96m先拱后梁式系杆拱桥拱肋整体吊装技术

摘要： 本文简要介绍了京沪高铁无锡西桥段西十一圩系杆拱桥拱肋整体吊装技术，对今后跨河类拱桥先拱后梁式系杆拱桥拱肋吊装施工起指导作用。

关键词：拱肋 整体吊装 拼装

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1、工程概况

新建京沪高速铁路丹阳至昆山特大桥无锡西桥段，跨锡十一圩运河系杆拱桥起止桩号为DK1195+279.68~DK1195+379.88，两侧主墩分别为746#、747#墩，设计为一跨96m下承式系杆拱桥，本拱桥为刚性梁刚性拱,系杆拱桥面宽为17.10m。梁全长100m，计算跨径为96m，矢跨比为f/l=1/5，拱肋净矢高为19.2m。拱肋采用悬链线线型，悬链线方程为：y=114.97006×[COSH(0.011879×x)-1]。拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，钢管直径为1000mm，由厚16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用16mm的腹板连接,截面高度h为3.0m，沿等高布置；拱肋采用现场卧拼后整体吊装方式施工，单根拱肋重约120t，当拱桥0#块施工完毕后，将拱肋整体吊装并于0#块拱角预埋钢管准确连接固定。

拱肋吊装为先拱后梁式拱桥施工最重要的工序，也是本系杆拱桥重难点分部分项工程，其施工过程的成败直接影响后续工程施工，因此必须做好组织管理、技术保证工作，确保安全、顺利、快速的完成吊装过程。

2.安装前的准备工作

在河岸上做出临时基准线和基准点，确定风缆锚定位置，充分考虑天气等影响因素，即在吊装前至少15天到海事局落实临时封航计划，并按照“运规”要求办理水上施工手续，然后进行公告，在确认的日期和时间内进行吊装施工。在起吊的前一天下午通知港监船按时到达施工地点，实施临时封航计划，并进行水上警戒，维护水上施工环境和水上船运安全。

3. 拱肋段现场拼接方法

3.1吊装设备

本桥拱肋吊装采用泰交工8号（150T）和泰交工9号（150T）两台浮吊同时起吊。浮吊主桅杆长50m，吃水深度2.75m,实际运河水深4.3m,可以满足浮吊起重要求。两台100吨汽车吊在岸上配合起吊、拱肋翻身.

根据浮吊的参数可知：150吨浮吊船长36m，宽19.8m，扒杆长度为50m，扒杆角度65°时起吊能力为150T、水平距离15米,起吊高度45米；扒杆角度60°时起吊能力为130T、水平距离19米,起吊高度43米。单片拱肋重量为120T，而两台浮吊的总起吊重量为300T，满足起重要求。拱顶距离水面距离为33m，这样最高点离水面高差约为34m，起吊高度满足要求。

3.2起吊高度及吊点位置确定

浮吊的吊点设在6#和6’吊杆上锚头位置，确定吊点位置时同时考虑浮吊的起重高度和起吊重量。

拱片吊点位置图

整个中间段拱肋设置四个捆绑点，为了保证吊装时的安全性，采用吊点处拱肋侧面外包钢板（厚1cm），然后采用钢丝绳捆绑拱肋，吊点处捆绑10束Φ32的钢丝绳，上接80T卸扣和吊钩。然后再吊在浮吊的吊钩上，每个浮吊具有两个吊钩和相应的卷扬机，能够分别吊一个捆绑点。每个捆绑点必须经过计算，确定捆绑点的位置，吊点设置原则是吊点处的负弯矩和跨中正弯矩绝对值相等。

吊点处采用钢丝绳捆绑式吊装，如下图：

3.3吊运安装

在中间拱段安装前精确测量两拱脚预埋段之间的距离、位置偏差，根据所测数据计算中间拱段长度，切除预留量，并加工好对接环缝焊接坡口。拱肋合拢时的接头间隙控制在8~10mm，如较大应重新打磨做好焊接破口。拱肋的焊接顺序从下向上采取分层、间断交错方法施焊，每层不可一次施焊过厚。

两台浮吊就位布锚后，拱片钢丝绳捆绑点与两浮吊吊钩吊好后，适当加载，通过浮吊吃水线控制两台浮吊吊力，做到两台浮吊同时加力，受力均匀且相同。岸上分别设置两台100吨汽车吊抬起拱肋两端，两台浮吊和两台汽车吊在拱肋水平抬起时，各自起吊重量为30吨，当水平抬起一定高度时，汽车吊停止起吊，保持平衡；由两台浮吊缓缓起吊，使拱肋在空中由水平变为垂直状态；此时两台100吨汽吊脱钩。两浮吊同时起吊，全面检查，观察变形，一切无误后，启动浮吊上的布锚卷扬机，将浮吊慢慢牵引转身，此时通过锚绳调整其左右位置，使两台浮吊所吊拱肋正面朝向桥址，然后启动移位装置，使浮吊朝着桥位缓慢移动，当拱肋靠近拱角上方约50cm时，将锚绳固定，使浮吊停稳。然后浮吊慢慢把拱肋放下，在另一端拱肋端部接近拱脚一定距离（约10cm）时，靠近已合拢端的浮吊慢慢卸力，待拱脚与拱肋轴线基本一致时，两浮吊同时慢慢放下拱肋与拱脚进行合拢。浮吊吊装就位后，局部用千斤顶调整到位，缆风固定好拱肋，钢拱局部及时进行焊接，浮吊松扣。卷扬机牵引两台浮吊钢丝绳往前推进,推进过程中，在吊装过程中,始终保证两台浮吊同步前进，防止因其中一台浮吊过快或过慢而使得钢拱架产生扭曲变形。推进到桥位处稳住浮吊落梁就位。为保证拱肋的稳定性，安装拱肋时用4条缆风绳拉住并固定于岸边的锚锭上，为考虑到缆风吊点位置布置好后不影响后续拱肋的安装，其拱肋缆风吊点的位置布置在距拱脚(1/4)L(L为主桥跨径)处，待永久横撑安装焊接完毕后立即拆除缆风。风缆绳挂好之后在与拱肋连接部位悬挂警示灯。

