大矢跨比鋼箱拱肋拼裝施工關鍵技術研究

趙民介 賀振坤 謝超 林旭嘉

摘? 要：鋼拱橋造型奇特形式優(yōu)美，深受各位工程師的青睞，也是各位學者的熱點研究對象。該文以石家莊市復興大街市政化改造泊水灣公園特大橋項目為例，對鋼拱肋的拼裝施工關鍵技術進行研究，主要包括鋼拱肋拼裝施工的臨時支架措施、鋼拱肋拼裝施工的起重設備選擇和鋼拱肋拼裝施工的吊裝。在整個拼裝過程中，要保證構件對接口的精度問題，盡量避免在后面的提升施工中出現(xiàn)無法與拱腳進行順利對接的情況，為相關工程的施工提供可靠建議。

關鍵詞：鋼拱肋；施工；拼裝；臨時支架；鋼拱橋

中圖分類號：U445.4? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）06-0152-04

Abstract： Steel arch bridge has a unique shape and beautiful form， which is favored by all engineers， and it is also a hot research object of scholars. Taking the urbanization reconstruction of Boshui Park Bridge in Fuxing Street of Shijiazhuang City as an example， this paper studies the key technologies for the assembly and construction of steel arch ribs， which mainly include the following points， temporary support measures for the assembly construction of steel arch ribs， the selection of lifting equipment for the assembly construction of steel arch ribs for the hoisting of steel arch rib assembly construction. In the whole assembly process， it is necessary to ensure the accuracy of the interface of the components， and try to avoid the smooth docking with the arch foot in the later lifting construction， which provides reliable suggestions for the construction of related projects.

Keywords： steel arch rib; construction; assembly; temporary support; steel arch bridge

隨著城市發(fā)展進程的加快，城市面貌更趨近于美觀化、人文化、現(xiàn)代化建設與更新。其中景觀橋梁的建設便是一個很好的例子，尤其以景觀拱橋為盛。鋼拱橋由于鋼結構的可塑性為橋梁樣式的多元性提供了可能，國內(nèi)諸多學者也對鋼拱橋的建設作了許多研究，其中，余浩淼[1]對大跨度拱橋鋼拱肋的吊裝施工技術進行了研究，并結合春申塘橋主橋下承式簡支系桿拱組合橋梁中鋼拱肋吊裝施工環(huán)節(jié)，就鋼拱橋整體吊裝方案進行了理論分析，為施工進一步提供實施依據(jù)。楊楠[2]對下承式網(wǎng)狀系桿拱橋鋼拱肋安裝施工進行了研究，通過搭設支棧橋及水上施工平臺，拼裝、頂推鋼拱肋，采用三段法安裝中跨420 m鋼拱肋，提升安裝中段拱肋，實現(xiàn)了下承式網(wǎng)狀系桿拱橋鋼拱肋的安裝施工。于建[3]以信陽高新區(qū)海營生態(tài)智慧城云智大道橋為研究對象，對飛燕式鋼混組合拱橋超大質(zhì)量拱肋鋼結構吊裝方案進行了研究，詳細介紹了拱肋鋼結構吊裝高度測算，闡述起重機的選用與計算方法，對吊裝作業(yè)地基及支架地基承載力進行計算，提出19段超大質(zhì)量拱肋鋼結構的吊裝工藝，對超大質(zhì)量構件吊裝及起重機選用與計算提供了可靠的參考。周建軍等[4]對中承式鋼箱提籃拱橋拱肋安裝施工技術進行了研究，通過介紹該橋拱肋節(jié)段懸臂拼裝施工技術，如拱肋首節(jié)段采用定位支架精確定位，拱肋標準節(jié)段采用纜索吊機配合斜拉扣掛系統(tǒng)進行精確安裝，合龍段通過持續(xù)觀測、吊裝姿態(tài)模擬及精確配切等技術實現(xiàn)了拱肋的順利合龍，可為類似工程提供參考。董偉寧等[5]以合肥市廣德路南淝河橋為工程背景，采用有限元法分析三拱肋鋼箱拱橋通過橋面上履帶吊車進行吊裝的施工過程，得到拱肋拼裝過程中橋梁結構的內(nèi)力及變形結果，確定了拱肋拼裝階段各工況下結構的最不利狀態(tài)，并針對最不利狀態(tài)下的施工提出了一些可靠性建議，為類似工程提供參考。

