中铁七局集团西安公司制梁分公司
摘要：钢管混凝土系杆拱桥自20世纪90年代以来得到了迅速发展和广泛应用。由于起步较晚，其施工技术还有待完善。结合工程实践，对下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构施工进行阐述，为施工提供一些实际经验。
关键词：下承式钢管混凝土系杆拱桥；拱肋；组装流程；质量标准
1.工程概况
该桥结构为下承式钢管混凝土系杆拱桥，桥长64m，矢跨比1／5，施工矢高12.8m。拱肋为钢管混凝土结构，每片拱肋由2根上、下钢管（尺寸：φ700×18mm）和2块厚18mm钢板焊接成哑铃形断面。拱肋与主梁的刚度之比为1/17.88，属于刚性系梁刚性拱。拱肋高度1.65m，中心距7.1m，全桥拱肋共设11对吊杆。为增强拱肋平面外稳定性，拱肋间设置3道横撑，其中外横撑为K撑，中间横撑为一字撑。横、斜撑均为钢管混凝土结构，横撑钢管直径700mm，壁厚16mm；斜撑钢管直径500mm，壁厚14mm。拱肋在工厂已制作完成，为便于运输，每条拱肋划分为7个运输节段。
2.整体安装方案
钢管拱安装总体施工方案为：采用由角钢组焊而成的桁架支撑（横截面为1.5M*1.5M），用一台50吨汽车吊在桥下将钢管拱拱肋逐段吊装到支架上进行拼装焊接。钢管拱拱肋、横撑及其它配件卸放至桥下相应起吊位置；汽车吊行驶至构件旁后，由汽车吊将拱肋逐段吊装到梁面桁架支撑上，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，最大不平衡安装不超过两个吊装节段。
拱肋安装按照如下步骤进行：①确定桁架支撑在梁面上的具体位置→②安装桁架支撑及支撑连接系，采用膨胀螺栓将支撑底盘与桥面固定→③桁架支撑检查验收合格后，进行拱肋节段的安装，边安装边调整线形→⑤两侧拱肋对称安装（预留合龙段）→⑥安装合龙段→⑦安装横撑、斜撑→⑧整体焊接。
3.桁架支撑
根据设计图纸钢管拱安装采用支架法进行安装，我们拟采用由角钢组焊而成的桁架支撑，支撑顶面安装分配梁及拱肋调整设施，形成上层操作平台，以方便拱肋拼装。同时为确保支撑的稳定，采用型钢作为其纵、横向连接系。
桁架支撑由角钢L90*6作为压杆、角钢L63*5作为缀条组焊一个整体，其属于细长杆件。对于细长杆件受压，表现出与强度失效全然不同的性质，杆件不会直接因压缩变形而产生破坏，而会发生较大的弯曲变形，为此需要计算其临界载荷，确定其稳定性。
4.钢管拱运输及吊装
钢管拱在工厂制造、预拼合格后，分节段运至现场，现场验收合格后，用汽车吊将拱肋节段或横撑杆件吊装至桥下安装位置，然后起吊钢管拱节段安放在桁架支撑上，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，最大不平衡安装不超过两个吊装节段。
5.钢管拱肋节段的安装及合拢
桁架支撑拼装完成并检收合格后方可进行钢管拱节段的吊装。拱肋吊装时采用两侧对称吊装，横撑、斜撑在两侧钢管拱合拢后再安装的顺序进行。桥下汽车吊负责构件吊装。
5.1钢管拱肋节段安装
⑴ 将拱节吊放到支撑上后吊机不摘钩，利用螺旋千斤顶将拱肋高度调整到位，将拱肋下方与分配梁间用不同厚度的钢板垫牢。
⑵ 在拱肋两侧安装倒链，下方系在分配梁上，调节倒链将拱肋横向及倾斜度调整到位，在分配梁竖肋内侧焊接小钢板支顶住拱肋，两侧对拱肋限位固定。
⑶ 将本节拱肋与前一节段拱肋接头处的外法兰钢板用高强螺栓连接拧紧，确保安全后吊机摘钩。
5.2拱肋合拢
合拢前，进行不少于72小时的温度观测，列出合拢段长度与温度间的关系曲线，根据设计要求的5-15°C之间合拢技术条件，计算现场合拢温度时合拢口长度。采取夜间施工，避开高温，保证在要求的温度下进行合拢。
6.横撑安装
6.1拱肋加工时，在厂内将535mm长的横撑接头焊在一侧拱肋上，对应另一侧拱肋上的横撑接头点固，到达现场后与拱肋一起吊装。
6.2测量现场横撑接头之间的距离，配切横撑。吊装配切后的横撑，调整到位，使用马板焊接固定，待全桥安装定位完成后对接头处进行满焊。同时对横撑接头处进行包板围焊。
7.斜撑安装
斜撑待对应横撑安装完毕后即开始安装，斜撑吊起后使其两端与拱肋和横撑相贯面吻合点焊定位，待全桥安装定位完成后对称施焊，完成斜撑安装。安装斜撑时采用活动门式脚手架进行作业。
8.吊装过程中的观测控制方案
