系桿拱橋施工技術(shù)研究

1   工程概況
　　大江東北二路項目起點青西三路，終點至青一東路，道路總長2113m，沿線設(shè)置一座橋梁，城市次干路。該橋梁采用單孔133m（計算跨徑130m）拱肋內(nèi)傾12°、頂部做景觀裝飾下承式鋼箱提籃拱橋。全橋的孔跨布置為單孔133m下承式鋼箱提籃拱橋，橋梁位于縱坡1.971%、半徑2283m的凸型豎曲線上。
　　2   系桿拱橋施工技術(shù)分析
　　該項目施工應(yīng)用“先梁后拱法”方案，系梁主要材料為鋼管支架，形成體系后進行現(xiàn)澆。拱肋采用鋼管預(yù)制裝配式施工模式，具體為“立拼”方式。
　　2.1 拱肋、系梁拼裝
　?。?）鋼箱拱橋在采用支架拼裝施工，拱肋節(jié)段安裝應(yīng)對稱進行，拱肋端頭應(yīng)設(shè)臨時連接裝置，安裝時應(yīng)先臨時連接后再進行正式連接，并對稱施焊。（2）拱肋運輸安裝時，應(yīng)采取有效措施防止拱肋節(jié)段產(chǎn)生過大變形和應(yīng)力。（3）該橋為全焊結(jié)構(gòu)，系梁、橫梁和小縱梁節(jié)段運輸至橋位附近后，在施工單位吊裝能力容許的情況下可焊接成幾個系梁框架節(jié)段再進行整體安裝。（4）拱肋在現(xiàn)場交接前后，安裝單位應(yīng)認(rèn)真了解加工廠在空間立體試拼裝的拼裝記錄。尤應(yīng)對鋼梁、鋼拱和鋼橫撐的軸線距離、拼裝節(jié)點連接板的密貼情況或其他特殊情況做重點了解，以便在正式安裝時能有的放矢，妥善處理。（5）構(gòu)件尺寸是基準(zhǔn)溫度為20℃時的尺寸，鋼系梁及拱腳尺寸未考慮預(yù)拱度及豎曲線，制造安裝單位應(yīng)根據(jù)制造和安裝的環(huán)境溫度、焊接工藝等因素修正相應(yīng)的構(gòu)件尺寸。（6）現(xiàn)場施工安裝單位吊裝用的吊環(huán)及其他施工配件，在鋼梁現(xiàn)場拼裝完成后應(yīng)予以割除。切割時留3mm余高，然后用砂輪打磨平整。切割時不得傷及主體結(jié)構(gòu)。（7）在現(xiàn)場安裝過程中，施工企業(yè)不可以基于鋼梁構(gòu)建隨便進行引弧操作，也不可以進行臨時附件的焊接作業(yè)，不能以鋼梁為載體將其用于電焊接地，鋼梁構(gòu)件的各個部位不可以隨意敲擊等。（8）選擇施工節(jié)段的適宜時間，涂抹最后一道鋼結(jié)構(gòu)防護面漆，當(dāng)然也可以在整體橋梁結(jié)束安裝后進行噴涂。噴漆之前，需要根據(jù)油漆噴涂的規(guī)范要求來清潔清理底層表面，必要情況下，還應(yīng)當(dāng)修復(fù)后再進行噴涂。（9）構(gòu)建整體橋梁上部結(jié)構(gòu)測量體系，特別在量測中有效校對上部結(jié)構(gòu)橋梁軸線、主梁軸線和拱肋軸線的坐標(biāo)系統(tǒng)、標(biāo)高系統(tǒng)。（10）拼裝開始時就應(yīng)精確測量鋼拱、鋼梁的X、Y、Z三維坐標(biāo)，正確就位。使鋼梁鋼拱的中心線以及整體線性維持有效狀態(tài)，避免拱肋及框架出現(xiàn)變形現(xiàn)象。位移、偏離、扭曲現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，務(wù)必及時予以改善處理。
　　2.2 系桿施工
　?。?）系桿備料。系桿預(yù)應(yīng)力筋的防腐措施包含外包PE護套、環(huán)氧涂層、油脂等，構(gòu)成多層防護體系，系桿下料在現(xiàn)場中執(zhí)行，下料過程中應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確測量，避免存在誤差，并且還應(yīng)當(dāng)對系桿環(huán)氧鋼絞線PE護套采取防護手段，防止其受到損傷。
　　（2）系桿錨具安裝。首先，正式進行前需要對錨孔進行清理處理，包括錨墊板、預(yù)埋管、錨孔中的雜質(zhì)、碎物等。對密封孔、錨孔的孔位進行復(fù)核，避免錯位現(xiàn)象，同時利用鋼絞線進行穿束試驗。采用吊裝機械將錨具進行吊裝，吊送到箱梁中的預(yù)埋管位置，接著通過手動葫蘆操作錨具組件使其進入管中，同時進行位置的調(diào)整，達(dá)到兩端系桿錨孔整齊一致的狀態(tài)。