用经纬仪测量拱片的竖直度，利用横向缆风的5T手拉葫芦调整拱肋轴线及拱片竖直度，紧固缆风后，浮吊全部卸载脱钩。

单片拱肋吊到设计位置时，临时固定采用以下两种方式：

a．与拱脚预埋段采用辅助定位马板。

b．每个拱肋单片上挂4根缆风绳，待单片拱肋吊到设计位置后，将缆风绳固定（另加两根备用，防止影响下一片拱片吊装）。缆风绳采用直径32mm的钢丝绳。

c.控制两端的就位次序。

d.吊点选择，控制吊装状态两拱脚位移向跨中同样方法吊装第二片拱片，在第二片拱片接近主墩位置时，将第一片拱肋上的两根备用缆风穿过第二片的适当位置换下原来的两根缆风。这主要是考虑到当安装第二片拱片时会因第一片拱片的横向缆风而影响吊装，第二片拱片安装就位后，调整好轴线，松开一台浮吊，另一台浮吊吊装中间横撑安放在设计位置上（预先在拱肋上焊好马板），然后设好横向缆风便可卸载全部脱钩，然后安装剩余的横撑。

3.4焊接合拢

在合拢焊接前，对已架拱段线型进行调整。根据当地气象部门提供的3～5天气象预报，选择其中1～2天进行24小时气温观测，确定一天当中气温较低且平稳的时间。据此为参考，确定拱肋合拢施工的临时锁定时间。并根据测试的最大温差和温度变化时拱段前端里程变化情况，确定温差对合拢段长度影响的修正系数。

拱上焊接施工必须按照焊接工艺评定的技术参数进行，所有焊工人员必须持证上岗，焊接前做好防风、防雨措施，搭设封闭的棚架，以保证施焊区域无风、雨等，棚架内再采取加热、预热措施，保持棚架施焊空间内的空气干燥，达到焊接对空气湿度和温度的要求。

焊缝质量检验：焊缝检验按照规范。对所有焊缝进行外观检验，100％超声波探伤及l0%射线拍片。所有焊缝质量等级要求为I级焊缝，焊缝强度要求与母材等强。

3.5风撑的吊装

两片拱肋焊接合拢后，即可进行风撑的安装，风撑的安装顺序为由上到下，即先安装米撑，再对称安装两个2号K撑，然后是1号K撑的横向主桁架片。

3.5.1米撑安装

根据厂家风撑桁架片，考虑现场实际情况，为保证在最短的时间内高质量的安装米撑，在地面事先将横向桁架片1-中米和斜撑1-1米-1、1-1米-2、1-1米-3、1-1米-4焊接成整体桁架片。在拱肋吊装前事先将米撑单接头焊接好，保证相关线接头的施工质量，在风撑端接头下安装限位托板，短接头内设置焊接内衬，浮吊吊装时首先对称将1-米和1-2米缓慢放下搁置在限位板上即可，安装完成后即可焊接，然后吊装已经焊接成整体的1-中米桁架。

96m系杆拱桥风撑编号

3.5.2 K撑安装

为缩短吊装时封航时间，减少空中焊接工作量，在地面将1-2K-1主桁架片和1-2K-1、1-2K-2焊接成整体桁架。拱肋安装前事先在拱肋上将1-2K-1主桁架片风撑短接头及-2K-1、1-2K-2的限位托板焊接好，吊装时只要将整体桁架缓慢搁置在限位托板上即可；其他几道K撑按照同样的方法安装。

4.测量监控

为保证该桥主桥成桥后的线形、轴线、高程满足规范和设计要求，现拱肋观测点沿拱轴线1/8、1/4、1/2跨径拱顶处各布置一观测点；横梁观测点布置在吊杆预埋管位置附近及其横梁跨中位置。并对主桥安装过程中主要进行如下几个方面观测：

① 观测拱肋平面位置即轴线方向；

② 观测拱肋的标高；

③ 监测拱脚的水平位移；

参考文献：1.《96m系杆拱图纸》 中铁勘察设计院 2008.01

2.《新建京沪高速铁路土建工程六标段实施性施工组织设计》中国交通建设股份有限公司京沪高速铁路土建工程六标项目经理部一工区2008.03

3.《桥涵》人民交通出版社 1999.11

4.《铁路桥梁设计基本规范》（TB10002.1-2005）

5.《铁路桥涵施工规范》）（TB10203—2003）