1―96m系杆拱桥拱肋拼装施工技术

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【摘 要】 系杆拱桥将拱与梁两种基本结构形式组合在一起共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，其上部结构拱肋的拼装过程关系整个受力体系以及预埋件位置的精确度，本文对以上方面进行详细阐述，对类似工程有一定的借鉴作用。

【关键词】 系杆拱桥、拱肋、安装、施工

天津南港铁路NGSG-2标电厂线特大桥1-96m系杆拱桥，系杆拱的起止里程NG改DK9+982.32～NG改DK10+080.54处跨电厂线，采用1-96m系杆拱进行跨越。1-96m系杆拱钢管混凝土简支拱，先梁后拱，系梁全长98m，计算跨度95.7m，矢跨比f/l=1：4.984375，拱肋矢高19.2m，拱肋采用二次抛物线线型。拱肋平面内拱肋中心线方程为：Y=-76.8（96-x）x/962（m）。拱肋在横桥向内倾8°，呈提篮式，拱顶处两拱肋中心距8.058m。拱肋横断面采用哑铃形等截面，截面高度h=2.5m，钢管拱直径为1.0m，由厚20mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。每隔一段距离，在两腹板中焊接拉筋。拱肋之间共设五道横撑，拱顶处设一字撑，拱顶至两拱脚间设4道K型横撑。横撑由φ1000mm和φ800 mm的圆形钢管组成，钢管内部不填混凝土，其外表面需作防腐处理。

1 钢管拱拱肋划分设计

拱肋之间设一道一字撑和四道K撑。一字撑及K撑的横撑采用外径1.0m的圆形钢管组成，K撑的斜撑采用外径0.8m的圆形钢管组成，钢管内均不填充混凝土。拱肋钢管采用Q345qE钢材，钢管直径为1.0m，由厚20mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=20mm的腹板连接。每隔一段距离，在圆形钢管内设加劲箍，在两腹板中设置加劲拉筋。拱管内灌注C55补偿收缩混凝土。其与桥面靠吊杆相连，共设吊杆17对。拱肋设计分段划分为拱脚GL1（4段）、GL2-GL4（各4段）、GL5（2段）、横撑（5根）、斜撑（8根），总重量约340吨，其中拱肋约300吨。

2 吊装前准备工作

2.1 吊机的选择及相关站位

现场配置1台120t汽车吊在地面进行拱脚吊装作业，根据设计图纸要求拱脚安装结束后将拱脚与系梁一起进行混凝土浇筑，系梁达到设计强度后进行后续各分段拱肋的吊装。

拱肋吊装采用120t汽车吊将1台70t汽车吊和1台40t平板运梁车吊至混凝土桥面上，之后70t汽车吊与平板运梁车在系梁桥面上协同作业进行钢管拱块体吊装。因汽车吊吊装杆件过程中混凝土桥面为点受力，为保证施工安全，吊车支腿站位于混凝土系梁桥面隔板位置。

2.2 施工场地处理

拱脚安装时，运梁车、吊车将站位于桥墩一侧进行现场运输和吊装作业。因此，桥墩两侧约需15米宽作业通道要碾压平整并夯实，满足现场施工作业条件，地面吊装作业时设置围挡将施工区域与行人、车辆分开。

2.3 各杆件的存放

⑴ 拱肋节段和构件的存放场地要求地基坚实、平整、通风且具有排水设备。支撑处有足够承载力，不允许构件存放期间出现不均匀沉降。

⑵ 拱肋节段及构件在存放场地存贮和运输时，应按拼装顺序编号，并按吊运顺序安排位置，不允许多层堆放。

⑶ 构件存放应制定相应于构件特征的具体措施，防止倾斜，歪倒和使构件产生永久变形。按种类、拼装顺序码放整齐，杆件要放在枕木或混凝土垫块上，防止被水浸泡。

⑷ 保管拱肋的场地，应有足够的承载力，同时选择在清洁干净、排水通畅的地方，远离产生有害气体或粉尘的物体。在场地上要清除杂草及一切杂物，保持钢管拱干净，存放区域要留有吊车、运输车通道。

⑸ 不得与酸、碱、盐、水泥等对钢材有侵蚀性的材料堆放在一起。雨天注意关闭防潮，经常保持适宜的储存环境。

3 临时支架

在系梁混凝土桥面上采用Φ400mm×10mm钢管为立柱搭设临时支架，搭设总体原则为：在拱肋节段接口处搭设框架式临时支架，平面尺寸为2500mm×3000mm，立柱钢管间采用∠100mm×10mm，支架下端封板焊接于桥面板预埋件上，支架上端设置横梁I32a，横梁上部放置调节装置，作为标高调整系统。支架具体尺寸及布置按拱段重量、尺寸、与底面高差以及所处位置来确定。为方便操作人员施工，在每组钢管立柱上焊接供人员上、下用的带有钢筋防护圈防护措施的爬梯。

