大跨度市政钢拱桥施工及关键过程管控分析

摘要：在抗台风要求严格的珠三角地区市政桥梁建设工程中的大跨度钢拱桥所占比例较大，本文详细分析了施工方案对比、选取及细化过程，介绍了施工过程管控思路和在关键施工节点的处理问题上采取的多项措施，确保大跨度钢拱桥施工安全、进度和经济效益，施工监测与理论数据对比分析，得出施工控制改进意见及相关结论。

Abstract： Large-span steel arch bridges account for a large proportion of municipal bridge construction projects in the anti-typhoon demanding the Pearl River Delta. This paper analyzes the construction scheme comparison， selection and refinement process， introduces the construction process management and control ideas and measures to deal with the problem of key construction nodes to ensure construction safety， progress and economic benefit of long span steel arch bridge， comparatively analyzes construction monitoring and theoretical data， and then draws construction control improvement opinions and related conclusions.

关键词：大跨度钢拱桥；施工方案；市政桥梁；节点过程管控；模型分析

Key words： long span steel arch bridge；construction scheme；municipal bridge；node process control；model analysis

中图分类号：U448.22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）14-0238-02

0 引言

钢拱桥特点鲜明，其节省钢材、外观雄壮、跨度大、施工进度快，因此成为市政桥梁优选方案之一，陆续在珠三角多个城市呈现[1-2]。整体施工方案的优越性在抗台风钢拱桥施工安全、进度、成本和质量控制等方面作用显著，需要进入分析和全面比选，施工之前确定方案实施细节，充分实现施工过程管控，并且针对关键的施工节点精细化分析、制定处理措施，确保建设目标的实现[3-6]。项目运转顺利，施工监测结果同理论计算数据相符，验证了方案选取、管控思路和节点处理措施方向的正确性。

1 工程概况

某市政大桥横跨珠江主航道，属大跨度特大桥，主跨布置跨径390m（60m+270m+60m），钢拱桥结构体系，图1所示为该市政大桥立面图和平面图布置示意图。主梁宽度为40m（4m人非混行通道+32m机动车道+4m人非混行通道），梁高3.3m，设计通航高潮位2.39m，大桥分上下两肢，边跨以二次抛物线设计，取净矢高5.0m，矢跨比取1/5。

2 施工方案选取及细化

经过多方论证、环境分析和经验总结，本项目施工方案拟采用三种，即：利用临时性的塔吊和拉索以对称形式进行悬拼、利用临时性的支墩结构配合以对称形式悬拼以及利用临时性的支墩结构以不对称形式悬拼。第一种方案先在支墩的墩顶部位安装托架，再对临时支座的水平及纵向位移进行锁定，架设悬拼吊机，试验吊索，完成拼装。第二种方案先搭设临时性的钢管支墩，确保足够的钢梁堆放场地和拼装场地，完成龙门吊的基础之后架设龙门吊，对临时支座要锁定其水平及纵向位移，在钢梁顶部拼装吊机进行悬拼。第三种方案直接完成龙门吊的基础之后架设龙门吊，从边跨以龙门吊来调送杆件实现悬拼。

项目部对三种方案的施工工期（分别为210天、262天和308天）、航道影响情况、塔架吊机等设备船只需求情况、场地需求情况、合拢口数量、作业面数量等进行了对比，三种方案都可行。第一种方案工期短、纵向推力小，但风险较大，施工关键在于主墩；第二种方案工期较短、安全性较高、纵向推力较小，但拼装难度比较大，施工关键在于边墩；第三种方案纵向推力大、风险较大，且工期长。在方案比选和细化过程邀请了珠三角地区多位桥梁专家参与，创新的引入了模型分析方法，专家意见和模型分析结果均推荐第二种方案，并着重在施工工序等方面进行了深入细化。

