无支架钢管混凝土系杆拱桥设计与施工

文献标识码：A 文章编号：1673-5781(2020)02-0246-041概 况硕放桥位于无锡新区，跨苏南运河,老桥为斜拉桁架梁,桥 跨为(20+45 + 70+45 + 20)m,因苏南运河“四改三”,不满足

2桥型选择主跨需满足苏南运河80mX7m的通航要求。根据桥位

地形，经方案比选，主桥采用102. 3 m钢管混凝土系杆拱。全 桥跨径为：(5X2O + 22 + 20) m+102. 3 m+ 7X20 m,桥长

HI级航道要求，故拆老桥,原位建新桥。设计荷载:公路一I

级，人群荷载3. 5 kN/m2。桥宽18 mo388. 3 m,其中主跨及横断面如图1所示。102308M0—4Vlit0—

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凹亠二图1主跨及横断面示意图主桥跨越苏南运河.河中船只极多，不能设墩，为减少断 航、碍航时间，采用无支架施工：即先在河边拼装拱肋、吊杆钢

3结构设计3. 1重点需解决问题主跨99.1 m,采用无支架施工，抵抗水平力是设计的重难

管和系杆角钢，焊成整片骨架后用浮吊将两片骨架吊装就位并 用风缆固定.焊接风撑.形成轻质高强的结构。点。故设计了由拱肋钢管、吊杆钢管及系杆角钢组成的钢骨收稿日期：2019-12-23 ；修改日期：2020-01-23作者简介:黄雪林(1970-),男■江苏宿迁人,高级工程师.246《工程与建设》2020年第34卷第2期工 程 设 计黄雪林:无支架钢管混凝土系杆拱桥设计与施工架，利用角钢来抵抗水平力。GONGCHENGSHEJI3.3系杆系杆为高200 cmX宽120 cm箱形截面，腹板及顶底板厚3.2拱肋拱肋采用哑铃型钢管混凝土，矢高19. 82 in,矢跨比1/5,

25 cm,系杆内埋设由4根180 mmX 140 mmX 25 mm角钢焊 成的劲性骨架，拱脚连接如图2所示。拱肋高2. 6 m,钢管外径1. 1 m,壁厚14 mm,内充C40微膨胀 混凝土。3.4吊杆每片拱设间距为5. 45 m的刚性吊杆17根，外侧钢管为

4. 3工程难点(1) 拱肋安装方案的选择是重难点。运河航运繁忙，支架 施工耗时又碍航,还存在船撞风险，选择少碍航、方便快捷的施

299 mm,壁厚10 mm,内穿钢绞线成品索。工方式是重难点。根据现场情况，劲性骨架在北岸边空地上拼

4主桥施工4.1主要工程量见表1。装,采用浮吊将其分片整体吊装就位。(2) 吊装就位精度和标高控制要求高。主桥跨径达

100 m,矢高近20 m,劲性骨架单片重约200 t,如何将其安全

表1主要工程数量表快速地从拼装场吊装到位且满足线型、标高控制的需要，对吊

数量序号名称拱肋单位装能力是极大的考验。1ttt

1(3) 劲性骨架架设为水上作业，航道封航时间有限，作业要 求高。在有限时间内，浮吊在几十米空中吊装近200 t,水上的 调度、回旋存在一定的风险，对作业安全提出了更高的要求,故

23钢材合计风撑其他劲性骨架55155399需做好应急预案。4.2机械设备投入见表2。表2机械设备投入数量表4.4方案概述杆件由陆运、水运至现场，在北岸边预拼场拼装劲性骨架,

采用150 t浮吊整体吊装。步骤如下：用途劲性骨架拼装劲性骨架拼装劲性骨架架设河床清淤《工程与建设》2020年第3，1巻第2期 247序号设备名称汽车吊汽车吊规格型号数量(1)基础、主墩施工，如图3所示。1234QY16QY251台1台150t浮吊打捞船2台1艘工 程 设 计黄雪林:无支架钢管混凝土系杆拱桥设计与施工GONGCHENGSHEJI图3基础及主墩施工（2）汽车吊拼装劲性骨架.如图4所示。图4骨架拼装（3）浮吊分片吊装，如图5所示。图5浮吊分片吊装（4）安装风撑及临时横撑，如图6所示。248《工程与建设》2020年第34卷第2期图6安装风撑及临时横撑待劲性骨架架设完毕（图7）即按设计施工流程完成拱脚及端横梁、拱肋混凝土、系杆、中横梁、桥面板、桥面系并成桥。图7劲性骨架架设完毕4.5方案详述4. 5. 1 支架基础进行场地平整,确定支架及基础位置,用圆木桩进行基础 加固。4. 5. 2 临时支架临时支架分拱脚支架和拱肋支架。拱脚支架以型钢焊接

拼装;拱肋支架以钢管格构柱支架为主,必要时采用贝雷桁架 支架。4. 5. 3拱肋和系杆骨架的安装拱肋安装根据分段长度、宽度、重量,采用汽车吊和履带吊

相结合。先安装拱脚段骨架,由两端向中间安装并合拢。系杆骨架安装同样由两端向中间合拢。安装过程中，边起

吊安装边进行高程线型的调整和码板的焊接固定。在拱肋和系杆骨架全部安装焊接并验收合格后,即安装吊 杆。先安装吊杆上部，并焊接固定，吊杆下部待吊索穿插后焊

接固定。系杆骨架内的钢筋和钢绞线的安装在吊杆安装后进行，为厂工 程 设 计

工 程 设 计黄雪林:无支架钢管混凝土系杆拱桥设计与施工GONGCHENGSHEJI减轻吊装重量.尽量减少其安装量。单片骨架安装重量在200 t左右，考虑风荷载等因素，采

