連續(xù)剛構(gòu)橋鋼管拱拱肋整體提升施工技術(shù)摘要：漢十高鐵安陸府河特大橋主跨為(90+200+90)m連續(xù)剛構(gòu)拱橋，鋼管拱為平行雙管啞鈴型結(jié)構(gòu)，拱肋結(jié)構(gòu)安裝方案采用"原位拼裝+ 整體提升”工藝，較常用于同類鋼管拱安裝采用"原位拼裝”和"臥拼豎轉(zhuǎn)”的施工方案，不僅減少了施工資源投入和施工安全風(fēng)險，而且提高了拱肋拼裝的作業(yè)效率，施工經(jīng)濟效益良好，且該方案在我國高速鐵路連續(xù)剛構(gòu)拱橋施工中屬首次應(yīng)用，為后期同類型橋梁結(jié)構(gòu)及更大跨度的 連續(xù)剛構(gòu)拱施工積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)剛構(gòu)拱橋；鋼管拱；原位拼裝；整體提升；施工技術(shù)項目背景現(xiàn)階段，隨著我國機電液一體化技術(shù)的不斷發(fā)展和工程實踐經(jīng)驗的積累，許多大型建筑的連廊、鋼結(jié)構(gòu)屋蓋等施工作業(yè)均采用整體提升或下放技術(shù)。借鑒該類工藝應(yīng)用于本橋連續(xù)剛構(gòu)的施工中，在完成連續(xù)梁的懸臂施工后，先將鋼管拱拱肋進行優(yōu)化分為三段分別拼裝，再安裝提升吊架、連續(xù)千斤頂、吊索和錨索等提升系統(tǒng)，整體提升中間節(jié)段拱肋至設(shè)計位置完成拱肋合攏，該施工方案稱之為“原位拼裝+整體提升”工藝。漢十高速鐵路安陸府河特大橋全長5.83Km，是全線關(guān)鍵控制性工程之一，其主跨采用(90.75+200+90.75)m連續(xù)剛構(gòu)拱橋，主拱肋設(shè)計為鋼管混凝土等高度啞鈴型截面，最大矢高40m，截面高度3.3米，拱肋橫向中心距11.9米，拱肋之間設(shè)11道橫撐，為空間桁架結(jié)構(gòu)，全橋共設(shè)40組雙吊桿。提升支架采用對邊跨拼裝支架接高方案，待邊跨拱肋節(jié)段安裝完成后，接高對應(yīng)位置的鋼管立柱，在鋼立柱上設(shè)置縱、橫向鋼箱梁，并安裝后錨固系統(tǒng)和提升系統(tǒng)。后錨固系統(tǒng)采用7@15.24mm鋼絞線，通過預(yù)埋孔錨固于箱內(nèi)吊桿孔的橫梁處,并采用千斤頂張拉至設(shè)計噸位。拼裝支架的結(jié)構(gòu)計算采用Midas建立計算模型，采用梁單元模擬分別計算邊跨拼裝支架和中跨拼裝支架模擬施工工況作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)里，其中邊跨拼裝支架結(jié)構(gòu)模型如圖3和圖4所示，中跨拼裝支架結(jié)構(gòu)模型如圖5和圖6所示。圖7提升支架結(jié)構(gòu)模型（提升前）圖8提升支架結(jié)構(gòu)模型（提升后）在受力最不利工況下，鋼管柱最大豎向反力最大值為184t（壓）,后錨索最大豎向反力最大值為63t（拉），支架豎向變形最大計算值為48mm；水平變形最大計算值為39.8mm。拼裝臨時支架的制造與安裝（1） 支架安裝順序鋼管拱拼裝臨時支架由兩主墩向跨中相向進行安裝，安裝工序為：清理、復(fù)測預(yù)埋件9管樁安裝9連接系安裝9橫向分配梁（鞍座）安裝9驗收。（2） 支架制造和安裝控制拱肋拼裝和提升支架在工程鋼管構(gòu)件連接采用焊接，在焊接構(gòu)件制造時，加工單位應(yīng)制定嚴(yán)格措施，優(yōu)化施工工藝，以減小構(gòu)件加工變形，降低焊接殘余應(yīng)力。拱肋拼裝和提升支架鋼管立柱制造完畢后，對其應(yīng)進行必要的防銹防護處理并將各部件進行標(biāo)識編號。支架拼裝安裝完成后檢查橫梁的繞度、鋼柱的水平位移、焊縫的質(zhì)量、千斤頂安全可靠性，支撐體系系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，并做好沉降觀測記錄。拱肋拼裝和提升支架的焊接平臺要按照結(jié)構(gòu)設(shè)計“三同時”的要求做好安全防護措施。鋼管拱節(jié)段拼裝節(jié)段拼裝順序鋼管拱拼裝由主墩一端向另一端依次進行。主要施工步驟為：鋼管拱運輸至安裝位置9鋼管拱吊裝9調(diào)整拱肋前端坐標(biāo)9臨時連接安裝9復(fù)測、精調(diào)、拱肋焊接9吊裝下一節(jié)段，完成鋼管拱節(jié)段拼裝9安裝中跨橫撐9安裝提升吊架9拼裝邊跨橫撐9拱肋線形、焊縫質(zhì)量全面檢測。