8.1轴线中线偏位的控制，进行中线偏位观测控制时，首先分别在距拱脚2/3处的两段拱肋内侧，垂直拱肋腹板，焊接一个4m长的、用角钢制作的水平尺架，角钢的两侧表面贴红色尺面。然后分别在主桥相邻边跨引桥的盖梁上各设置2个观测点，观测点距拱肋中线的距离为3m。吊装时通过在4个观测点上的经纬仪，来控制拱肋的轴线偏位。
8.2合拢接头的标高控制，吊装前，在每根拱肋合拢接头一端的正下方，悬挂1个带有配重的标尺，标尺采用方钢分段制作，每段标尺的接头均采用铰结，便于浮吊起吊时分段安装，同时又能确保其始终处于竖直的状态。方钢外表4个面均贴红色尺面，刻度以拱肋上缘端中线点为零刻度。然后在两侧主墩端横梁的中部，各安装1个水准仪，吊装时通过读取“方钢倒尺”的读数，来控制合拢端的标高。
9．拱节焊接
安装时拱管对接焊缝焊接。节段对接接口两边采用V型坡口型式，焊接前清除焊缝两边30～50mm范围内铁锈、油污、水汽和杂物，露出钢材金属光泽。手工电弧焊焊条根据焊接工艺评定，选用E5015低氢钾焊条，采用焊条直径为φ4.0。焊缝表面不得有裂纹、未焊透、未熔合、焊瘤、气孔、夹渣等缺陷，咬边深度不得超过0.5mm。焊缝为一级焊缝，进行100％超声波探伤，焊缝返修不得超过2次。焊接完成后清理焊渣、飞溅、毛刺等杂物。
由于焊接操作条件限制，焊接姿势不能进行连续变化，因此，宜将焊接接头分成四个部分进行焊接。
焊接时先在仰焊位置由A、B焊工分别在向左、向右方向焊接，A焊工按仰→立→平顺序；B焊工按仰→立→平顺序焊接，焊接时要求基本同步。
A、B焊工第一次焊接完1/3至1/2板厚后。切去吊装耳板，进行打磨修整后继续焊接。每两层之间的焊道的接头应相互错开，两名焊工焊接的焊道接头也要注意每层错开。
10.吊杆的安装及张拉
钢管拱桥全桥焊接并探伤完成后，即可进行吊杆的安装施工，吊杆采用PESFD7-61新型低应力防腐拉索，安装时采用汽车吊从拱顶穿过拱肋安装。
10.1挂索、结构件安装
⑴ 主拱拼装完成后，在可架处搭设安装吊杆用脚手架或吊篮，（吊篮制作和架设应符合相关行业标准、规范）。脚手架搭设牢固，在风雨过后应进行检查。
⑵ 拉索的挂设，起吊、要有吊车全力配合。
⑶ 在牵引拉索的过程中，可采用滑轮牵引装置和手拉葫芦调整拉索的一端锚头先行挂好，拉索可自然牵引到另一锚固点位置，采用手拉葫芦与吊装带辅助定位拉索另一端。
⑷ 牵引过程中应对拉索进行充分保护，避免索体及锚具螺纹受到损伤，特别是穿过预留孔（锚座）时应由专人在锚固处监护，并及时调整拉索在悬空中的位置。
⑸ 安装过程中严格检查每根拉索的扭转情况，防止拉索与拉索（钢绳索）扭转连接。
10.2张拉设备安装定位
⑴ 采用液压千斤顶结合拉索专用牵引工具头将拉索张拉端锚具可靠连接。
⑵ 在主拱上张拉节点位置处同时用液压千斤顶牵引预紧，将拉索预紧后准备张拉。
10.3拉索张拉
⑴ 在钢拱和主梁施工就位后，拉索牵引安装就位、检验各索长无误后，即可进行张拉操作。
⑵ 张拉采用分级张拉，伸长量与千斤顶拉力双控的张拉施工工艺。
⑶ 设备投入运行之前，由具有测量资格的计量单位进行配套标定，并试运行，使设备处于良好状态。
⑷ 用4台液压穿芯式千斤顶在主拱上同步进行4根拉索的张拉；分3级对拉索进行张拉，依次为：20%、60%、100%。在3级张拉时对每级张拉都应进行张拉力和伸长量控制。
⑸ 张拉完毕后，应再次补张拉测试拉索的应力值及控制节点位移，对拉索进行调整。各项指标均满足设计要求后，按照有关规定对锚具进行耐久性保护。
⑹张拉完毕后，应再次补张拉测试拉索的应力值及控制节点位移，对拉索进行调整。各项指标均满足设计要求后，按照有关规定对锚具进行耐久性保护。
11.表面涂装
11.1钢拱肋涂装采用先对表面进行喷砂处理，然后再涂底漆、中间漆和面漆的工艺。
11.2工地连接焊缝经检验合格后，进行适度清磨处理，保证待涂装表面光滑过渡，表面焊缝采用手工机械除锈。焊缝表面在除锈后4h内进行涂装。焊缝涂装前应注意与原有涂层的搭结。
12.结束语
钢管系杆拱混凝土拱肋安装属于系杆拱施工的关键工序，更多的时候是通过我们施工方案的完善、现场的监控和施工设备仪器的良好状态来保障拱肋安装的质量，应事先进行设备认可、工艺参数验证和操作人员能力的确认，确保整个施工生产过程的有效控制。
参考文献：
[1]《铁路钢桥制造规范》（TB10210-2009）
[2]《钢管混凝土结构设计与施工规程》（SECS28：90）
[3]《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
[4]《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》（TZ203-2008）