准朔黄河特大桥钢管拱工地预拼装施工
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摘要准朔黄河特大桥主跨为上承式钢管拱结构，跨度360m,钢管拱构件在工厂加工、施工工地组装预拼，本文详细介绍了钢管拱节段工地预拼的预拼场、预拼轮次、卧拼方案、立拼方案、预拼工艺。
关键词黄河特大桥 钢管拱 工地预拼
1、前言
准朔黄河特大桥采用缆索起重机吊运，斜拉扣挂法安装钢管拱，为了减小钢管拱空中对位的难度，保证空中对位的精度，钢管拱节段预拼是在钢管拱桥位安装之前必不可少的一项工作，由于桥位所处黄河区段无通航条件，故选定钢管拱构件在工厂加工、然后汽车运至工地的预拼场进行组装预拼的施工方案。
2、工程概况
准朔黄河特大桥位于万家寨水库大坝下游19km、龙口水库大坝上游6.5km，河道较顺直，河床平坦且基岩，无边滩，桥梁轴线与河道水流方向基本正交。桥址处河道底宽305.5m，上口宽319.1m，两岸悬崖陡壁，岸边高出河底约65m，龙口水库正常蓄水水深29m。
主跨结构采用提篮式钢管混凝土拱，拱肋计算跨度360m，拱肋矢高立面投影60.0m，矢跨比为1/6.0。拱轴线采用悬链线，理论拱轴系数m=2.5。
主拱结构由两根拱肋与横向联接系组成，拱肋横向内倾角8°，拱肋中心距在拱顶部位为8.335m，拱脚部位为25.2m。
单根拱肋由上下两个弦管为哑铃管，哑铃管宽4.0m，钢管水平中心距2.5m。
上下弦管竖向连接采用实、空腹相结合的方式，S0～S5节段为实腹段，其钢板内侧设置垂直于拱肋的H型杆件，S6～S16节段为空腹段，其腹杆采用N型桁架。
3、施工方案
3.1杆件加工
拱肋所有杆件的加工制作选择在工厂内进行，具体加工内容为：拱管的加工、腹杆及连接耳板的加工、横向平联管的加工。拱管经钢板下料、卷制、焊接、钢管对接组焊成设计节段长度，涂装后运输到施工现场；腹杆经下料、组装、焊接、钻孔、涂装并与钻孔涂装后的连接耳板统一包装后运输到施工现场；平联管需经过数控相贯线切割机切割出相贯切口、对于S1~S5实腹段的平联横撑管应在拱肋上焊接短管，以便于现场横撑管的组装焊接，平联管涂装后运输到施工现场。
3.2工地预拼场
工地现场布置1个约240米长、40米宽的总装及预拼生产线，场地横向中心线对应桥梁纵向中心线，以横向中心线为准设3‰横坡，以纵向中心线为准，设6.7‰纵坡该处亦为缆索吊起吊区。
预拼场内设供龙门吊走行的轨道，轨道中心间距30m，轨道采用43kg/m钢轨，轨道全长224m，轨面标高与预拼场地面标高相同，龙门吊轨道基础采用C25钢筋混凝土浇筑，基础宽1m，高0.7m，其下为0.6m厚级配碎石垫层。基础表面预埋400mm×400mm×16mm钢板，预埋钢板间隔0.6m布置一个。轨道固定于预埋钢板上，轨道位置设轨道槽，轨道槽宽0.3m，深度与钢轨高度相同，轨道与预埋板间采用扣板连接，扣板焊接于预埋板上。
预拼场设配4台32t龙门吊，两台200吨液压平板车，平板车可实现拱肋分段从总装工位到缆索吊吊装工位的运输及90°转体。
3.3拱肋预拼轮次的划分
⑴出厂单元件划分：
由于运输条件的限制，拱肋制作采取厂内单元件制作，工地现场总装成分段再预拼的方法。现场总装的分段和其相对应的单元件如下表：
⑵预拼轮次：
实腹段（S0～S5）采用单肢吊，空腹段（S6～S16）现场立体拼装后用两台平板车运至缆索吊起吊区并转90°后整体吊装。
该方案共需5轮完成全桥的总装及预拼工作。
总装预拼轮次表
第一轮 S1+S2+S3+S4+S5+S6弦管（5+1）
第二轮 S6+S7+S8+S9（3+1）
第三轮 S9+S10+S11+S12（3+1）
第四轮 S12+S13+S14+S15（3+1）
第五轮 S15+S16（1+1）
注：分段S17作为合拢段，不参与预拼。
3.4卧拼及立拼方案
⑴S1～S5节段+S6弦管卧拼方案