拱肋拼裝控制施工資源的選配主要為滿足拱肋分節(jié)段吊裝，對吊機、鋼絲繩、卸扣和吊耳等施工資源規(guī)格的選擇，最大吊裝吊重為27.6t，最大吊裝高度為28m，選型為QY100T汽車吊。拱肋對接利用在拼裝支架頂端設(shè)置的“T形結(jié)構(gòu)”鞍座，鞍座上端與拱節(jié)段匹配安裝，鞍座先在拼裝支架上初定位后，再利用螺旋千斤頂精確調(diào)節(jié)鞍座下端，利用全站儀配合直至復(fù)測精度滿足設(shè)計要求后再在進行焊接。設(shè)置焊接施工平臺，施工平臺由槽鋼+角鋼組成框架結(jié)構(gòu)與拱肋焊接固定。對焊接完畢并經(jīng)檢測合格的焊縫、接點板處馬上進行清理，并按要求進行封閉防護。專職人員按區(qū)域進行值班保護工作，并按規(guī)定、職責(zé)、制度做好所有成品保護工作。裝卸車做到輕裝輕卸，捆扎牢固，防止運輸及裝卸散落、損壞。吊索和拉索安裝整體提升節(jié)段重量約450t，共4個吊點，采用19-1x7^15.24鋼鉸線作為提升吊索，提升索與拱肋通過轉(zhuǎn)換吊耳連接。為保證拱肋線形在中跨拱肋設(shè)置拉索，每棉拱肋設(shè)置一對水平拉索，采用14-1x7^15.24鋼鉸線，通過水平拉力克服提升后結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的形變，張拉力根據(jù)計算確定，同時采用位移作為參照。采用Midas建立計算模型，模擬水平拉索鋼絞線張拉至設(shè)計噸位的內(nèi)力和變形，結(jié)構(gòu)模型如圖9所示。圖9中跨節(jié)段張拉模型計算在中跨單棉拱肋鋼絞線軸向拉力至230t，拱肋組合應(yīng)力計算值為30Mpa，拱肋Z向變形位移值為-7mm，X向變形位移值為-1.33mm，結(jié)構(gòu)變形均滿足規(guī)范和設(shè)計要求。節(jié)段整體提升提升施工工藝流程拱肋整體提升施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備9試提升加載9支架體系檢查9提升系統(tǒng)檢查9空中停滯驗證結(jié)構(gòu)安全性9正式提升9拱肋臨時固定9拱肋合龍段安裝提升設(shè)備組成及安裝中跨階段整體提升設(shè)備主要有連續(xù)千斤頂、泵站、控制系統(tǒng)傳感器和配套附屬設(shè)備組成，連續(xù)千斤頂分為拉索和提升索，其中拉索連續(xù)千斤頂設(shè)置規(guī)格為4臺100t，提升索連續(xù)千斤頂設(shè)置規(guī)格為4臺200t，張拉千斤頂與泵站根據(jù)現(xiàn)場情況就近布置，之間通過采用高壓軟管互連，液壓油路之間相互獨立，并在連續(xù)千斤頂上安裝有液控單項閥，防止油管爆裂產(chǎn)生下滑現(xiàn)象。控制系統(tǒng)主要有行程傳感器、壓力傳感器和錨具傳感器等組成，將各種傳感器同各自的通訊模塊連接，再連入計算機控制系統(tǒng)中整體聯(lián)調(diào)，采用1臺7口寸液晶顯示屏控制柜總控各提升設(shè)備。整體提升結(jié)構(gòu)檢算根據(jù)拱肋整體提升施工方案，需要根據(jù)施工荷載對主梁結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)受力計算，以保證主梁在拱肋施工過程中的安全性。在主梁合龍后要進行拱肋的安裝施工，針對拱肋安裝及提升兩個工況的荷載按照容許應(yīng)力法對全橋的施工過程和運營狀態(tài)進行檢算，計算結(jié)果如下：如圖10和11，在施工階段主梁上緣最大壓應(yīng)力為16.3MPa，位置在0#節(jié)段靠近邊跨位置。下緣最大壓應(yīng)力為15.42MPa，位置在邊跨3/4跨位置。下緣最大拉應(yīng)力為0.90MPa，位置在中跨跨中。根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第6.4.4條規(guī)定，主梁的壓應(yīng)力小于0.75fc=0.75x40=28MPa，主梁拉應(yīng)力小于0.7fct=0.7x3.5=2.45MPa。因此，結(jié)構(gòu)在施工階段應(yīng)力滿足要求。圖10主梁施工階段下緣應(yīng)力包絡(luò)圖(MPa)中跨節(jié)段整體提升(1)提升準(zhǔn)備拱肋及橫撐在橋面拼裝完畢，根據(jù)提升千斤頂布置圖，將提升千斤頂安裝到位；提升油管安裝，控制設(shè)備安裝；千斤頂泵站吊裝和鋼絞線安裝需要吊車配合；用2噸手動葫蘆拉鋼絞線，使得一束鋼絞線的每一根長度基本一致；所有千斤頂正式使用前，應(yīng)經(jīng)過負(fù)載試驗，并檢查錨具動作的工作情況；千斤頂就位后的安裝位置應(yīng)達(dá)到設(shè)計要求，否則要進行必要的調(diào)整；為了減少鋼絞線預(yù)緊工作量，在切割鋼絞線時，鋼絞線下料長度和穿出千斤頂?shù)拈L度誤差不超過5cm。