通過以上分析可知，眾學者對鋼拱橋的施工作出了詳盡的研究，但少有人對鋼拱肋地下拼裝施工進行分析，下面將以石家莊市復興大街市政化改造泊水灣公園特大橋項目工程為例，對鋼拱肋的拼裝施工關鍵技術作出分析。

1? 工程介紹

1.1? 項目簡介

石家莊市復興大街市政化改造泊水灣公園特大橋項目矗立在石家莊南三環(huán)環(huán)城水系之上，是該地區(qū)規(guī)劃的景觀橋梁之一，效果圖如圖1所示。其中，泊水灣公園特大橋鋼拱肋由是2片分離的拱肋及橫撐組成的組合式拱圈，拱肋跨度117 m，拱肋平面內(nèi)矢高為50 m，拱肋軸線均采用二次拋物線和直線組合線型，其拱軸線平面與豎直平面的夾角為14.0°，拱肋平面內(nèi)矢跨比為1/2.34。拱肋采用六邊形鋼箱斷面，截面寬2.5 m，高度2.5～4.5 m，拱肋截面頂板、底板厚度為24～36 mm，腹板厚度為20～32 mm，縱向加勁肋采用扁鋼加勁，板厚20 mm，高度240 mm。每隔1.5～2.0 m左右設一道橫向隔板或加勁，板厚16 mm，垂直拱軸線設置。吊點橫隔板與吊桿設置在同一豎直面內(nèi)，隔板板厚24 mm。吊點耳板通過伸入拱肋，與吊點隔板正交，與橫隔板采用熔透焊接。泊水灣公園特大橋施工分為3個階段，即拱肋的拼裝、拱肋的提升及拱肋中下方鋼箱梁的滑移施工，本文僅對拱肋的拼裝工藝的關鍵技術進行研究。

1.2? 項目施工關鍵技術分析

根據(jù)泊水灣公園附近環(huán)境特點及拱肋特殊形式，考慮到其施工主要有以下重難點。

1）施工前期準備工作繁冗復雜，因為該鋼拱橋跨越當?shù)丨h(huán)城水系，所以在施工前后需對水系做填充及恢復工作，保證施工的順利進行和施工后地形地貌的恢復工作。

2）施工方法的選擇，對于拱肋的施工共有2種施工方案，一種是拱肋直接從兩端逐節(jié)對稱拼裝一次性到位，另一種是拱肋先拼裝成整體，然后整體提升。從經(jīng)濟性、安全性、快速性3方面分析選定第二種方案進行施工。

3）在現(xiàn)場整體拼裝時，要保持拼裝精度在相關規(guī)范要求的范圍內(nèi)，以免影響后期提升施工合龍對位的精度，避免二次加工甚至返工。

2? 拼裝施工關鍵技術分析

2.1? 臨時支架布設

在鋼箱梁及鋼拱肋施工過程中，臨時結構尤其是臨時支架的施工極為重要。一方面臨時支架是鋼箱梁或者鋼拱肋施工中必不可少的支撐轉(zhuǎn)換體系，另一方面臨時支架的選型、布設也確保了項目的順利實施。

本項目鋼拱肋拼裝支架合計22組，其中16組支架采用截面為1.5 m×1.5 m的四管格構柱支架，均勻地分布在施工區(qū)域的兩側(cè)，其中2組支架為一個支撐點，該16組支架為非主要受力臨時結構。中間部分一共布設6組支架，也是高度最高的幾組支架，6組支架采用截面3 m×3 m的四管格構柱支架，每個支撐點設置1組支架。22組支架為了保持橫縱向穩(wěn)定性通過鋼索及橫向等截面與變截面支架節(jié)進行相連，支架頂部根據(jù)鋼梁結構形式設置墊梁對拱肋分段進行支撐，墊梁采用HW294×302 mm的H型鋼，拼裝支架的立面與平面布置圖如圖2、3所示。

