吉小軍

安徽省交通建設工程質(zhì)量監(jiān)督局（230051）

0 引言

下承式鋼管混凝土系桿拱為超靜定結(jié)構(gòu)，橋梁上部、下部以及基礎甚至地基連成一體,結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)較多，受力復雜[1]。由于其系桿剛度與拱梁組合體系的系桿梁剛度相比小很多，特別對于大跨徑橋梁，系桿拉力增量將產(chǎn)生很大的變形，而拱肋、系桿和墩柱固結(jié)在一起,根據(jù)位移變形協(xié)調(diào)條件，拱的水平推力的增量主要由橋墩和拱肋自身承受，因而考慮系桿變形后它是有推力的結(jié)構(gòu)。正是由于下承式鋼管混凝土系桿系桿拱的結(jié)構(gòu)特點，加上拱肋在施工中的難點較大,因此需要加強施工的質(zhì)量控制。

1 拱橋拱肋施工方案

拱橋方案拱肋采用纜索吊裝施工，根據(jù)纜索吊機的吊裝能力，將拱肋分段預制，由纜索吊機先將兩拱腳段吊裝就位，并用扣索將其固定，再依次吊裝其余各段并與先吊段對接，直至吊裝完畢[2]。在整個懸拼過程中，扣索索力不宜經(jīng)常調(diào)整，因此每段拱肋吊裝施工前，都應對吊點標高的預抬高值、扣索的索力有一個準確的估算。采用纜索吊裝法施工時，由于拱肋分段數(shù)多、單件吊裝階段體積大、結(jié)構(gòu)復雜，容易造成施工過程中拱的實際線形與理想線形發(fā)生偏離。對于采用纜索吊裝-斜拉扣掛施工的大跨度拱橋，其施工控制的關(guān)鍵技術(shù)為扣索索力的確定以及拱段和橫梁定位標高的確定。特別是當扣、背索采用鋼絞線施工時，客觀上要求扣、背索應盡量減少張拉次數(shù)，標高也不允許反復調(diào)整，否則很容易產(chǎn)生鋼絲松弛導致索力損失，甚至滑脫而造成質(zhì)量事故。

一般情況下由于受施工地理位置的限制，將吊裝吊塔安置于扣塔頂部,吊裝吊塔與扣塔之間鉸接，以最大限度減少對扣錨系統(tǒng)的干擾，纜索吊裝系統(tǒng)設計時將吊裝主索系統(tǒng)分為兩組,可以方便地組合。吊裝階段為受力最不利階段[3]，拱肋吊裝和懸拼施工難點有以下幾個方面∶

1）拱肋最大節(jié)段重量大，其吊裝難度大，如何擬定合理的吊裝工況，纜索吊裝體系如何設計，有許多問題需要研究解決。

2）拱肋懸臂長度較大，吊裝過程中的穩(wěn)定性風險較大。隨著跨度的增大穩(wěn)定安全系數(shù)會降低，而且設置風纜往往也非常難，如何采用相關(guān)的措施非常關(guān)鍵。同時，如何加快施工進度，盡快合龍，從而減小施工期間風險。

3）工程地形較復雜，場地狹窄，纜索吊裝體系和扣掛體系相互關(guān)聯(lián)，空間關(guān)系復雜，扣掛體系風險也不能忽視。

4）在吊裝過程中，吊扣塔的穩(wěn)定性至關(guān)重要。

5）拱肋高程控制難度大，受到不對稱安裝和扣索張拉的影響，先前安裝的拱肋節(jié)段會影響到后續(xù)節(jié)段的高程，因此要嚴格控制。

6）扣索張拉是施工過程的關(guān)鍵步驟之一。扣索張拉長度直接影響拱肋的線型和結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

7）錨索平衡墩頂錨梁的扣索水平力，在整個懸拼過程中，在錨索索力應力不斷發(fā)生變化，對扣墩和錨碇影響較大。為保證扣墩的安全，故依據(jù)扣墩頂位移量控制各施工階段施加的錨索索力。

8）拱肋段與段的接頭一般采用“先栓后焊，栓焊結(jié)合”的原則連接，施工復雜，質(zhì)量和懸拼精度要求高。而影響懸拼精度因素有很多，如溫度變化、制作誤差、非彈性變形、拱肋固結(jié)點的變形等各種因素。

