浅谈公路钢管异型拱(蝶形拱)安装施工技术的要点

摘要：钢管异型拱（蝶形拱）是跨线天桥施工中常见的一种施工方法（主要因为是其外形整洁、精细、美观），在施工中使用的起吊运输、安装合拢、焊接、安装各吊段接头及相应构件、防腐涂装等工作全部在安装中实施。文章对安装的方法和要点进行了分析，并结合实例对异性拱跨线天桥在公路工程中的应用进行了阐述。

关键词： 钢管异型拱 安装 施工技术

⒈前言

本天桥是在粤西某高速公路上，由于钢管异型拱（蝶形拱）成型后，构件外形整洁、精细、美观并可结合桥址四周的地形、地物、自然景色和社会环境等，进行色彩装饰。使天桥、主线和当地环境和谐自然，融为一体，成为高速公路上一道亮丽的风景，同时也可以缓解了行车人的视觉疲劳，所以对其推广，发展有着重要的意义。

⒉工程实例

⒉⒈工程概况

本天桥是粤西某高速上一座很重要的景观天桥，天桥全长52米，宽度为0.9m（拱肋区域）+0.5m（防撞墙）+4.5m（人、机混行道）+0.5m（防撞墙）+0.9m（拱肋区域）=7.3m。上部结构为钢管异性拱桥，俗称“蝶形拱”拱肋为Φ700、t16的钢管。拱轴线由二次抛物线各点旋转得到，矢高f=6.653m,计算跨径L=25.448m, 矢跨比1:3.825。系梁为预应力混凝土梁，梁高100cm。

⒉⒉施工要点

施工前应注意结合本桥桥面纵坡和竖曲线对系梁、拱肋、吊杆的实际影响，要求仔细对图纸进行校验和计算放样，确认无误后方可精确下料和施工放样，除设计图提出的特殊施工工艺及质量要求外，其他施工质量应符合《公路桥涵技术规范》（JTJ041-2000）和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）的要求，并从严控制。

⒊主拱肋节段吊装基本情况

拱肋节段承重在支架梁上，并进行调整、锚固定位，对接焊接各节段，形成单拱肋圈。单拱肋纵向可划分2个节段（1个合拢段）、2个拱脚预埋段，节段重量如下：预埋节段1（桥台预埋段）吊装重量：0.38t；预埋节段2（桥墩预埋段）吊装重量：0.15t；节段1（桥台拱脚段）吊装重量：6.1t；节段2（桥墩拱脚段）吊装重量：2.8t；

考虑起重机的起重能力，现场道路安全及经济效益等各方面因素，结合现场物件重量，几何尺寸及安装高度来选择起重机。 以节段重量6.1T计算：6.1T×1.2=7.32T（1.2为动力系数），高度：6.8m+3.5m（钢丝绳）+4（离梁面高度）=14.3m即为起重垂直高度。实际施工高度：14.3m×1.

2（斜度）=17.16 m。

根据机构性能表选择起重机，选用50T轮式吊。50T轮式吊出杆长度25m，工作车径7m，吊重18.48T，满足吊装要。

. ⒋吊装方式

⒋⒈施工准备

首先认真核对工程数量、重量、规格及构件的规格、数量，核对结构件的就位尺寸和相互关系，对各构件进行分类编号。其次检查构件完整性及其质量是否达到标准要求。最后查看构件、预埋件及支座是否齐全可靠。

⒋⒉、安装程序（单肋安装）

两个拱脚预埋段1、2定位及混凝土浇筑（吊装前已完成）―节段1吊装―节段2吊装―焊接合拢―焊接拱肋拼装节段A、C。拼装如下图所示：

焊接合拢段及节段A、B

⒋⒊、施工方法和要求

主拱肋拟采用50t轮式吊机在桥下逐段吊装主拱肋节段到支架上，拱肋节段承重在支架梁上，并进行调整、锚固定位，对接焊接节段，形成单拱肋圈。主拱肋节段通过轮式吊机起吊，吊机吊钩起升高度超过桥面梁后，可通过吊机大臂起臂主拱肋节段起吊到达拱肋节段需起吊的正前方，吊机正确就位后，提升吊钩起吊拱肋节段到支架上，完成主拱肋各节段的吊装工作。

浇筑完系梁后在已成形的桥面上搭设拱肋支架（浇筑系梁时预埋支架底座钢筋），支架钢管满堂架子搭设，搭设前进行施工放样，确定支架坐标及高程。全桥对称设支架，纵横向支架设置剪刀撑及水平拉杆，左右对称支架之间设置拉杆，四个支架连成整体，确保架子稳定性。待支架全部完成可以用吊机吊起安装、焊接加固。考虑风荷载的影响，每个支架用风缆拉起固定在桥面。

⒌拱肋定位调整

⒌⒈、拱脚预埋段定位调整

拱肋预埋节段在吊装安装节段1、2前完成定位及混凝土的浇筑，安装预埋段时需进行定位、支撑、调整，拱脚预埋段吊装上支架后，对拱脚预埋段需进行里程坐标、标高、拱轴线进行调整。预埋段安装完成且混凝土达到强度要求后，进行节段吊装安装工作。