　?。?）穿束。當(dāng)鋼絞線到達(dá)指定施工地點后，先根據(jù)鋼束對下料長度進行合理規(guī)劃，接著將其轉(zhuǎn)移到適宜的地點進行妥善保管。采用人工穿束的方式對單根鋼絞線進行作業(yè)，由梁上預(yù)留孔部位向下穿直到到達(dá)梁下，進而繼續(xù)經(jīng)過箱梁系桿護套穿到系桿另一頭的預(yù)埋管位置。把另一端錨板錐孔的牽引器引到預(yù)埋管外部，結(jié)合鋼絞線并將其由錨板錐孔牽引出來。鋼絞線長度超出錨板大概1.3m時，將夾片進行設(shè)置且錨固穩(wěn)定。穿索路線由下至上進行，從腹板開始逐漸向中央進行穿索。單根穿索過程中，應(yīng)當(dāng)加強防護PE護套，同時避免鋼絞線出現(xiàn)扭曲、旋轉(zhuǎn)等狀況。
　?。?）張拉施工。張拉作業(yè)之前，標(biāo)定油壓表以及千斤頂，同時根據(jù)相應(yīng)的線性公式對各拉力下的油表數(shù)據(jù)進行運算。實際張拉過程中，千斤頂與油表需要同步采用。根據(jù)設(shè)計單位提供的伸長理論數(shù)據(jù)，對實際測量數(shù)據(jù)進行校對，確保誤差范圍控制在±6%。首次對油泵、千斤頂進行設(shè)置的過程中，需要實施空運行，從而排除管道和設(shè)備中的氣體。
　　2.3 吊桿施工
　?。?）吊桿成品索要有完整的包裝，保證運輸過程中不受污染和磨損。（2）吊桿在安裝過程中要采取措施對錨頭螺紋及PE層的保護，不允許有過大的彎折，影響安裝。（3）張拉所采用的千斤頂在正式操作前，需要再次進行標(biāo)定，確保索力的實際值與設(shè)計值差異保持在2%范圍內(nèi)。同一組吊索應(yīng)當(dāng)分級作業(yè)、同時對稱張拉，詳細(xì)記錄下張拉伸長值和千斤頂油壓表數(shù)據(jù)，并由監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督和簽字確認(rèn)。
　　2.4 橋面板安裝施工
　?。?）橋面板采用分塊預(yù)制的方式，待鋪設(shè)到位后現(xiàn)澆縱、橫向濕接縫形成整體。（2）混凝土的配合比在施工前應(yīng)做系列試驗，取得施工用配合比的試驗資料，選用合適的混凝土配合比。（3）為保證預(yù)制板的質(zhì)量，宜采用自拌制混凝土，混凝土塌落度應(yīng)控制在5～8cm。（4）每塊預(yù)制板澆筑時，要求一次完成，中間不設(shè)施工縫。（5）預(yù)制板應(yīng)存放6個月以上的時間后方可安裝，以減少混凝土收縮造成的不利影響。（6）預(yù)制板混凝土達(dá)到設(shè)計強度90%后方可起吊。
　　3   系桿拱橋施工的控制
　?。?）主拱線形控制。
　　系桿拱橋體系中，對拱軸線產(chǎn)生較為明顯的影響因素是系桿索力誤差，橋梁建設(shè)中為了能夠使最終的線性和結(jié)構(gòu)內(nèi)力滿足工程設(shè)計要求，應(yīng)當(dāng)采取分批張拉的方式嚴(yán)格落實張拉施工。具體張拉過程中，在上下游同時實施，主要掌控兩方面，一是張拉力，二是伸長量，其中張拉力檢測與控制是主要內(nèi)容。各系桿張拉施工包括3個環(huán)節(jié)，分別以25%、50%、100%的張拉控制力進行系桿張拉。各環(huán)節(jié)均要全面獲取油表數(shù)據(jù)以及系桿伸長值并記錄下來，比較與理論值的差異，假如存在較為明顯的誤差，那么需要暫停張拉，對其原因進行探究并得到有效處理后方可實施進一步作業(yè)。
　?。?）吊桿的監(jiān)控。
　　衡量施工各環(huán)節(jié)受力狀況的關(guān)鍵指標(biāo)之一是吊桿內(nèi)力，這一過程中要對索力進行監(jiān)測與分析。導(dǎo)桿張拉階段，針對吊桿索力監(jiān)測同時運用了千斤頂油壓表法和振動法。振動法的測試原理為，通過DH5906型無線索力測試系統(tǒng)獲取隨機振動狀態(tài)下的吊桿振動信號，采用頻譜分析法對其自振頻率進行分析，并結(jié)合吊桿自身具備的索長參數(shù)以及弦振公式來計算和評估索力狀況。
　　4   結(jié)語
　　綜上所述，梁拱組合結(jié)構(gòu)的橋梁體系較為繁瑣，相應(yīng)的施工存在較大困難，此次研究依托現(xiàn)實工程案例，系統(tǒng)梳理與分析了系桿拱橋施工工藝，以期通過該文的探討可以為相似建設(shè)項目的實踐工作帶來有價值的借鑒。