实腹段采用总成分段再预拼的方法，总装及预拼在一条生产线上采用“5+1”方案，单元件运输到堆放场地，将单元件吊到总装胎架上进行组装。根据梁段架设方式及空间条件限制，决定是否组装下弦哑铃管单元件，因S1节段重量超过缆吊的起吊重量，因此下弦哑铃管单元件放置5#，6#基坑上在桥位上焊接。其它节段在总装胎架上焊接即可。但必须按焊接工艺规程进行焊接。在现场总装的时候先把一些临时匹配件安装在节段上，
①根据实腹段拼装地样线图HBZK0904-1505检查预拼胎架。
②根据实腹段总装图（HBZK0904-1501）及实腹段卧拼胎架布置图（ HBZK0904-1503G）将单元件置于检验、矫正胎架上，检查单元件平面度和板边平直度。变形采用火焰矫正，矫正温度控制在600℃~800℃之间，自然冷却，严禁过烧、锤击和水冷。
③搭设圆钢墩及支架（先不设模板，模板处各设一千斤顶，千斤顶高度低于模板标高）。
④吊装下弦拱肋单元件，并利用千斤顶将拱肋单元件调至理论位置以下约50 mm处。
⑤吊装上弦拱肋单元件及腹板整体部分至理论位置，张拉扣索及两侧缆风绳。
⑥顶升下弦拱肋单元件至理论高度后与腹板单元件焊接。
⑦根据焊接工艺规程（HBZK0904-2010）实腹板单元件定位焊接H型杆件腹板与纵隔板角焊缝焊接实腹板内部H型杆件翼板与实腹板底板角焊缝焊接实腹板顶板对接焊缝不翻身焊接实腹板内部H型杆件翼板与实腹板顶板角焊缝焊接实腹板顶板对接焊缝。
⑵ S6～S16节段立拼方案.
空腹段总装流程，划制地样线，布置胎架并对胎架线形进行复制，合格主拱结构由左、右幅拱肋和中间平联管、竖向联管组成，平联管、竖向联管于两侧拱肋相贯焊接。S1-S5实腹段拱肋由拱管、腹杆、腹板焊接组成。S6-S17空腹段拱肋由拱管、腹杆、连接板高强螺栓连接组成。
空腹节段 实腹节段
3.5预拼工艺流程
Ⅰ.拱肋实腹分段预拼工艺流程
⑴ 划制地样线，布置胎架。
⑵ 分段中间的外侧腹板单元件依据地样上胎定位。
⑶ 定位两边的外侧腹板单元件，按照《焊接工艺规程》焊接单元件环口所有的焊缝。
⑷ 定位横隔板单元件，注意横隔板的角度，同时加临时支撑。
⑸ 定位中间的内侧腹板单元件。
⑹ 定位两边的内侧腹板单元件，按照《焊接工艺规程》焊接单元件环口所有的焊缝，横隔板与腹板单元件间的角焊缝。焊接全部结束后，进行矫正。
⑺ 根据地样，吊装定位上下弦管单元件，按照《焊接工艺规程》焊接弦管和腹板单元件的所有的焊缝。
⑻ 装焊腹板单元件与弦管单元件间的嵌补。拆除临时加强支撑，准备预拼。
Ⅱ.拱肋空腹分段预拼工艺流程
⑴ 划制地样线，布置胎架并对胎架线形进行复测，合格后方可投入使用。
⑵ 利用2台龙门吊将节段下弦拱肋单元件（即哑铃型杆件）抬吊至胎架上，完成初步定位，再利用千斤顶等工具工装进行精确定位，以满足地样线要求。
⑶ 对合地样线及下弦拱肋上的纵横向基准线，组焊下弦横撑杆件。
⑷ 考虑到空腹段立体空间结构疏松，在下弦拱肋无横联端增设一根临时横联，保障结构整体稳定性，利于吊装。
⑸ 依次安装两侧腹杆单元件，腹杆与节点板用冲钉和部分临时螺栓进行连接固定。定位完成后，可在节段内侧支斜撑，以确保杆件定位稳定。安全。
⑹ 依据地样并结合腹杆上的孔群对位，利用2台龙门吊将上弦拱肋抬吊至预定位置。调整合格后，将腹杆与上弦拱肋节点板用冲钉和临时螺栓进行连接固定。
⑺ 安装K撑结构和临时支撑，焊接K撑、临时支撑及横联弦管与主拱管的焊缝。
⑻ 安装上弦横撑杆件和临时支撑并焊接。
⑼ 对立体分段进行整体测量，合格后用高强螺栓替换掉连接用的冲钉和临时螺栓。
⑽ 用液压平板车进入胎架横梁底部，起升后将节段运输至预定位置。
⑾ 进行转体（桥梁中心线方向）和后续的吊装、安装工作。
4、结束语
本桥工地预拼的施工方法，很好的解决了，施工大跨度提篮拱桥时在工地卧拼，立拼的问题，保证了施工进度和施工质量，对今后施工同类型桥梁时具有参考意义。
参 考 文 献
[1]《钢管混凝土拱桥》 人民交通出版社 2007年 陈宝春著
[2]《铁路钢桥制造规范》 （TB10212-98）
[3]《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》
JGJ 82-1991
[4]《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。