张仁尧
中交第三航务工程局有限公司厦门分公司361006
摘要：本文介绍赣深铁路小金口特大桥96米系杆拱梁部支架施工工艺技术。该系杆拱跨越S21广惠高速，其起讫里程范围为: DK348+434.955～DK348＋534.305，全长100m，本文结合具体工程案例，对跨高速系杆拱梁特点，并制定工艺技术保障措施，可为同类工程提供借鉴。
关键词：系杆拱梁；支架方案；跨高速
1、工程概况
小金口特大桥主跨（4#墩、5#墩）布置1-96m钢管混凝土系杆拱结构，用于跨越S21广惠高速，其起讫里程范围为: DK348+434.955～DK348＋534.305，全长100m。S21广惠高速为双向六车道（路幅组成为（11.0m机动车道+2.0m中央绿化带+11.0m机动车道）—预留双向八车道），采用1-96m系杆拱跨越。桥址于DK348+484.49～DK348+511.38处跨越S21广惠高速K96+815里程处，公路与线路大里程夹角为66.28度。
赣深铁路小金口特大桥96米系杆拱4#墩、5#墩分别位于广惠高速两侧，主跨96m跨越广惠高速。拱肋横截面采用哑铃型钢管混凝土截面，截面高度3m，等高，钢管直径为1000mm，由厚16mm的钢板卷制而成，每榀拱肋的两钢管之间用厚16mm的腹板连接。左右拱肋平行，肋间横向中心距15.3m，拱脚内净距13.7m。上下钢管及腹腔均为钢-混组合结构，钢管及腹腔内填充C50自密实补偿收缩混凝土。
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图1 小金口特大桥布置图
2、工程特点
（1）该段桥梁横跨公路，受周边环境影响和限制，拱梁安装施工难度大。
（2）如何选择拱梁安装及支架搭设工艺，是本项目的重点。
3、拱梁安装工艺
3.1钢结构块体节段划分
结合本工程现场施工工况及运输条件，本工程将每片拱肋分成7个节段，左右对称，分别为拱脚预埋节段1（2个节段）、拱肋节段2（2个节段）、拱肋节段3（2个节段）、拱肋合拢节段4（1个节段）。节段长度最大为17m（运输长度），主桥总重393.66t，其中拱肋总重255.03t，单位重量255.03/（96*2）=1.33t/m。主功能具体分段参数详见下表。
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3.2总体安装方案
本工程拱肋采用常规支架法进行安装，即在主跨桥面浇筑完成并完成张拉后，在桥面上安设拱肋临时支架，拱肋节段分批运输至施工现场后由2台50t汽车吊上桥（采用临时施工便道将2台50t汽车吊开至桥面上）进行拱肋节段的抬吊安装。安装横撑时，同样采用汽车吊进行安装，K撑安装时，将K撑的一字撑和斜撑分为3个部分（即1根一字撑和2根斜撑）进行吊装。
3.3总体安装工艺流程
桥面砼施工→拱肋支架安装→拱肋节段由边向合拢段安装→穿索、吊杆安装→拱肋关注C50补偿收缩砼→吊索张拉→拱肋支架拆除→拱肋钢结构安装结束
3.4施工机械设备选用
根据拱肋钢结构现场总体安装方案，该工程拱肋钢结构节段吊装主要起重机械，陆地吊装采用两台50t汽车吊上桥施工。
拱肋节段吊装利用两台50t吊机配合吊装。具体参考钢管拱安装吊架站位图和安装步骤图。若将拱肋临近节段在下面拼焊接长后再吊装需要两台较大吊机，吊机吊重、自重及体积均较大，在系梁上站位有可能影响系梁结构安全，所以现场吊装节段即就是厂内制造节段，现场地面不再进行节段接长工作。
3.5临时支架
（1）拱肋临时钢管格构支架设计
本工程拱肋临时支架采用钢管格构支架，根据计算及分段图，架拱支架两侧共设8组钢管格构柱（拱脚S0与拱肋S1的简易上人支架除外），每组立柱采用Φ273×12mm四根钢管，管钢质材为Q235B钢，钢管顶采用δ=12mm的钢板作封头板；双拼工40a热轧型钢做分配梁，分配梁上安装标高调节短墩。为确保钢管支架的稳定，钢管之间采用[12型钢作为纵横向水平连接系。支架钢管与槽钢之间、钢管与垫板、工字钢之间均采用普通贴角焊进行焊接连接，双拼工字钢采用普通对接焊，焊缝长度5cm，相隔30cm左右间断设置。
钢管底采用口12*500*500mm的钢板作预埋件，预埋件钢板与桥面预留Φ20mm螺纹钢筋焊接，钢筋焊接完成后，浇注C30混凝土基础，正方形基础尺寸长宽0.8m，厚0.3m。并确保立柱封底钢板下的混凝土密实。
（2）拱肋临时支架搭设