3.1 临时支架简图

3.2 临时支架钢管柱桥面预埋件详图

3.3 临时支架桥面整体布置示意图

3.4 临时支架上部操作平台布置示意图

4 拱肋拼装施工过程

⑴ 系杆拱架设拼装架设前，应对桥墩轴线、高程、中线及跨距等进行复测，偏差在规范允许范围内方可架设，在桥台上放出桥梁中线和端线。

⑵ 采用120t汽车吊吊装拱脚位置四片拱肋，即拱脚GL1。在进行拱脚安装时，从系梁底模板上搭设定位支架，定位支架由角钢、工钢等型钢组成劲性骨架。

⑶ 拱脚安装完毕后经测量复核无误后与系梁一起进行混凝土浇筑，系梁达到设计强度后，在桥墩台位置采用120t汽车吊将1台70t汽车吊和1台40t平板运梁车吊到桥面上，

⑷ 为满足施工要求拱肋与对应临时支架交替安装，利用50t汽车吊将临时支架、拱肋制作段吊至桥面平板车上运至对应位置，利用桥上70t汽车吊对称吊装GL2、 GL3拱肋节段，复测两肋间距、跨间距离、拱轴线坐标，并精确测量吊杆位置，临时连接GL1与GL2拱肋节段，并安装拱肋间K撑，K撑与主拱肋间临时连接。

⑸ 安装剩余临时支架，对称吊装GL4节段拱肋，调整已吊装四段拱节段，复测两肋间距、跨间距离、拱轴线坐标，对称吊装相应横撑，K撑，精确测量吊杆位置，临时连接GL3与GL4，并安装拱肋间K撑，K撑与主拱肋间临时连接。

⑹ 在环境温度相对稳定的条件下，测量合拢段GL5间距，并配切拱段，之后吊装合拢段和对应横撑，在两肋间距、跨间距离、拱轴线坐标符合设计要求的条件下，焊接全桥拱段。

⑺ 施工完毕后进行面漆涂装，拱内混凝土灌注，安装吊索施工。

5 安装现场拱肋焊接

5.1 制定焊接工艺

开工前，对施工现场焊接进行焊接工艺评定，焊接工艺评定试验条件与钢管拱肋节段生产条件相对应，并采用与实际结构相同的板材和焊材。焊接工艺评定试验按照设计文件要求和相关规范规定的技术要求进行。焊接工艺评定试验报告按规定程序批准后，根据焊接工艺评定试验报告编写各种接头的焊接工艺指导书。焊接工艺指导书经监理工程师批准后，根据焊接工艺指导书的内容组织焊接施工。

5.2焊接质量保证措施

⑴ 焊接人员必须严格遵守焊接工艺，不得随意变更焊接规范参数。主要焊缝焊接后，应按规定进行焊接记录。

⑵ 焊接工作环境温度在5℃以上和相对湿度80%以下时方可施焊。当环境条件不满足上述要求时，可以通过预热保温等创造局部施焊环境。

⑶ 所有焊接材料应符合设计规范的有关规定。焊接材料由专用仓库储存，按规定烘干、登记领用。当焊条、焊剂未用完时，应交回重新烘干。烘干后的焊条应放在专用的保温筒内备用。CO2气体纯度应不小于99.5%。

⑷ 焊接设备应处于完好状态，并应抽验焊接时的实际电流、电压与设备上的指示是否一致，否则应督促检查、更换。

⑸ 焊前要熟悉有关图纸和工艺文件，核对焊接部件，并彻底清理待焊区的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等杂质。焊后必须清理熔渣及飞溅物，按图纸要求打磨的焊缝必须打磨平顺。

5.3焊缝外观检验

所有焊缝均应在冷却后进行外观检查，并填写检查记录。所有焊缝不得有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷。外观检查不合格的焊接件，在未返修合格前不得进入下一道工序。

5.4焊缝内部质量无损检验

焊缝施焊24小时后经外观检验合格，应进行无损检验。进行X射线探伤，内部质量分级应符合有关规定，其它技术要求执行《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB3323）的规定。采用射线超声波同时检验的，必须达到各自质量要求。

6 结束语

系杆拱拱肋的拼装过程是一项复杂的系统工程，因其上锚箱等预埋件均在各拱段内，其拼装过程中对其精度要求严格，该文可为同类工程进行施工提供参考和借鉴。

参考文献

[1] 《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）

[2] 《铁路钢桥制造规范》（TB10212-2009）

[3] 《钢结构工程施工质量验收规范》 （GB50205-2001）

[4] 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》（GB11345-89）

[5] 《有砟轨道双线96m系杆拱》（铁道第三勘察设计院集团有限公司）