大跨度钢拱桥拱架施工技术
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【摘要】本文以某大跨度钢拱桥工程实例为研究对象，在对该工程基本概况进行简要分析的基础之上，就拱架施工技术的实施要点展开了详细分析与阐述，望引起各方关注与重视。
【关键词】大跨度；钢拱桥；施工技术
中图分类号：TU208文献标识码： A
钢拱桥最突出的特征在于：跨越能力大、承载能力高。为了更加良好的与钢拱桥交通运输承载量的发展水平相适应，提高钢拱桥的跨度是关键性措施之一。在各类不同类型的大跨度桥梁当中，由于钢拱桥的应用范围普遍，值得重视。
1.工程概况
该桥上下游两端各修建衔接段堤防55m，衔接段堤防宽度为30m。现针对该工程的基本水文地质情况进行简要归纳与总结：
1.1地质条件
该桥梁工程项目建设区所涉及到的地层结构由新到老依次为：第四系全新统冲洪积堆积中粗砂（Q42al+P1）及第四系全新统冲积（Q41al）砂壤土、卵石及第四系上更新统冲积（Q3al）土壤夹中粗砂。
1.2水文条件
霸王河总流域面积为254km²，河流长度为33.7m，平均比降47.8‰。河口宽度220m，枯水河槽60m，河口比降1%。年内水沙量主要集中在汛期（6～10月），其中水量占年水量的70%以上，沙量占年沙量的90%左右。整个桥梁工程项目的桥型结构示意图如下图所示（见图1）。
图1：桥型结构示意图
2.大跨度钢拱桥拱架拱轴及荷载分析
2.1拱架拱轴的选择
对于桥梁项目而言，在有关拱架拱轴形式的选择方面，需要尽量确保其与拱圈形式的一致性，通过此种方式，可避免对拱架顶面进行的垫高处理，从而体现钢拱桥拱腹区域的曲线性状。基于对后期计算的合理简化，将该钢拱桥拱架拱轴设计成为圆弧形形状，其半径取值为112.0m，拱架折点同时设定为圆弧连接位置的内接点点位，其取值为23.0cm。与此同时，拱架折点间隔区域预留一定的间隙，其目的在于方便后期对立模、弧形木等相关部件的安装工作。
2.2荷载形式的确定
对于该大跨度钢拱桥拱架而言，所涉及到的荷载形式主要包括以下两种类型：其一为均匀性荷载，其二为集中性荷载。在钢拱桥拱架上分环、分段混凝土还未完全合龙的情况下，可将此状态下的混凝土荷载视作集中性荷载作用力。此状态下的荷载作用力直接分布于相对应的拱架节点位置。与此同时，在钢拱桥拱架分环、分段混凝土完全合龙的情况下，可将此状态下的荷载视作据运行荷载作用力，同时还需要按照30％的比例，分担钢拱桥自身的重量。还需要特别注意的一点是：对于采取分环、分段方式进行混凝土浇筑施工的钢拱桥而言，需要在合龙后混凝土强度达到设计强度*70％比例以上的情况下，转入下一阶段的混凝土浇筑工作当中。
3.大跨度钢拱桥拱架结构施工分析
3.1常备件结构分析
本工程拱架施工过程中，所选取的常备件为全焊接结构、以销接方式进行组装的上承钢桁架结构。此种常备件结构的最典型特征在于：杆件种类较少，自身重力较小（工作人员可直接进行运输），同时具有良好的互换性。将其作为梁体关键部件，可适应的最大跨度为50m。在此基础之上，将其优化为跨度在100m以上的拱架，导致其工作形式不同于从前，自梁体结构转变为压弯构件。同时，为了能够确保各拱架相互之间，荷载效益承受力的均等性，需要采取4片为1组的方式，间隔同等距离进行布设，半幅桥架使用拱架构建数量为8片。
3.2非常备件结构分析
实际施工过程当中，为了确保常备件能够形成弧形状态，与拱架结构良好适应，就需要对双层梁梁体结构上部三角上弦杆的长度进行合理的提高。因此，对于每3个三角区域而言，应当为其设置一个独立的连接构件。同时，可将构件型状设置为T字型状态，该构件下部区域与下三角销进行连接，同时上部区域能够直接与上三角销连接。通过此种方式，能够最大限度的避免拱架区域可能出现的多边结构失稳问题。
4.大跨度钢拱桥拱肋施工方案分析
基于对工程基本概况的分析，不难发现：在整个拱架的施工过程当中，施工的难点主要表现在以下几个方面：第一，上肢拱与下肢拱的安装作业要求同步开展，共同受力，同时，上肢与下肢还需要形成线性控制的关系；第二，拱肋纵横向倾斜以及对安装姿态的调整问题；第三，加劲梁与拱肋投影面存在影响关系，如何安装就位是关键性的问题。基于对以上难点的分析，笔者认为：在可供选取的三种施工方案：大节段整体提升方案、拱上吊机提升拼装方案、以及缆索吊提升拼装方案当中，综合对其优势、劣势的分析，建议在本次施工中采取缆索吊施工工艺的方式，完成对主跨拱肋以及加劲梁的安装工作。在整个安装施工过程当中，关键性的施工要点可以做如下几个方面的概括：
4.1缆索吊机系统
在工程施工的过程当中，针对缆索吊机系统所采取的施工方案为基于双塔三跨的施工方案。具体的操作流程为：将临时钢塔装置搭设于墩承台之上，两侧通过重力桩基础对锚索系统进行固定。构成缆吊系统的主要要素包括主揽、牵引索、起重索、起吊天车、以及塔架等。在进行主拱施工作业的过程当中，拱肋通过该系统吊装并运输至拱肋拼接点当中；
4.2主拱合龙施工
主拱合龙施工是本工程拱肋施工中的难点之一。针对该工程拱肋部件所表现出的截面特性，可供选取的方案为：方案一：两端同时进行栓接操作；方案二：两端同时进行焊接操作；方案三：一端进行栓接操作，另一端进行焊接操作。综合对本工程施工现场技术能力的分析，最终选取为两端同时进行焊接操作的施工方案。该项方案的应用对螺栓冲孔没有严格要求，且可保障合拢段长度的合理与环缝焊接速度。
5.大跨度钢拱桥拱架结构钢管施工分析
在钢拱桥拱架结构施工过程当中，有关钢管的使用同样是关键性的问题所在。在施工作业实施之前，首先需要对施工区域地基进行必要的预处理。预处理的施工方案为：在进行地基整平的基础之上，以压路机装置对施工区段进行反复性的碾压处理，其目的在于确保钢管施工区段地基密实度的稳定性。在反复压实的基础之上，需要于该施工区域表面设置一层刚性面层，摊铺后进行碾压，以保障其厚度在20.0cm以上。地基预处理作业完成后，需要展开对排架的搭设工作。此环节工作中，排架的搭设应当分两次完成。排架搭设模板需要应用槽钢，实现其与钢管的可靠焊接。最后，考虑到在本工程在施工过程中可能涉及到大风、大雨等恶劣天气气候，应当避免拱片受到摆动而引发混凝土出现裂缝问题，就需要在实际施工中，对其下缘区域的钢管标高参数进行严格控制，以保障钢管施工质量安全可靠。
参考文献
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