尼尔森体系铁路系杆拱桥的施工与控制

摘要 下承式尼尔森体系系杆拱桥造型美观,结构形式新颖,具有较大的承受超载和偏载的能力，宣杭铁路复线东苕溪特大桥主桥采用112米尼尔森体系提篮式钢管砼系杆拱桥，是我国第一座采用尼尔森体系、先拱后梁的铁路系杆拱桥。

关键词尼尔森体系 系杆提篮拱 挂篮悬浇

1 工程概况

宣杭铁路增建二线工程东苕溪特大桥，横跨太湖支流东苕溪（斜交角度20度），一跨过河。桥梁全长1171.13m，主桥为采用112米尼尔森体系提篮式钢管混凝土系杆拱桥，拱肋采用L计=112m，f=22.4m，f/l=1:5，m=1.347的悬链线，在横桥向内倾13度，形成提篮式；吊杆布置为斜吊杆，间距8m，系梁采用单箱三室整体式纵梁体系。

钢管拱采用无推力拱体系，拱脚采用16束19-7Ф5预应力体外索平衡钢管拱水平推力。拱肋采用悬链线线型，哑铃型钢管砼截面。截面高度h=3.0m，钢管直径为1000mm，两钢管之间用δ=16mm的腹板连接，拱肋内灌注C50级微膨胀砼，拱肋分5节段拼装，节段最重约80t。

系梁按整体箱型布置，采用单箱3室，预应力砼箱形截面(系梁在悬浇过程中为钢筋砼结构)。桥面宽15m，梁高2.5m。系梁共分为15节段，采用挂篮对称悬臂浇注施工。

2 工程特点

2-1 本桥为国内首座下承式尼尔森体系铁路双线系杆拱桥。

2-2 梁体采用挂篮悬浇，先拱后梁，设计允许在施工过程中梁体出现0.2mm以下细微裂纹。

2-3 梁体采用挂篮悬浇施工，吊杆采用间距8米的交叉斜吊杆，结构整体受力复杂，线型控制成为工程的重点和难点。

3 总体施工方案

提篮拱拱肋采用工厂制造、厂内半跨立体预拼、现场短线法组拼、缆索吊机起吊纵移、通过扣索塔架斜拉扣挂的分段悬拼方案进行施工；拱肋安装后，按设计要求张拉水平预应力束（系杆），然后进行拱肋内砼顶升施工；按设计要求的程序施工提篮拱系梁，系梁采用两套吊索式挂篮由两拱脚处向跨中方向对称现浇施工。（见图1）

4 钢管拱制造与安装及拱肋内砼压注

钢管拱采用厂内分节段（单拱肋）制造，现场拼装成5个节段（双拱肋），然后采用缆索吊机进行节段整体吊装施工。厂内制造的单元管节长度为1.8米，充分考虑了由于采用以折代曲产生的轴线偏差，主弦管的制造偏差控制在5mm以内。对于全溶透的焊缝采用100%

的超声波检测及10%以上的X射线检测，要求合格率达到100%。节段拱肋制造完毕，在厂内进行立体预拼装，经测量，各项指标满足设计及规范要求后方可出厂。

拱肋安装前，在施工现场应进行安装前预拼装，避免拱肋节段在运输过程中产生的变形而影响钢管拱安装质量。由于现场预拼场地及空间有限，钢管拱节段在现场预拼采用转角卧拼法，节省了预拼支架及工期。卧拼法在提篮拱上控制的要点是正确计算转角卧拼时的多方向转角，同时对线型控制点作好标记，便于拱肋安装的线型控制。

拱肋安装采用80T缆索吊机进行节段整体吊装，5个节段采用两岸对称吊装的安装方法。合拢段的吊装在其余4个节段的线型基本符合设计及监控要求后进行。对整个拱肋线型进行测量并合格后，按照1/5拱肋（第1节段与第2节段）处拱脚处合拢段的顺序进行焊接，所有焊缝均需进行100%超声波检测，并不少于10%的X射线检测。

拱肋内混凝土采用C50微膨胀砼，压注总体按先上弦管、后下弦管、最后腹板的顺序依次进行。

图1 施工总体方案图

图2 挂篮施工示意图

5 系梁施工

系梁共分15个节段，其中12个节段为挂篮悬浇。挂篮主要由以下几个系统组成：底模平台、吊挂调整系统、走行系统、模板系统等。（见图2）

拱脚的施工控制要点在于精确定位拱脚预埋段，同时采取足够的措施进行加固，防止砼浇注过程中移位。

挂篮悬浇中严格按照设计要求进行系杆的分批张拉，同时对吊杆按设计索力要求进行调整，须同时满足受力及线型控制要求。

合拢段在气温接近设计计算工况温度时采用刚性骨架进行锁定，浇注C50砼。

6 线型控制

6-1 钢管拱合拢后，拱顶标高为+23.302，系梁合拢后拱顶标高为+23.249，高出原设计标高（+23.237）12mm。

6-2 系梁合拢后，各节段系梁底面实测标高如下表。

节段号 语

7-1 该桥为我国第一座尼尔森体系铁路系杆拱桥，填补了我国的一项空白。

7-2 该桥施工难度大，控制要点多，线型控制复杂，建成后实测数据表明各项指标控制较好，为该桥型的推广提供了宝贵的经验。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。