浅谈系杆拱桥拱肋安装架设

摘要：通过对96m系杆拱桥拱肋施工要点、施工过程中技术问题的分析，从施工方法进行论述，提出了保证作业人员的施工方法，达到了保证施工速度和施工人员安全的效果，保证施工顺利进行。

关键词：拱肋吊装 安装方案 施工程序

改沈丹乙线太子河特大桥1-95.7m简支系杆拱桥，梁全长98m，计算跨度为95.7m，矢跨比f/l=1：4.98475，拱肋立面矢高19.2m。拱肋在横桥向内倾8°角，成提篮式样，拱顶处两拱肋中心距8.058m。拱肋横断面采用哑铃型钢管混凝土等截面，截面高度2.5m，钢管直径为Φ1000、壁厚20mm，由钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管间用16mm厚度腹板连接，两腹板间设置拉杆与腹板先栓接最后焊接。拱管内灌注C50补偿收缩混凝土。两拱肋间设一道一字撑和四道K撑，一字撑管径Φ1000壁厚12mm，斜撑拱肋管径Φ800壁厚12mm。拱肋与桥面靠吊杆相连，共设吊杆34根，吊杆间距5m。桥面宽17.5m。

每根拱肋由9个制作段组成，运至现场焊接成一体。如图1：

1 拱肋安装工程量

全桥安装工程量包括：拱脚GL1(4段)、GL2-GL8(各2段)、横撑(5根)、斜撑(8根)、下锚箱(34个)，总重量约416吨。详细划分见下表：

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2 施工进度

拱脚安装计划15天，其它拱肋节段安装计划20天。

3 安装方案

3.1 施工前准备

3.1.1 施工场地的处理

由于本桥紧邻既有铁路线，故运梁车、吊车将占位于支架一侧（远离铁路线侧）进行现场运输和吊装作业。因此，拼装支架一侧约需15m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。

3.1.2 主要设备、机具选用及要求

本工程采用在地面直接占位吊装，吊装杆件最重约45t，需要配置200t履带吊1台、50t汽车吊1台用于现场杆件安装，或根据实际情况选用。

准备拼装用32t、50t机械千斤顶、导链、撬棍、施焊设备、涂装设备等若干。见主要设备机具配备计划表。

3.2 临时支架搭设

本桥采用钢管立柱支架，搭设原则为：在每个拱肋拼接口处两侧搭设Φ400×10的钢管立柱，立柱中心距为2800×2200mm，全桥共搭设8组此类支架，每组横桥向相对应的支架用2根∠100×10连接，纵向采用导链连接，每组支架立柱之间采用角钢作为斜撑，这样，所有支架便形成一个稳定的框架结构。

为方便操作人员施工，在每组钢管立柱上，焊接供人员上、下用的爬梯。

3.3 安装顺序

从两端拱脚开始向中间进行安装，最后在跨中合龙。

拼装顺序：拱脚拱肋横撑斜撑。

3.4 杆件吊装、拼装

系杆拱架设应符合《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）的有关规定。拼装架设前，应对桥墩、垫石顶高程、中线及跨距进行复测，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。

安装架设拱脚位置四片拱肋，在进行拱脚定位时，从底模板上搭设定位支架。

如图2：

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每片拱肋安装从两端向中间对称进行吊装就位，在支架上拼成节段整体后进行焊接。合龙段吊装前焊接所有环缝，最后完成合龙段的安装。合龙段安装前，主桥面钢梁形成整体后，应进行合龙段安装前的观测，在合适温度的情况下，确定合龙段长度，完成配切、吊装就位。

3.4.1 吊装

用200t履带吊按安装顺序依次进行吊装，吊机或按实际情况选用。梁车贴近支架顺桥而站。吊装前检查每段拱肋的几何尺寸、焊接质量、表面防腐、预拼情况及接口处的标识，并将拱肋上口进行包封，防止异物落入管内，确认准确无误后方可进行吊装。拱肋吊装就位后，应立即进行校正，并采取临时固定措施以保证钢构件的稳固性。

吊装杆件时，使用专用吊具起吊，使拱肋和横撑等保持水平，用经纬仪、水平仪测量控制中心距、拱度、轴线。拼梁过程中必须随时测量钢梁中线、水平、拱度等的偏差值并采取相应措施使之保持在规范允许误差范围内。杆件拼装过程中每拼完一段就需要测量、调整一次，合格后再拼装下一段，由两端向中间按顺序进行。