試提升按照施工要求做好提升準(zhǔn)備工作，在正式提升之前，按下列程序進行試提升：提升加載在正式提升之前，按下列程序進行試提升：先對橫向拉索按照10%的額定張拉力進行張拉；分級張拉提升索，中跨拱節(jié)段與下部支架脫離即可；橫向拉索按照100%的設(shè)計張拉力進行張拉，并調(diào)整拱肋線形至設(shè)計要求。提升支撐結(jié)構(gòu)檢查檢查結(jié)構(gòu)的焊縫是否正常，檢查提升支架結(jié)構(gòu)的變形是否在允許的范圍內(nèi)；控制系統(tǒng)的檢查通過控制系統(tǒng)檢查提升千斤頂?shù)耐角闆r，對控制參數(shù)進行必要的修改與調(diào)整。空中停滯試提升結(jié)束，提升鋼管拱脫離支架約50cm，空中停滯1小時，組織人員重點對提升支架結(jié)構(gòu)的焊縫、變形情況，及提升油缸、液壓泵站和計算機控制柜進行檢查，驗證提升體系的安全性及穩(wěn)定性，為正式提升提供決策依據(jù)。正式提升正式提升過程的指令要統(tǒng)一，指令要通過復(fù)核后再下達(dá)給控制系統(tǒng)操作人員，提升速度控制在4?6m/min。鋼管拱肋初次提升高程應(yīng)先低于理論標(biāo)高10cm，再進一步精準(zhǔn)提升至設(shè)計位置。提升過程中安排人員對支架結(jié)構(gòu)的后錨索、提升索和拱肋變形等結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位進行觀測，對油缸、泵站等提升控制系統(tǒng)進行觀測，如有異常及時通知總指揮人員。提升前需要在拱肋四個提升點設(shè)置風(fēng)纜，防止提升過程中出現(xiàn)大風(fēng)氣候，造成鋼管拱晃動。拱肋正式提升流程如下:操作：按指令要求進行加載和提升；觀察：各個觀察點應(yīng)及時反映觀察內(nèi)容有無異常；測量：各個測量點應(yīng)認(rèn)真做好測量工作，及時反映測量數(shù)據(jù)；校核：數(shù)據(jù)匯總至現(xiàn)場技術(shù)組，對比實測數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)的差異；分析：若有數(shù)據(jù)偏差，有關(guān)各方應(yīng)認(rèn)真分析差異原因；決策：認(rèn)可當(dāng)前工作狀態(tài)，并下達(dá)下一步操作指令。（4） 拱肋固定當(dāng)拱肋提升作業(yè)至設(shè)計標(biāo)高后，采用槽鋼將中跨節(jié)段和邊跨節(jié)段進行臨時焊接固定，避免拱肋受風(fēng)荷載影響晃動，為合龍段施工做好準(zhǔn)備（5） 拱肋合龍施工當(dāng)提升拱肋臨時固定后，采用汽車吊和20t導(dǎo)鏈配合，安裝合攏段至設(shè)計位置；合龍段定位完成，焊接臨時固定碼板，進行合龍段的焊接施工；拱肋線型控制方案本工程拱肋的測量主要分為3個部分，邊跨原位安裝、中跨低位拼裝、中跨提升到位共3組測量數(shù)據(jù)，重點是中跨拱肋節(jié)段的提升測量。在拱肋拼裝和提升施工過程中，通過建立的監(jiān)控計算體系，對各施工階段主梁及拱肋應(yīng)力狀態(tài)、位移狀態(tài)以及施工監(jiān)控參數(shù)進行計算，得到各施工階段的內(nèi)力、應(yīng)力和位移，并提出合理的預(yù)拱度數(shù)據(jù)，使其結(jié)構(gòu)在施工過程中的實際位置（平面位置、立面位置）與預(yù)期狀態(tài)之間的誤差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，保證橋梁順利合龍、成橋線形符合設(shè)計要求。根據(jù)成橋后對拱肋線型進行觀測，對比數(shù)據(jù)如下所示：5結(jié)語鋼管拱橋拱肋整體提升技術(shù)已在漢十高鐵安陸府河特大橋（90+200+90）m連續(xù)剛構(gòu)鋼管拱橋拱肋安裝施工中成功應(yīng)用，經(jīng)過計算不僅施工過程中和運營階段主梁縱向應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，而且降低了拱肋拼裝支架的施工高度，減小了拼裝支架的用量和大型吊裝機械設(shè)備的投入，降低了高空作業(yè)安全風(fēng)險，同時縮短了施工工期，降