢管支架各构件之间连接形式为焊接连接。临时支架总体布置见图2 –图4。
水中钢管桩采用振动沉桩的施工工艺，选择DZJ-180最大激振力977KN的打桩锤，施工垂直度控制为1.0%，施工时以标高控制为主，贯入度为辅。若施工时因地质原因无法达到设计底标高，则采用贯入度控制（贯入度控制参考值最后一分钟钢管桩下沉不大于3cm，确保其满足施工要求）。
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图2临时支架立面图
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图3 临时支架平面图
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图4临时支架布置横剖面示意图
3 系梁、拱肋安装
本工程岸上的拱脚段及端横梁采用260T汽车吊施工，河中部分主桥桥面系构件和钢拱采用160T浮吊（46米扒杆）施工。每根拱肋在工厂内加工成5段（不含两个拱脚段），现场拼装成3大段；每根系梁在工厂内加工成4段，现场拼装成3大段。拼装场地距离河岸不少于2米，场地宽5米，长65米。场地统一采用30cm混凝土硬化后，钢构件拼装前铺设HM400*200的型钢作为拼装胎架，拼装完成后由浮吊直接安装就位。
（1）系梁安装
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图5.2-4 ZL1\ZL4\ZL1’\ZL4’吊装平面示意图
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图5.2-5 ZL2-ZL3\ZL2’-ZL3’吊装平面示意图（合拢段）
工况说明：系梁合拢段（ZL2-ZL3/ZL2’-ZL3’）：采用1台160吨浮吊，半径23m（即扒杆角度60°），扒杆46m，额定起重量145吨＞构件重98.7吨+吊索具2吨=100.7吨，满足吊装要求。
（2）拱肋安装
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图5.2-8 ZG1\ZG5\ZG1’\ZG5’吊装立面示意图
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图5.2-9 钢拱（ZG2-ZG3-ZG4/ZG2’-ZG3’-ZG4’）合拢段吊装立面示意图
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图5.2-10 钢拱合拢段吊装侧立面示意图
工况说明：钢拱合拢段（ZG2-ZG3-ZG4/ZG2’-ZG3’-ZG4’）：采用1台160吨浮吊，半径23m（即扒杆角度60°），扒杆46m，额定起重量145吨＞构件重128.4吨+吊索具4吨=132.4吨，满足吊装要求。
当钢拱肋安装完成后，需对拱肋进行临时固定，具体措施如下：
（1）每片拱设置4根缆风绳进行临时固定（一端两根缆风绳）
（2）设置两道临时风撑
（3）搭设拱肋稳定支架，用于抵抗拱肋内倾产生的侧向力，支架底部与主梁满焊，支架顶部通过缆风绳与主梁固定，缆风绳与主梁之间通过手拉葫芦或花篮螺丝连接，以便主梁发生变形后可调节拉索长度。
4 中横梁安装与吊杆张拉
为了降低支架规模，中横梁的重量考虑由拱肋承担，系梁安装完成后先安装拱肋，拱肋合龙后即拆除拱肋支架，然后分批次的安装横梁、张拉吊杆，通过吊杆张拉把横梁重量传递到拱肋上，使得首次吊杆张拉后系梁即可脱离下方支架。同时利用浮吊穿插进行横梁安装与支架拆除，最后进行人行道车行道铺装和附属设施施工，大大减少了浮吊对河道的占用时间。但该方案实施过程中面临的困难也是巨大的，技术人员施工前对以下技术难题进行了研究，形成了具有创新性的成果。
（1）中间段钢纵梁长度达50m，吊装时可分为两种情况，第一种纵梁在吊装状态下与原有纵梁焊接形成连续梁。第二种纵梁搁置在临时支撑上，松钩后再与两端焊接形成整体。两种施工方式纵梁竖向变形相差达80mm，从控制纵梁曲线的角度出发，选择了吊装焊接的施工方式，该种方式能够大幅减小纵梁变形和内力积累，有利于桥梁线型和内力的控制。
（2）拱肋和纵梁采用同相同的临时支撑基础，为满足纵梁和拱肋分别吊装，临时支撑纵向设计成两段，中间采用转换平台连接，从而有力的保障了拱肋水平力和竖向力的传递。
（3）确定了以纵梁脱离临时支撑满足支撑拔除为基准的吊杆张拉中间态，确定了合理的吊杆张拉顺序和张拉力，吊杆张拉后能够确保拱肋和纵梁变形的平顺及结构的安全，同时也不影响最终成桥索力的张拉。
（4）从控制表层混凝土裂缝控制角度出发，通过仿真优化，确定了剩余横梁以及人行道板的安装顺序，通过施工顺序的调整使得表层混凝土应力最小，最大限度的降低混凝土开裂风险。
经过深入研究和细致分析，细化了施工方案，确定了合理可行的技术参数，具体为：
主桥在拱肋安装完成后，分5次安装中横梁及张拉吊杆：第1次，安装中间8#、7#吊杆及相应横梁，并张拉吊杆至30t；安装小里程方向的2#、5#吊杆及相应横梁，2#吊杆张拉至20t，5#吊杆张拉至25t；第3次，安装大里程方向的2#、5#吊杆及相应横梁，2#吊杆张拉至20t，5#吊杆张拉至25t；第4次，安装4#、6#吊杆及相应横梁，4#吊杆张拉至15t，6#吊杆张拉至20t；第5次，安装1#、3#吊杆及相应横梁，并张拉吊杆至10t。流程示意图如下表所示：
表1流程示意图
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5 结语
针对因临洮路大桥上跨吴淞江通航要求较高的特点，在传统的先梁后拱工艺基础上，通过优化中横梁安装和吊杆的张拉顺序，改变了原有横梁安装完成后再进行吊杆张拉的传统做法，创新性采用横梁安装与吊杆张拉穿插进行了施工方法。采用本文确定的施工方案，将纵梁与横梁荷载提前转换到拱肋，一方面减轻了支架所受荷载，另一方面大大减少了浮吊占用河道的时间，确保了繁忙的通航要求。
参考文献：
[1] 桥梁施工控制技术[M].向中富.北京：人民交通出版社，2001.
[2] 拱桥施工方法之谈[J].王思宇.四川水泥，2019（11）
[3] 钢拱桥拼装施工关键技术研究[J].张广潭.铁道建筑技术，2018（12）
[4] 现浇拱桥满堂支架施工技术要点研究[J].吕高军.建材与装饰，2018（37）
[5] 临时支撑对钢拱架及拱圈影响的研究[D].郑季雨.重庆交通大学，2018