2 拱肋合龍及拆索風險

拱橋方案是一個典型的自架設體系橋梁，從節(jié)段安裝到橋梁合龍，是實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換、完成橋梁施工的重要環(huán)節(jié)，實踐表明，合理拱肋合龍有助于提高橋梁的線形，改善主拱肋的受力。拱橋方案主拱拱肋合龍段一般采用“散件合攏”,為方便吊裝施工，合龍段制造時均制成單根構(gòu)件，現(xiàn)場采用逐根安裝就位。整個合龍段較長，合龍桿件較多，不同的合攏順序?qū)⑹沟贸晒昂蟮膬?nèi)力和線形不同，控制合龍成拱后內(nèi)力和合理線形存在困難。

拱肋合龍前一節(jié)段安裝完成后、合龍前，拱肋高程和設計軸線易存在誤差，將導致拱肋合龍高差過大,兩側(cè)拱肋拼裝精度不能滿足拱軸線要求[4]。拱肋合龍施工受環(huán)境作用因素較大，特別是對溫度比較敏感，合龍前，合龍段兩端懸臂受溫度變化的影響，可能產(chǎn)生縱向伸縮使合龍段間距變化，從而導致合龍梁段過程中受到張拉或壓縮的超應力的影響。

合龍段構(gòu)件的安裝和接頭施焊也比較困難，要求較高。影響拱肋合龍的參數(shù)主要有∶自重、施工荷載、約束條件、溫度和制作安裝誤差。拱橋方案拱肋安裝合攏的特點還有以下幾方面∶

1）合攏點多。合攏點要求均能準確對位，空間形狀無誤，施工控制難度很大。

2）合龍段的跨度大，受溫度影響大。受日照的影響，拱肋平面彎曲變形、溫度伸縮量亦大。

3）合攏空間坐標的變化因素多。拱肋長度的偏差，方向的偏差、拱肋中線的偏差，均受日照、溫度、安裝荷載、索力等影響，相互制約，合攏點的位置較難控制。

4）結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變多。拱肋從開始安裝至主跨跨中合攏前后，均為多次超靜定結(jié)構(gòu)，其間要經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，控制拱肋內(nèi)力及線型滿足設計要求，十分復雜。

5）合攏精度要求高。大型鋼結(jié)構(gòu)在空中實現(xiàn)多點合龍，對合龍精度要求極高。

3 鋼管混凝土灌注風險

鋼管混凝土拱橋的主拱肋在施工時，首先是要把一節(jié)一節(jié)的鋼管拱拼裝到位，形成與設計線型相吻合的空鋼管拱肋，然后向主拱肋內(nèi)灌注混凝土形成鋼管混凝土受力骨架。鋼管混凝土在灌注過程中，主拱肋的剛度和強度是不斷增大的過程，灌注質(zhì)量的好壞對整個結(jié)構(gòu)的受力和線性有很大的影響。在灌注鋼管拱管內(nèi)混凝土的過程中，核心混凝土是逐漸硬化的，因此在混凝土的灌注過程以及硬化過程中，會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響，另外，在鋼管拱管內(nèi)混凝土的灌注過程中，兩拱腳會產(chǎn)生向外的相對水平位移，會使拱的軸壓力減小，彎矩增大，對于拱的受力是非常不利的，因此，拱腳水平位移的控制是主拱肋混凝土灌注過程中的一個主要內(nèi)容。

4 總結(jié)

詳細介紹了下承式鋼管下承式鋼管混凝土系桿拱拱肋的施工步驟，其中尤其詳細介紹了拱肋合龍及拆索風險以及鋼管混凝土灌注風險，分析了產(chǎn)生這些風險的原因，并為之后解決這些風險打下了堅實的基礎。

[1]薛新枝.鋼管混凝土拱橋的施工控制[J].鐵道建筑,2006(12).

[2]張國云,張益多,鮑麗麗.京滬高鐵跨錫澄運河系桿拱橋拱肋施工技術(shù)[J].施工技術(shù),2012(05).

[3]王治均,李年維,沈超明,李三珍.鋼管混凝土剛性系桿拱橋施工監(jiān)控技術(shù)[J].施工技術(shù),2010(10).

[4]項影明.鋼管混凝土系桿拱施工過程的控制[J].鐵道建筑,2010(10).