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某跨度150ｍ的下承式钢管砼系杆拱桥钢管桁架拱肋千斤顶斜拉扣索悬拼施工

某跨度150m的下承式钢管混凝土系杆拱桥，采用“千斤顶斜拉扣索悬拼法”进行钢管桁架拱肋施工。该工法以“少支架、高精度、强可控”为技术核心，适用于大跨、深谷或通航等受限条件下的拱桥建设。

施工前，在两岸设置坚固的临时塔架及锚碇系统；拱脚节段采用支架定位安装并浇筑管内混凝土，作为悬拼起点。后续拱肋节段（通常为2–4m标准段）在工厂精密预制，经陆路运输至现场，利用大型浮吊或缆索吊机起吊就位。每节段安装后，通过张拉预设于塔架与拱肋节点间的高强度斜拉扣索（多为钢绞线束），形成空间稳定体系，并同步在拱脚处设置水平系杆（兼作永久受力构件）以平衡水平推力。

关键控制在于“千斤顶动态调位”：在拱肋节段接头处设置竖向与横向千斤顶组，结合全站仪与北斗/GNSS实时监测，实现毫米级轴线、标高及转角调整；同时通过分级张拉扣索与微调千斤顶，精准控制拱肋线形与内力分布，避免累积误差。全过程采用BIM+智能监控平台，对扣索力、拱肋应力、变形及温度效应进行实时反馈与预警。

待主拱合龙后，按设计顺序分级卸载扣索、转换荷载，最后完成管内C60自密实混凝土灌注及桥面系施工。该工艺显著减少高空支架用量，提升施工安全性与线形精度，工期较传统支架法缩短约35%，成功实现了150m大跨钢管桁架拱肋高质高效悬拼成型。（498字）

昆明俊发钢结构安装施工组织设计方案(最终版) 钢管拱肋分段及大段接头

全桥共设拱肋两片，单片拱肋分七段预制，其分段情况如下：

拱肋接头在施工时均采用内导管作为衬套并兼作导向,螺栓与马板相结合的联接方法，每根主管设4颗M27的螺栓和4块马钣，螺栓系安装时连接，而马钣则待分段安装好，并调整好轴线和标高后再安装焊接，段间接头间隙均为6mm，合拢段在工厂加工时设有制作余量，安装时根据现场实测数据进行现场下料，并设可移动的内衬套，以减少环境变化及安装精度的影响，保证合拢精度。(见图2)

为使悬拼时拱肋具有适当的转动性，消除拱座弯矩，方便拱肋轴线和标高的调整，拱脚设置有临时施工铰，合拢固接后不拆除而直接埋入拱脚实腹段砼中。(见下图)

图3

1.2、缆索吊运系统及扣索系统

1.2.1、缆索吊机系统

本缆索吊机3跨连续，其索道跨度为118m+197m+128m，两端塔架设于主桥墩柱以外，用N型万能杆件拼装，门柱结构，塔高66m，宽28m，塔脚铰接。两组立柱的肢数为“4.3.3.4”形式，单肢截面为“十”字型。东塔距主桥东墩37m，兼作吊装场地，西塔距主桥西墩10m。缆索吊机设主缆一组（由四根φ55的密封式钢丝绳组成），辅助工作索道两组(由2根φ47.5的钢丝绳组成,主缆设跑车两个，采用6×19+1的φ21.5钢丝绳作牵引绳，走2布置，6×19+1的φ19.5钢丝绳作起重索，走8布置，设计吊重40t。利用10t和8t的慢速卷扬机作牵引和起吊动力。工作索道设跑车（搬运器）各一个，采用6×37+1的φ19.5钢丝绳作循环绳，以6×37+1的φ15.5的钢丝绳作起重绳，走4布置，并采用2台双卷筒卷扬机作动力，工作索道设计吊重为5t。塔顶设可移式索鞍，通过横移索鞍达到覆盖全桥的吊装要求。缆索系统依靠塔架的背、侧缆风索和塔间的对拉缆风绳稳定，主地垄采用重力式地垄，关于缆索吊机的设计其它资料已详述，故本文不再重复。