2.2? 起重設備的選擇

鋼拱肋的拼裝采用現(xiàn)場吊裝的方式進行拼裝，經(jīng)技術處理將單個主拱肋劃分為17個大階段加橫撐部分，考慮到主肋分段和橫撐的結構特點及現(xiàn)場的施工條件，擬采用以下2個吊裝工況來進行鋼拱肋的拼裝施工，見表1。由表1可知，在塔式工況中，履帶吊的額定起重量為51.8 t，最大橫撐重量為28.5 t，滿足吊裝要求，吊裝工況圖如圖4所示。在主臂工況中，履帶吊的額定起重量為76.8 t，最大主拱分段重量為63.1 t，也滿足吊裝要求。

2.3拱肋拼裝施工詳情

工地吊裝拼裝施工按4個作業(yè)點從南、北拱腳向拱頂?shù)捻樞蜻M行施工，首先做好吊裝前的各項準備工作，如臨時連接件、附件配套準備等，在吊裝前做好焊接工作區(qū)搭跳工作和焊接設備平臺，節(jié)段接頭區(qū)的工作平臺和設備平臺一定要牢固、可靠。保證施工人員和設備安全。在吊裝中及時完成接頭焊接工作，按計劃完成每個節(jié)點工作。具體吊裝詳情如下。

1）根據(jù)拼裝支架的定位坐標，先進行拼裝支架的安裝施工，支架施工完畢并驗收合格之后開始進行第一節(jié)主拱分段的拼裝施工，吊裝由南北向中間4個角點同時起吊，如圖5所示。

2）在4個方向繼續(xù)進行拱肋的逐段吊裝，在進行拱肋分段拼裝的同時，同步進行相應橫撐的吊裝施工，如圖6所示。

3）繼續(xù)吊裝到拱肋頂部，并進行主拱的合龍施工，如圖7所示。

4）安裝剩余的橫撐結構，并將頂棚裝置安裝完畢，拼裝施工完成，如圖8所示。

3? 結束語

石家莊市復興大街市政化改造泊水灣公園特大橋項目是石家莊的重點民生工程，其中鋼拱肋的拼裝施工又是整個橋梁安裝施工過程中的重要一環(huán)，本文以鋼拱肋的拼裝為主題，介紹了鋼拱肋拼裝施工的關鍵工藝技術，主要有以下幾條。

1）鋼拱肋拼裝施工的臨時支架措施，鋼拱肋拼裝支架合計22組，其中包含16組非主要受力臨時支架，采用截面為1.5 m×1.5 m的四管格構柱支架，均勻地分布在施工區(qū)域的兩側(cè)。其余6組支架布設在施工區(qū)域中部，采用截面3 m×3 m的四管格構柱支架。

2）鋼拱肋拼裝施工的起重設備選擇，考慮到主肋分段和橫撐的結構特點及現(xiàn)場的施工條件，擬采用以下塔式吊裝工況和主臂吊裝工況2個工況來進行鋼拱肋的拼裝施工，其中，在塔式工況中，履帶吊的額定起重量為51.8 t，最大橫撐重量為28.5 t，滿足吊裝要求，在主臂工況中，履帶吊的額定起重量為76.8 t，最大主拱分段重量為63.1 t，也滿足吊裝要求。

3）鋼拱肋拼裝施工的吊裝，拼裝施工采用由南北兩側(cè)同時向中間逐步吊裝的施工順序進行吊裝，并且在主拱分段吊裝的同時進行橫撐結構的吊裝，最后是鋼拱肋頂棚結構的安裝。在整個拼裝過程中，要保證構件對接口的精度問題，盡量避免在后面的提升施工中無法與拱腳進行順利對接。

參考文獻：

[1] 余浩淼.大跨度拱橋鋼拱肋吊裝施工技術[J].綠色建筑，2021，13（5）：66-67，71.

[2] 楊楠.下承式網(wǎng)狀系桿拱橋鋼拱肋安裝施工[J].工程與建設，2021，35（4）：774-775.

[3] 于建.拱橋超大質(zhì)量拱肋鋼結構吊裝方案研究[J].工程機械與維修，2023（4）：274-277.

[4] 周建軍，張杰，王錦超.中承式鋼箱提籃拱橋拱肋安裝施工技術[J].城市道橋與防洪，2023（5）：130-132，136，19.

[5] 董偉寧，曹晗，胡宗軍，等.鋼拱橋拱肋施工最不利荷載處理與力學分析[J].工程與建設，2023，37（1）：180-184.