杨维博
上海建工集团股份有限公司
摘要：提篮式拱肋在拱桥中较为常见，本工程拱肋平面向内侧侧倾1/8,在对支架的稳定性进行分析时，除了考虑轴向受力，还需考虑水平分力和倾覆力，对不同工况的受力进行模拟，因跨中合拢段不设支架，施工中还需要考虑因内倾产生的倾覆力带来的影响。施工前后还要满足通航要求，以及通航安全，确保拱肋安装的顺利进行。本桥与卢浦大桥外形相近，号称 “小卢浦”。在建时类似工程，圆泄泾大桥为上海第二大拱桥。针对工程实际情况，以及类似桥梁建造工艺，通过钢拱肋节段划分、支架设计、大跨度悬臂拼装受力分析等技术的综合应用，既安全又快速的完成了拱肋安装任务，为今后大跨径提篮式拱肋跨中无支架安装提供了很好的借鉴性。
关键词：大跨径提篮式拱肋；跨中无支架拱肋安装；
1、工程概况
圆泄泾大桥位于黄浦江上游，桥位处河道宽度175m，河水深度最深处11.0m。河道为三级航道，桥梁与航道正交，航道较为繁忙，船只较多。通航净空为71m，开敞航道双向通航孔通航净宽Bm不小于101m，本工程桥梁所在航道设计最高通航水文为4.15m，设计最低通航水位：1.56m。
主桥为中承式系杆拱桥，跨径55+220+55米，桥梁横向宽度40米，矢高44m。主跨桥面标高约14.5m，桥底标高约12.9m，现状两岸地面标高约4.5m，常水位标高约2.6m。主拱肋采用六边形钢箱拱，拱肋高度由6.25m变化到4.25m，拱肋宽度由2.941变化到2.0m拱肋顶底板及侧向腹板厚度为42mm，内部设置隔板。全桥设五道一字型横撑，横撑断面为2.5mx2.8m，断面为钢箱。
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2、方案比选
本工程采用的先拱后梁的施工工艺，拱座完成后，能够平衡中拱肋带来的水平分力，因此边拱和中拱肋根据进度要求，可单侧施工，也可同时施工。边拱肋采用履带吊或汽车吊完成，对于中拱肋进行了以下方案的比选：
斜拉扣挂法：本桥与卢浦大桥外形相近，号称 “小卢浦”，参考当年卢浦大桥斜拉扣挂，拱上吊机吊装的施工工艺，但对于本桥来讲，该工艺相对成本较高，拼装节段较多，拱肋成型后美观度会有影响。
支架法：利用在水中搭设临时支墩，浮吊安装。
支架法一：跨中设支墩，以解决拱肋合拢段产生的倾覆力，操作方便，且安全性较高。由于航道与河道中心有15m的偏距，中间设墩后，航道宽度不能满足通航要求。
支架法二：跨中不设支墩，合理科学分段，在拱肋上采取抗倾覆的措施，解决拱肋倾覆力的问题，同时满足河道通航要求。
因此本工程选择支架法二做为实施方案。
3、分段划分及主要设备
本项目将单片主拱分为7个吊装分段，0#节段4.8m42.99t、1#节段41.6m363.4t、2#节段48.5m366.8t、3#节段46.9m323.12t，其中3#节段为合拢段、2#节段悬臂伸出支架15m。
运输方式：拱肋采用平板驳船水运至施工现场；
吊装设备：600t浮吊和500t浮吊各一台，大节段采用双机抬吊，小节段采用单机吊装；
4、支架设计
4.1支架基础
水中支架采用钢管桩基础，桩长35m， 钢管规格为D800*12mm，钢管桩打入完成后，以9根钢管桩为一个水上施工平台，9根钢管桩纵横向距离均为3.25米。钢管上面用电焊封盖厚度不小于16mmφ900mm钢板一块，将水面以上管桩纵、横向用20#槽钢作为剪刀撑将桩相互之间联接，使钢管相互连接受力，然后在钢管上焊接三拼HN700*300*13*24型钢作为上部支架，使9根钢管桩整体受力。除上部连接部位外，最后在支架上满铺钢板形成一个施工平台，进行上部临时支架的安装。
钢管桩临时墩搭设前需进行试桩，本处试桩采用反力架法。挑选五根桩做试样，用三拼HN700*300*13*24型钢作为横梁，设置在桩顶。将外侧对角两根桩顶与型钢横梁进行焊接固定，在中间一根桩顶与型钢横梁之间放置200t千斤顶，配备油缸及压力表。通过计算，最大荷载时每根桩的受力约为75t，实验时通过油缸及压力表读数控制千斤顶输出80t的力。最少静置24小时，待沉降稳定后观察测量桩的沉降变化，以及卸载后回弹量。以此验算桩的承载力是否达到要求。
4.2支架设计