⒌⒉、节段安装测量方法：桩号、轴距法

拱肋（包括预埋段）只要控制它的桩号坐标、标高及轴距就能保证它的正确位置，以节段1为例测量方法如下：

（1）、第1节段有4组平行钢丝拉索，以测量吊索位置为准（吊索位置无法测到，适当调整其测量位置，以相对位置作为测量点），两点可以确定一条直线，只要确定这两个吊索点的位置，此节段的轴线位置就确定了，利用全站仪测量，测量出它的标高，控制它的轴距。

（2）、垂直度调整：利用吊线锤的方法，在测量节段的两端位置两侧各吊一个，利用力学原理让线锤与主拱预埋段的管壁相切，这样就保证了主拱节段的垂直度。

如下图所示

（3）、拱肋下口调整：预埋段1已经安装加固完成，因而借其反力临时定位，用千斤顶调节下口标高及轴线。拱肋轴线调整：利用支架上水平方向的千斤顶对其进行调整。

（4）、拱肋上口调整：拱肋上口主要是调整拱肋节段的标高及稳定拱肋轴线。在支架承重横梁上安装垂直方向千斤顶，顶升千斤顶，调整拱肋标高。

拱肋轴线、里程座标、标高均满足设计要求，在支架上对拱肋进行稳定及限定固定，固定完成后，再次对拱肋节段进行复测，各顶参数均满足设计，可进行节段2吊装及安装。

（5）、合拢段（节段2）定位调整

拱肋预埋段（预埋段1、2）及节段1吊装定位、调整完成，再次复测拱肋轴线，满足设计要求，这时对节段2形成的拱肋开口进行测量，确定合拢段（节段2）拱背及拱腹的弦长，可对合拢段（节段2）进行下料，切除合拢段加放的切割余量，对合拢段进行吊装合拢。合拢段的调整与节段1调整基本一致，测点以端口为准。吊装完成安装加码临时加固。

⒍焊接与检验

拱肋的纵缝、对接环缝要求采用自动焊，熔透焊；有条件时采用自动焊，否则可用手工焊。上述所有焊缝要100％进行超声波检测，对T型焊缝及超声波探认为有疑问时，应以X射线拍片，拍片数量控制在20％左右，焊缝质量须达到一级焊缝要求（弦管）和二级焊缝要求（隔板等），不准采用交叉焊缝。由于拱肋为全焊接结构，结构焊缝较多，所发生的焊接变形和残余应力较大，制定安装过层中，在保证焊接质量的前提下，尽量采用焊接变形小和焊缝收缩小的焊接工艺，优先选用CO2气体保护焊，在焊接前应做焊接工艺评定试验并编制完善的焊接工艺评定试验报告。

⒎、吊杆张拉

吊装完成后及时焊接拼装节段A、B及焊接合拢，安装主拱肋吊杆，并进行张拉调整，达到设计及规范要求，张拉工具主要用液压千斤顶，张拉位置在拱顶，在张拉同时由专人监控张拉索力及伸长量，预应力管道应在张拉后24小时内压浆，压浆前应用压缩空气或高压水清除管道内杂质，要求管道压浆密实，水泥浆标号不得低于结构自身混凝土的标号，然后把拱顶预留张拉口喷砂除锈焊实。

⒏防腐涂装

涂装方案要求钢构件喷砂除锈后表面清洁度不小于sa2.5级，表面粗糙度25-60μm,拱肋等钢结构涂装用料：水性无机富锌底漆2道，厚度100μm,环氧云铁中间漆2道，厚度100μm,脂肪族聚氨酯可复涂面漆2道，厚度70μm，对现场焊缝部位应认真进行再次补充喷砂除锈和涂装，除锈和涂装施工中的要点是，第一次是钢材进场后在下料之前，要进行一次预处理--喷丸，此时除锈是清除钢材表面较深层位的锈蚀，使表面具有足够的粗糙度，此次除锈是关键重要的除锈，喷丸之后，要及时涂装一道防锈底漆约20μm-50μm，以防钢材再度除锈，第二次是钢材构件焊制成型后进行表面涂装之前（在现场），要进行一次外表面的除锈（污）处理--喷砂（内表面不进行）喷砂是为了清除喷丸时未除净的锈蚀和施工造成之油渍以及预处理后的漆皮，喷砂后要及时（不能超过4小时）进行表面涂装，内表面在焊接前，要将要求的涂装层涂装到位，外表面在喷砂后，按要求的涂装层涂装到位。

结束语

在施工中最值得注意事情就是系杆长度的确定（不能按照图纸来预订），因为在主拱节段完成后，系杆长度多少会有些误差（是由于施工误差带来的），一但按照图纸来加工，就会带来很大的麻烦（如果系杆长度长了就要加很厚的钢垫板，如果短了的话就要重新加工必定要浪费了），为此，一定要等到主拱节段完成后，按实际测量张拉口的长度下料就很准确了。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。