钢管混凝土拱桥拱肋少支架吊车安装施工方法

□李永清 □龙彬彬（安阳县水务局 河南现代建设集体有限公司）

1 适用范围

钢管混凝土拱桥拱肋架设的施工方法主要有：缆索吊装法、转体施工法、支架施工法及混合施工法。支架施工法又分为少支架法和满堂支架法。转体施工法和缆索吊装法广泛用于跨越大江大河、山谷不适宜搭设支架或根本无法搭设支架的地点。其特点是需要专业施工队伍，技术要求高，费用较高，施工难度大。文中介绍的少支架施工法则适用于小跨径（跨径一般在100m以内）、拱肋离地面不高、不通航或通航要求不高、桥下无水或水位不深、施工条件较好的情况，是对其他施工方法的一种补充。

2 施工特点

少支架施工中，其构造简单、节省材料、装拆方便、制作容易、能重复使用，可以加快施工进度，减少施工费用；其拱肋分段长度不大，拱轴线容易得到控制，横、斜撑容易安装，无需大型吊装设备；缺点是拱肋接头较多，焊接工作量大，因而工期较长。对桥下地基、地形等条件要求较高。

3 工艺原理

钢管拱架设采用分节段吊装方案。利用临时支架支承钢拱肋并作为拼接平台，吊车将钢拱肋吊到临时支架钢托盘上，支架顶设置2台微调千斤顶,对节段标高进行微调,对称逐段安装,最后合龙段安装。

4 施工操作要点

4.1 支架加工

支架根据拱肋分段架设高度进行尺寸设计，然后根据上部重量（包括拱肋自重和混凝土重量）进行支架受力计算。支架计算一般需要计算强度、刚度和稳定性。根据计算结果进行材料配置，钢管材质采用A3钢，立柱采用Φ820mm×10mm的螺旋钢管。各钢管之间采用[25a槽钢、[16a槽钢、[8槽钢和L50mm×5 mm角钢制做成桁架来进行连接，以确保钢管支架的坚固性和稳定性。钢管支架应提前在加工厂进行成型加工，在现场进行拼装。

4.2 支架搭建

先进行支架基础设计：钢管基础预埋件采用δ=12 mm钢板，基础尺寸应根据现场地基承载力设计，基础预埋件中间设置Φ450 mm的振捣孔。其中立柱基础大小为1200 mm×1200mm×400mm，采用C30混凝土。混凝土基础局部承载力按公式1计算∶

式中F1—受压面的局部荷载或局部压力设计值；Al—局部受压面积；ω—荷载分布影响系数：荷载均匀分布时，ω＝1；荷载非均匀分布时，ω＝0.75；β—混凝土受压时强度提高系数，按公式2计算：

复核地基承载力，若不能满足要求，则进行基础处理，直到满足混凝土钢管支架对地基承载力的要求为止。

4.3 支架安装及拱节段验收

混凝土基础施工完成后，开始立支架钢管，钢管按现场实际需要高度在工厂定制加工，钢管立柱之间的连接槽钢采用人字形结构，在施工场地拼接完成，桁架和钢管均采用50t汽车起重机整体吊装，钢管立柱施工每两处安装到位后，紧接着就可以安装连接桁架。钢管拱肋在工厂加工制做时为防止拱肋的扭曲，需要采用专用胎架来制作。在施工工地架设时尺寸安装应到位，以确保钢管拱节组装时的线条成型光滑流畅。钢管拱肋节段加工完成后，应按照设计图中的施工拱轴线在工厂进行试拼，钢管拱节段运至工地现场后，应对拱节段进行检查验收，确保其制作安装符合规范和设计图的要求。

4.4 拱节段吊装

钢管拱节段安装由拱脚向拱顶方向安装，先将拱节段下端马板焊在端部，径向顶部、两侧各一个。根据计算采用70t、100t汽车起重机抬吊拱肋节段，下端对准拱脚预埋段，使端部马板卡住拱脚预埋段，上端轴线中心点对准支架上事先标注的轴线点，将拱肋放在钢托盘上，再用千斤顶精调轴线和高程，确定满足要求后，将钢托盘焊在支架上，下端马板焊在拱脚段上，完成该节段安装。依次对称循环上升完成节段横撑安装。