脚处生好斜撑以固立拱肋。随后拉紧设在拱肋两边5丰吊杆 上端处4根缆绳，缆绳与拱片大约成40。,分布在拱肋两侧30

用2台150 t浮吊吊装。m外，缆风绳采用円.5钢丝绳，用5 t手拉葫芦收紧。随后

进行垂直度、轴线的贯通测量。如有偏差，用缆风绳调整。达 设计要求后，焊接拱脚处连接钢板。4. 5.4 单片系杆拱安装安装流程为:技术交底—安装支座—确定拱脚边线、中心 线-钢管拱落架前加固和支架下落-焊接剪刀撑\"浮吊就位

线型高度在水平向用手拉葫芦调整，高程用千斤顶调整， 微调到位后，焊接码板固定。-安装吊索和缆风钢丝绳-解除钢支撑一起吊第一片劲性骨 架-浮船移到河中间-旋转90°-向桥位移动-劲性骨架就 位一测量精调位置、垂直度,监理验收一固定拱脚段，缆绳拉紧 4.6钢结构监控安装拱肋和系杆骨架的安装测量监控，采用全站仪和经纬仪进

固定一脱卸起重吊索〜安装第二片劲性骨架一焊接风撑一焊

接临时横梁一解除缆绳索进行下道工序。其中几个关键环节的操作流程为：⑴单片拱起吊：浮吊停在北岸拼装场地，用钢丝绳临时固 定，两只浮吊用钢丝绳连接。起吊前，拆除脚手架，安装钢丝

绳。在吊点位置上下半圆包lm宽橡胶块，安装拱上部和下部

6根17. 5 mm缆绳。准备工作完成后，两台浮吊垂直于河岸 线，同步缓慢起吊，两吊点高差不超30 cm,采用标尺和测量仪

器控制，每30 cm测量一次。起吊至拱片离开支点10 cm后停 止，拱脚两端用粗麻绳拉好。对系杆拱全面检查一次,观察变 形，测量预拱度,拱度误差不大后，正式吊装移位。(2) 浮吊移位:拱肋起吊后，起重钢丝绳缓缓提升,使拱脚 脱离胎架，后用后锚钢丝绳将浮吊向后退至河中间，将前锚左 侧钢丝绳伸到对岸并牵引转身，将浮吊旋转90°,使其朝向桥

位方向，解开前后锚，启动移位装置，向桥位方向移动,距桥位

50 m左右时,将钢丝绳捆在墩柱上，卷扬机牵引钢丝绳往前, 在桥位处稳住浮吊落梁就位，接近拱脚支点上方约50 cm时，

待浮吊稳定后将拱肋缓慢下放落架至支座上,2台浮吊同时缓

慢的部分卸载70%,拉紧8根横向缆风,用全站仪测量和垂球 控制拱片竖直度，横向缆绳由5t手拉葫芦收紧并调整拱肋轴 线及拱片竖直度，检验合格后紧固缆绳索，拱脚段钢结构与支 座处预埋钢板用双拼25工字钢连接后，浮吊卸载脱钩。用同样方法吊装第二片拱片，在第二片拱片接近主墩时, 将第一片拱肋上的2根备用缆风绳穿过第二片的适当位置替

换原来的两根缆风绳。第二片拱片安装就位后,调整好轴线，

松开一侧浮吊(另一浮吊不动)，吊装最高点风撑和一道临时中

横梁，设好横向缆风绳后卸载全部脱钩，由高到低对称安装其 余风撑和临时横梁。(3) 拱肋安装:拱肋就位前,在墩顶预埋的20cmX20cmX 1 cm钢板匕焊接20#槽钢控制纵向位置，拱肋就位后，即在拱行控制;用经纬仪、水准仪、卷尺进行复合检测。吊装前，做好混凝土结构和钢结构连结部位的轴线、高程、

位置的交接,并进行前后工序的复测，明确各部位的误差和修 正措施，减少吊装后的修正。安装高程以支架顶立柱高程的控制为准。安装前，先测出 直接支承在拱肋下部的立柱支撑的高程，进行高度修正。因拱 肋高空安装为分段简支安装，支架拆除后仍有部分挠度，故在

加工制作预拱值基础上，需增设安装预拱值，按金L〜金L

设置,使各节段落架后,线型高度符合要求。轴线控制,以全站仪控制轴线测量点，拱肋起吊安装前，检 查控制点的位置;必要时，可在测量点上贴反光测量片以便观

察测量，曲线段需加密控制点。拱肋安装后，测量其位置是否 准确。必要时，利用千斤顶微调。5结束语钢管混凝土是一种承载能力高、塑性和韧性好、方便施工

的新型组合结构材料，它充分地发挥了钢材和混凝土的力学性 能。本桥采用的结构形式，国内已有数座建成并投入使用，但 在同等跨径下采用劲性骨架吊装的无支架施工尚不多见。设

计中充分考虑了钢管混凝土系杆拱桥的受力特点，以及施工顺

序对结构的影响，实现了跨河无支架施工，架设时只需断航半

天，大大缩短了断航、碍航的时间，经济、社会效益十分显著。〔参考文献〕[1] 范立础.桥梁工程(下册)[MJ.北京:人民交通岀版社,198&[2] 中国工程建设标准化协会.钢管混凝土结构设计与施工规程：

CECS 28：90[S].北京：中国计划出版社,1992.[3] 国家建材工业局标准.钢管混凝土结构设计与施工规程:JCJ 01

—[S].上海：同济大学山版社.19.《工程与建设》2020年第3，1巻第2期 249