3.4.2 拱肋拼装要求

梁段落梁后，当用千斤顶顶起梁段时，须在千斤顶顶面上加垫一块14mm厚以上弧形钢板，以避免千斤顶直接作用对梁体造成损伤和产生局部变形。

梁段吊装到支架上后，应首先进行梁段间的几何尺寸调整，调整合格后方可焊接，调整的主要内容包括：

①确保拱肋中心轴线与设计中心线重合；邻节段对口偏差≤2mm（对应板件间）。

②拱肋平面直线线形及竖向曲线线形符合设计和安装高程要求。

③拱肋各段调整合格后必须用马板点焊定位。

④拱肋各组段焊接完成后，切除马板，弧坑处补焊、磨平。

拱肋安装、焊接、调整完成后，拱肋几何尺寸的允许偏差应满足拱肋安装合龙的技术要求：

①拱肋高程（该阶段的设计值）偏差应小于+10mm，-10mm，对称点高差不大于20mm。

②拱肋接头焊缝错台不大于2mm。

③拱轴线长度误差≤20mm。

④拱肋横向偏位：拱顶（≤16mm），L/4处（≤15mm）。

⑤吊杆长度偏差±10mm。

⑥吊杆孔水平间距误差：±3mm。

4 拱肋焊接

4.1 一般要求

焊接必须严格执行针对此工程编制的焊接工艺文件。优先选用CO2半自动焊的焊接方法，环口对接采用背面贴钢衬垫单面焊双面成型工艺。按规定焊接顺序、焊接方向施焊，综合控制焊接变形。本桥工地焊接均不须预热，但在温度低于5℃情况下施焊时，为保证焊接质量，焊前对待焊区域预热50℃以上，焊接过程中应注意保温，当因故中断施工时，重新焊接前需预热50℃以上。

焊接设备控制：保证电焊机、CO2流量计、烘干箱等设备的计量指示准确，保温筒保温良好。焊接电源前配备SBW-225稳压器，保证电源输入电压稳定。

焊接材料：焊接材料必须具有合格产品质量证明书，并经复验合格后方可使用。焊条必须按规定烘干后使用，严禁使用药皮脱落焊条、生锈焊丝。手工焊接时，必须随身携带保温筒，且不得敞口使用。CO2气使用前必须将气瓶倒置，按规定放水、放气处理，以保证气体纯度。

焊接人员控制：焊工必须持证上岗，从事其证书规定范围的焊接操作。

焊接过程控制：焊接前接口处30～50mm范围进行打磨，不得带锈、油污焊接，多层焊的每一道焊完后必须将熔渣及缺陷清除干净，并经确认无裂纹等缺陷后再焊下一道。

施焊环境：焊接作业的环境温度不宜低于5℃，其相对湿度不大于80%。室外焊接必须在防风、雨、雪的设施内进行。鉴于工程进度要求，当温度低于5℃时，可在焊缝区设防风保温罩。

4.2 焊缝检验

所有工地焊缝必须在全长范围内进行外观检查，不得有裂纹、未熔合、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷。

工地焊缝应在焊接24小时后进行无损检验，检验前必须校对检验仪器的灵敏度，保证仪器正常使用。其焊缝质量要求和无损检验标准见下表。

工地焊缝质量要求及无损检验标准

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5 表面涂装

全桥拱肋面漆全部在工地进行涂装。待工地焊缝、焰切修整表面及对于运输、安装过程中造成的划伤等，按要求补涂后进行全桥面漆喷涂。

工地涂装应严格按照本桥涂装工艺规程进行涂装。并符合下列要求：

①采用高压无气喷涂工艺。

②控制空压机的空气压力，提供无油无水的清洁压缩空气。

③油漆检验：粘度、密度、固含量、耐磨性、硬度、附着力符合相应标准；磨料烘干；油漆出厂18个月后不得使用。

④油漆未熟化前和超过混合使用期后均不得使用，控制油漆中稀释剂比例≤5%。

⑤涂装作业的环境温度在5℃以上，室内相对湿度≤80%，室外≤90%。避免结露涂漆，钢板表面温度高于露点温度3℃以上。控制作业环境空气的清洁度。作业照明要求清晰、均匀、无阴影。

⑥涂装外观检查：漆膜连续平整，无流挂、针孔、气泡裂纹等，颜色按色卡。