4.5 钢管拱顶合龙、焊接

在钢管拱合龙节段，钢管加工时应先预留约10cm的余量，吊装合龙节段时，应先测量出在前一天相同温度条件下精确的合龙口的长度，然后精确切割合龙节，并根据施工图纸要求将切割端打磨出坡口，完成所有的工作后，次日在相同温度条件下即可进行安装合龙节段。合龙节段在安装时需要分别按左、右幅进行安装。安装适宜在气温在10℃～15℃范围之间进行，以确保工程质量。工地焊接时钢拱肋采用Q345qD材质钢板卷制而成，工地焊接采用钢衬垫手工电弧焊，焊接采用E5015焊条。

5 材料

所用主要材料见表1。

表1 拱肋安装主要材料表

6 质量控制

6.1 执行标准

执行的规范和标准有：《公路桥涵施工技术规范》（JTGF50-2011）、《钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002）、《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）、《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50221-2001）及其它有关标准。安装标准见表2。

表2 钢管拱肋安装质量标准表

6.2 质量控制措施

工程施工中焊接人员应持证上岗；要有针对性的选择焊材，严格控制焊材质量；保证焊接设备完好，确保焊缝质量。精确放样勤复核，保证安装位置的准确。拱肋进场后进行严格检验和验收。

7 安全措施

施工中严格遵守安全施工规则和起重机、汽车操作规程，包括：钢管拱安装前，对安装钢管拱使用的材料、工具、吊具、脚手板、梯子、安全带、安全网等应经有关人员验收合格后方能使用，并应配足、配齐数量，机械和起吊设备应经过试运转并试吊认可后使用；施工作业人员着装安全，禁止穿拖鞋、高跟鞋、硬底易滑鞋等进入施工现场；从事高处作业的人员要定期或随时体检，发现有不宜登高的病症，不得从事高处作业。严禁酒后登高作业；在距离边缘约1.20～1.50 m处应设置不低于1.20 m的护栏或架设护网，护栏或架设护网要确保安全稳固可靠；作业时要随身携带工具袋，小型工具应随时放入袋中，作业用的其他工具也要稳妥放置。需要上下传送工具时，不得抛掷；钢管拱节段起吊时，应确认拱段的重量和重心的位置，必须牢靠，吊具的夹角≤60°，并应拴上溜绳；起吊设备起吊时，严禁起吊超过规定重量的物件，不得用来运送人员。信号员的哨音手势和旗语应洪亮、正确、清楚，如遇妨碍司机视线处，应增加传递信号人员。吊物下面严禁站人；风力达6级和6级以上时停止安装，支架和拱肋节段等应拉好缆风绳。

8 效益分析

少支架安装钢管混凝土拱肋的优点在于无需大型的吊装设备，施工快捷，安全性高，施工费用较低且拱轴线形容易控制。据测算，采用少支架法安装比无支架缆索吊装法可节省近一半施工费用。

9 应用实例

焦作解放大道公路桥全桥共两片拱肋，主拱肋采用钢管混凝土空间桁架结构，拱肋中心间距为25.50 m。拱肋高度为3.60 m，截面为矩形；拱肋轴线线形采用二次抛物线，拱肋中心到系杆中心的高度为20.10 m，矢跨比为1∶4.25。为了加强拱肋的抗压稳定性，两片拱肋间共设置3道横撑，均采用一字撑，腹杆和上下平联均为钢管结构，主弦钢管内灌注微膨胀或无收缩C50混凝土。拱肋的4根主弦钢管规格为D800 mm，其壁厚在距拱脚约1/3范围内为18 mm，其余均为16 mm；两上弦钢管间及两下弦钢管间的平联杆采用D450 mm×12 mm钢管联接，腹杆采用D350 mm×10 mm的短钢管联接，共同组成空间钢桁架。拱肋中心距1.20 m。拱肋18节、横撑3道，钢结构安装总重393 t，2013年3月5日开始安装，2013年4月8日完成。

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