拱肋安装用钢管格构柱支架，每个临时支架由4根钢管格构柱组合而成。钢管格构柱采用φ273x12mm钢管，每组格构柱之间用12号槽钢作为水平撑及斜撑进行联结。支架高度根据钢管拱肋底面与桥面的高度来确定，层间距一般控制在10m以内。组装高度视安装高度而定。
钢管格构支架安装施工流程：施工准备→支架位置放样→支架制作→支架安装就位→测量放线→顶部垫块及限位安装。
拱肋临时支架单侧共4组，支架在地面胎架上进行组拼焊接，焊接成型后采用汽车吊吊送至桥面指定位置，对于高度较高支架，整体拼装难度较大，支架在地面或桥面上进行卧拼。拼装完成后，将支架在高度方向上切开分为2-3段（切开后的每段支架高度控制在10m以内），然后采用汽车吊分段吊装就位。
①立柱安装
立柱为钢管格构柱形式，在现场将单根钢管直接采用汽车吊吊至胎架上定位、焊接。
②连接系安装
连接系在现场加工场地内加工成型。加工时，先依据图纸将两根纵联（横联）同斜撑一起加工成型，形成一个稳定结构体系。
③分配横梁、纵梁安装
分配横梁直接焊接在立柱的顶端封口板上，分配横梁的连接采用夹板围焊固定。
横梁在安装时应严格控制其轴线偏差以及接口位置处（与立柱的顶端封口板）的焊接质量，对于钢管立柱的高差，一般采用钢板垫平后再安装分配横梁，确保横梁的水平。
横梁在安装时应严格控制其垂直度以及接口位置处的对接焊接质量，对于横梁上部支撑拱肋块体的线型钢垫块，采用角焊缝。
钢管柱垂直度的偏差值，其值应不大于高度的1/500。
（3）拱肋安装施工方案
①汽车吊安装拱肋预埋节段，拱肋临时支架制作组拼、焊接，焊接完成后将支架吊装至拱肋支架指定位置。
②采用2台50吨汽车吊上桥吊装，由2台50吨汽车吊抬吊安装拱肋2节段；安装的同时进行拱肋节段对接焊缝的焊接工作。第一组K撑1及时吊装安装，防止侧向倾覆。
③两台50t汽车吊抬吊安装拱肋节段3。第二组K撑2及时吊装安装，防止侧向倾覆。
④两台50t汽车吊抬吊安装拱肋合拢节段4。第三组K撑3及时吊装安装，防止侧向倾覆。
⑤节段间嵌补段安装焊接；支架拆除；钢管拱混泥土顶升，吊杆安装及张拉；主体结构成桥。
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图2 拱肋安装示意图
4、吊装钢丝绳受力计算
拱肋节段吊装用钢丝绳：
取值：按照最大钢管拱肋分段重量24t
钢丝绳强度计算（起吊点2个，每吊点2根钢丝绳捆绑吊装）
根据钢丝绳允许拉力计算公式S＝Q/m.cosθ≤P/K
钢丝绳作吊索使用安全系数K=10
钢丝绳允许拉力S=24/4/cos（60/2）=6.93t=69.3KN
计算钢丝绳破断拉力P＝S*K=69.3*10=693KN
查钢丝绳技术表选用以下标准的钢丝绳：
绳6*37（股1+6+12+18），抗拉强度1670Mpa，直径34mm的纤维芯钢丝绳，其破断拉力总和为637*1.226＝781KN，大于693KN，满足要求。
5、施工注意事项
5.1钢管支架安装施工注意事项
（1）临时支架所采用的钢管在加工后，厂家必须提供合格证和材质报告。
（2）临时支架基础施工时预埋钢板的胡子筋与钢板焊接长度不得小于5d（双面焊）或10d（单面焊）。
（3）基础混凝土施工必须振捣密实，在预埋钢板上开设不小于400*400mm振捣孔。
（4）钢管立柱安装时必须接缆风绳，缆风绳至少拉接一道，每道缆风绳对称拉接四个方向。
（5）缆风绳所用的钢丝绳直径不得小于Φ12.5mm。
（6）钢管安装时每安装两根钢管后，必须安装连接系。
（7）连接系采用与钢管之间必须满焊连接且焊接牢固。
（8）钢管支架在安装完成后必须全面的检查验收。
5.2钢管拱安装施工注意事项
（1）钢管拱安装前必须对每节钢管拱的弦长、直径等几何尺寸进行检查，并按要求标识明确。
（2）钢管拱吊装到位后，必须用螺旋千斤顶调整标高，标高调整到位后，必须用枕木或钢马凳“抄死”。
（3）钢管拱的安装必须严格按本方案中的吊装顺序进行，不得违反。
（4）钢管拱肋永久焊接时，应从拱脚至拱顶对称进行。
（5）合拢段钢管拱节段焊接必须在15℃～20℃时进行。
6、结束语
小金口特大桥96米系杆拱支架搭设及拱梁安装的主要难点在于该桥梁跨越高速公路，施工条件及环境影响较大，且节段吊重重量大，对钢管支架及钢管拱梁的安装质量要求较高，本文针对上述难点，对其具体的工艺措施进行分析研究，经实践验证具有可行性，在确保安全质量的同时，顺利确保了工程工期进展，并取得了一定的经济效益，可为后续同类型桥梁施工提供借鉴。