3 施工过程管控

3.1 施工过程管控思路

桥梁施工之前进行了三维有限元软件空间分析，确定了临时支座、龙门吊等荷载影响效果，借鉴国内同类大型桥梁施工工艺及管控技术实施。钢拱桥施工过程中尤为重视桥梁受力性能，在设计和施工两个方面需要重点关注。恒载作用条件的最大弯矩在主拱拱脚位置，主拱拱肋主要为轴压，临时锚索提供张拉力调节了弯矩。位移是施工控制的重点，临时支座顶部水平向位移不得大于3cm，确保拼装安全可靠施工。拱脚和拱肋均设置测力装置，严密监控水平向和竖向推力，施工中以较少张拉保证必要的安全，经济和可靠并行。图2所示为在恒载+0.5活载的荷载共同作用下主跨累积竖向位移情况。拼装过程中吊杆内力需有效控制，本项目经过几轮调整确定了吊杆力控制方案执行拼装工程。

3.2 关键施工节点处理措施

该项目关键施工节点主要是上下三角区域的合龙、拱肋的线性控制、中跨主拱的合龙、吊杆力的调整以及主梁的施工。图3所示为下部三角区域的施工操作示意图，合龙之前进行了拱梁支架焊接，中横梁附近临时性切断主梁，以合龙段为要点施工。拱肋吊装针对索力不均匀情况设置了常规和调索并行方案，确保临时固定的安全和线性控制要求。

结合现场操作空间和队伍工作能力情况认为，中跨的主拱合龙是本项目一项施工难点，项目部结合类似项目合龙工艺优势，提出了两端对接焊合施工工艺，精简了传统的施工流程，施工过程中发现拱肋更为紧密，于此同时，也对工程队伍焊接环缝效率提出了更高的要求。施工总结发现该工艺需要重点把控三项内容，即：合龙段与拱肋环口段长度变化吻合，估算过程中要考虑天气和时间因素影响；合龙施工保证在夜间一次性完成，避免焊缝受稳定影响；局部配件强化连接方式确保避免风力影响。

台风对桥梁吊杆力影响显著，使得索力不呈均匀状态，达不到设计要求条件，直接影响施工和使用要求。项目部深化施工方案，通过试算判断吊杆力显著影响条件，缩小控制范围，确定细化关键吊杆内力调整布局，现场调整。施工过程分析认为，该方案将吊杆力的不均匀问题控制到了5%以内，达到了设计对施工的要求。

4 施工监测与理论数据分析

对重要的控制工况，项目部建立了数据库，施工前完成理论分析和预警初判，施工过程中实时更新数据，通过数据对比以指导施工。表1列出了本项目中几个重点控制工况。

表2列出了第一批扣索稳定过程中多个控制杆件实测应力与理论应力数值。结果显示，在被测工况条件下，边跨出现了最大的压应力值，拱脚出现了最大拉应力值，这与设计提供数据相一致。表格中理论计算数值与监测所得实测数值均较为接近，实测值较理论值最大高出7%，在施工可控范围内，通过施工方案、过程管控和吊杆力调整等措施，实现了受力状态的稳定和可控目标，以管理手段指导施工，提供了有力的技术支撑。

5 结论

本项目所选择抗台风钢桁架拱桥施工方案同专家讨论会所选结果一致，施工已经顺利完成，使用效果良好，取得了预期的经济效益、社会效益和企业形象效益：①施工方案的科学选取和细化是项目成功的首要前提，综合对比各项参数，引入新的对比手段和思路，更好的保证了所选方案的先进性、适用性、可操作性和综合效益；②施工过程是不断创新不断优化的过程，该项目施工前进行了细致的管控分析，对各技术难点确定了针对性的解决措施，特别是应力控制方面，取得了较好的施工效果。

参考文献：

[1]于凯同.大跨度钢拱桥施工控制结构分析[J].甘肃科技，2015，31（15）：110-112.

[2]张培君，马T.大跨度钢拱桥型的明州大桥施工关键点分析[J].中国市政工程，2015（3）：25-29.

[3]郭双桥.钢拱桥钢管混凝土泵送砼施工技术应用[J].科技创新导报，2014，11（4）：52-53.

[4]赖允深，黄天立.大跨度钢桁架系杆拱桥施工监控技术研究[J].城市道桥与防洪，2013（6）：149-153.

[5]李新平，罗吉庆.斜式异型拱桥施工与受力关键技术研究[J].低温建筑技术，2014（5）：65-67.

[6]刘智芳.台风区大跨度钢桁架拱桥施工控制关键技术研究[D].华南理工大学，2014.