由于本桥跨距大，特别是受铁路限制多，施工场地极为狭窄，经多次论证，决定采用钢绞线作扣索，利用千斤顶进行张、放，并采用主、扣塔共用。扣索系统主要由以下几部份组成：拱端扣梁、塔部扣鞍、扣索地垄体系及钢铰线等。

1.2.2.1、拱端扣梁（即前锚系统）

根据扣索索力计算，确定扣点挑梁及挑梁座的规格及焊接要求，其中拱脚段及次边段扣点挑梁采用匚28a，第三段采用匚40a作梁。为方便施工，扣梁座除座面角度有变化外，其他都相同。扣梁布置在拱肋上弦管距拱肋接头后2m处。考虑到每组扣索钢绞线的受力不可能很均匀，且施工又处台风区，钢铰线使用应力低（仅到极限应力的0.3左右），钢绞线容易发生滑动，为保证扣梁处钢绞线锚固效果，在扣梁处采用P型锚具对钢绞线进行锚固。

1.2.2、扣索钢绞线

为简化场地布置，降低投入，本桥扣索采用1860MPφ15.24的钢绞线（因使用应力低，使用时间短故可以回收利用），扣索布置在拱端两侧，其中拱脚段，次边段布置4根钢绞线，第三段布置10根钢绞线，呈对称布设，即一、二段每侧2根，第三段每侧5根。合拢段不再设扣，扣索在扣梁处锚固后，经塔体扣鞍转向后进入地垄锚

1.2.2.3、扣塔及扣鞍

因受场地限制，无法单独设扣塔，故本桥施工时采用缆索主塔与扣塔共用的形式，部位因设扣鞍的需要，故对塔体进行了加强。

根据预应力设计规范，预应力束弯曲半径不小于4m，要在塔上两米宽的范围内设这么大的圆弧且要与前、后出绳角度相适应，显然是十分困难的。考虑到本桥钢绞线使用应力低，使用时间短的实际情况，并通过模拟实验（实验时钢绞线应力达极限强度的0.70~0.75），证明在一定的小弯曲半径下钢绞线的使用情况是正常的，因而我们采用了φ400mm的滑轮作扣索索鞍，共布置3排扣鞍分两层布置，第一组扣索在下层，二、三组在上层，为保证拱肋起吊时安全穿越已吊安段扣索，扣鞍向拱轴线外侧作了移动，具体结构如图：

1.2.2.4、扣索地垄体系

扣索地垄体系包括扣索地垄，张拉系统和转换体。

扣索地垄采用重力式地垄，为了系统转换和穿束方便，地垄前端预留明槽，地垄计算方法属常规计算，此处不再详述，仅将最终的计算结果给出，安全系数取值如下：

抗拔K1=12.2 抗滑K2=3.02 抗倾覆K3=4.08

用千斤顶斜拉扣挂法安装拱肋，其拱肋标高的调整需通过千斤顶对钢绞线的放、张来实现，为方便扣索的张、放，在地垄部设置了转换装置，扣索的放、张通过精轧螺纹钢的放、张来实现，即第一、二组扣索利用转换梁将两根钢绞线转化为一根精轧螺纹钢上，第三组于单侧为五根钢绞线，通过转换梁转化为两根精轧螺纹钢，然后利用千斤顶放、张精轧螺纹钢达到调整拱肋的目的，张拉端钢绞线锚具采用OVM15—1型自锚锚具，以防止夹片滑落，具体的转换与张拉布局如图：

为减少风动及钢纹线受力不均而出现的振颤现象，除在拱端扣梁、扣鞍及扣索转换梁端捆扎减震胶皮外，还参照高压输电线的减震方式，在塔架与扣梁、塔架与地垄之间的钢绞线上设置了双减震器，并用木夹板在间距15～20m处将钢绞线两定位卡死，以减少振动，增大安全可靠度。

1.2.5、拱肋侧缆风：

每段拱肋在端头对称设四根φ15.5钢丝绳作侧缆风，每侧两根，第三段在其段中再增设4根，拱肋侧缆风主要作为横向稳定和控制、调整拱肋轴线，其索力基本控制在2.5～4.0t之间。