水中钢管桩设置完成以后，在桩顶用双拼HN700*300*13*24型钢搭设转换平台，平台上部设置重型支架用于承载上部拱肋。
支架搭设采用模块化施工，每个重型支架采用9根直径609mm,壁厚16mm重型钢管，钢管之间用直径121mm，壁厚5mm钢管作为横撑与斜撑，使支架形成整体，确保整体强度满足要求。先在地面将钢管每9根通过横撑和斜撑连接成片，然后由浮吊从地面将每一片支架吊至安装位置进行快速组装。
支架顶部同样用双拼HN700*300*13*24型钢搭设施工平台，用于拱肋的安装焊接。平台四周用脚手架管设置防护栏杆，确保施工安全。
支架内部设置爬梯，用于操作人员上下通道，通道边缘设置生命线，用于挂扣安全绳。支架设置如下图：
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5、防撞墩搭设
为确保航道的通航和已施工临时墩的安全，需要在临时墩上下游两侧位置设置防撞墩警示设施。防撞墩结构采用三根Φ600钢管桩，等边三角形布置，桩与桩之间设置20#槽钢联系钢管，使三根桩形成整体受力结构，桩顶标高为5.6m，桩长28m，桩底标高为-22.4m。防撞墩外边缘距临时墩边缘约1m，通航河道净宽度73m，防撞墩上设置警示灯及夜间反光带。（防撞墩验算略）
6、安装重点控制
6.1、拱肋翻身及吊装
拱肋翻身以及吊装采用600t浮吊和500t浮吊双机抬吊。翻身步骤：600t浮吊和500t浮吊均为双主钩，拱肋处设置8吊点，用于翻身和吊装。首先由两部浮吊将拱肋从驳船上平行起吊至合适高度，待稳定后连接拱肋B处吊钩慢慢下放，使拱肋下部慢慢下移，从而完成翻身。
6.2、风撑安装调整措施
本项目拱肋有内倾角度，拱肋安装后，可能发生细微内倾偏差，导致风撑安装时无法就位。由此产生的误差结果有两种，第一拱肋内倾，导致原本风撑安装距离缩小，风撑装不进；第二，拱肋外倾，导致原本风撑安装距离变大，风撑与拱肋处的风撑牛腿缝隙过大。针对可能产生的两种情况，在风撑和拱肋风撑牛腿处对应设置码板和反力码板，中间用千斤顶进行调节。
6.3、合拢段安装
3#拱肋为合拢段，与2#拱肋对接处为部分悬挑。合拢段安装前，2#拱肋和1#拱肋间，所有的风撑应安装就位，并完成焊接，以提高整个已安装部分的整体性和稳定性。
合拢段吊装时，在合拢口不同位置设置限位码板，以便合拢段准确就位。由于构件重量大，为防止3#拱肋安装合拢后发生内倾，在3#拱肋安装到位拆卸吊钩之前，对2#拱肋与3#拱肋接头处进行部分焊接，等强度满足要求后再拆卸吊钩。
6.4、拱肋焊接顺序
原则：先焊接产生焊接变形小的部位，后焊接产生焊接变形大的部位；先焊接刚性大的部位，后焊接刚性小的部位；对于每一条焊缝应对称焊。
主桥拱肋焊接应照从两边往中开始对称焊接，同一断面处先对称焊接环缝再焊接里面的加劲肋。
6.5、接口对接措施
拱肋分段吊装完毕后，进行拱轴线和标高调整，调整到位后即可进行拱肋焊接。接缝两侧纵横向构件的连接焊缝各留400mm范围不焊，便于后期对接精度微调。考虑现场安装难易程度，拱肋对接接口可设置为齐口对接，顶板、腹板、底板可不设置错边。
6.7拱肋精度微调措施
现场安装时，拱肋直接搁置在拱肋托架上方。拱肋重型支架顶部采用H700型钢组合成托架，托架两侧设置靠山，靠山上设置千斤顶进行横向微调，拱肋下方设置竖向千斤顶进行竖向微调。千斤顶大小为100T，每处支架顶设置4个千斤顶。
结语：本方案主要用于上海市松江区五朱公路圆泄泾主桥中拱肋的安装，总共用钢量约6000t，吊装过程中支架非常稳定，吊装完成后，支架沉降不超过5mm。合拢段安装也顺利就位并完成安装。拱肋吊装时间在6月份，白天温度较高，受阳面和阴面不同温度的影响，1#和2#拱肋接口处变形量约50mm左右，后续施工中采取了措施，降低了温度产生的变形对安装的影响。吊装过程中配合海事部门采取了封航措施，经过精心策划和管理，顺利完成了吊装任务。
本方法主要针对跨航道、河道大跨径吊装施工，对比斜拉扣挂、浮托法、多支架安装等方法，尤其是解决了提篮式拱桥跨中无支架施工悬臂施工内侧倾覆力的问题，具有很好的代表性，且具备一定的先进性，从经济性、安全性、可操作性等方面为今后的桥梁施工提供了很好的参考性。