扣索索力计算按两种情况进行，一是螺栓连接时按铰接计算，其二是加焊马钣后按刚接计算，因已有专文对计算方法进行论述，故本文从略，仅给出计算简图及计算结果。

扣索索力计算值与实测值对比表

根据上表可以看出,其每根扣索的实际张力均小于理论计算值，究其原因，主要是因为在计算时，取其质心在水平投影的中点上，而实际上对于悬链线的拱除中间对称段其质心在水平投影的中点外，其余6段实际上均是下偏，同时在实际施工中挂篮及其它施工荷载运没有计算的大，故理论计算值比实际测试的结果偏大。

对拱肋的安装精度测试采用两台全站仪进行监测，达到相互印证，保证施工精度，安装时的粗则测采用水平仪与悬尺控制标高，以经伟仪和刻度尺控制轴线。

为保证铁路正常运营，减少施工干扰，在桥下设置防护栈桥一座，栈桥长140m，宽25m，高7m。其立柱及纵梁均采用工字钢梁，纵梁上间隔1m铺50型钢轨横梁，上铺5 cm厚的木板作桥面。两侧设置栏杆，形成全屏闭式防护体系，并在高压接触网跨区加设绝缘棚，以解除高压感应电流对施工的威胁。

为尽量减少对铁路安全运营的威胁，减少大跨悬臂扣挂间时，根据现场实际情况，主桥拱肋的吊安采用单拱合拢的方式进行，吊装时，东、西端差时对称进行，为减少拱肋起吊穿越扣索的影响，吊装均按先西段后东段的顺序进行。

2.1、悬拼流程图示：

2.2、拱脚铰支及内导管的安装

拱脚铰支安装是整个桁拱吊装的关键工序之一，是桁拱轴线调整的依据，铰支的安装精度直接影响到桁拱的合拢精度。因所设铰支的可调性差，横向不可调，故在铰支安装时必须对水平线进行精确的控制，并与拱肋上的半绞相对应，保证转动所需间隙。

内导管在拱脚段吊装时起定位作用，由于内导管与拱肋主管内径间的间隙很小，一边仅有2mm，加上拱肋钢管失圆度的影响，有些部位甚至于是密贴的，因此，在内导管定位前，先将其与主管试装，并局部进行较圆调整，然后再根据实际的试装情况，把内导管与主管的相对位置定死，精确实测拱脚横截面，再放线定位，施焊内导管。

2.3、中间接头的对接

除合拢段外，其它各段的接头均在工厂预拼后再运至工地组拼，根据内导管的导向作用，在拱肋对接好后，先用高强螺栓临时连接标准下载网，每大段接头共设M27的16颗螺栓。间隙用钢楔钣垫死，待标高和轴线调整好后，再加焊16块马钣进行补强。从安装情况看，总体还是较好的，未发生对接不上的情况。

2.4、合拢段的切割与吊装

为保证正确合拢，合拢段在工厂加工时留有预留长度，根据现场实测情况再对合拢段现场切割，从现场情况看，只要划线温度、测量温度及吊装温度三者较吻合，合拢就能顺利进行。合拢段的联接先焊螺栓座，采用螺栓联连后，再焊加强马板的办法。

2.5、测量控制与拱形调整

钢拱肋安装的主要控制指标是拱轴线位和标高，拱肋标高调整主要靠扣索的放、张来实现，而轴线调整则通过拱肋侧缆风及接头钢楔垫钣来调整。在本桥拱肋的架设施工中，测量工作坚持位移、索力双控，位移为主的原则进行，每一对接段就位后，待各项指标均达设计要求后，再紧固螺栓，焊接马钣，这对保证拱肋线型很为有利。

拱肋拱脚及接头的焊接待合拢后再焊接，焊接从拱中向拱脚对称进行施焊，且同一个接头的四根管也是对称施焊q／gdw 13088.16-2018 12kv～40.5kv高压开关柜采购标准 第16部分：40.5kv／1250a～31.5ka充气式高压开关柜专用技术规范，以减少因焊接变形而对拱肋线型产生的影响。

深圳北站大桥主拱共14段吊装段，采用千斤顶斜拉扣挂悬拼工艺，成功地解决了施工条件恶劣，悬拼节段多，风险大的施工难题，通过严格的监测、监控手段，未发生任何事故就顺利合拢，且拱肋成型好，成效显著，其主要优点如下：