下承式钢拱桥拱肋合龙施工技术

上海市基础工程集团有限公司 上海 200002

1 工程概述

杭州市沿江公路运河二通道桥，主桥采用“三水共融”下承式钢箱拱桥，跨径布置为252 m+106 m=358 m，主跨拱肋采用空间布置，立面拱轴线形为二次抛物线，矢跨比为1∶4.75，一侧为单片拱，另一侧为双片拱，在接近拱顶区域分叉；边跨拱肋采用单片拱，拱轴线形为抛物线，一端支撑于边跨边墩，一端支撑于主跨拱肋分叉点；主拱系统共布置3道风撑，上端支撑于边跨拱肋，下端支撑于主跨分叉双片拱肋。

边跨钢拱肋共分为8个节段，分别为BL1～BL8，各分段均为矩形钢箱截面，材质为Q345qD，合龙段为BL8，合龙段的位置如图1所示。

图1 合龙段位置示意（BL8）

2 拱肋合龙段测量控制

拱肋合龙是全桥的关键，其测量精准与否直接关系到大桥整体是否安全。为此，必须仔细规划其测量方法和精度。

1）平面控制和测量基本要求：合龙段测量的平面控制网与拱肋的平面控制网相一致，高程系统也一样。为顺利完成合龙段的施工，其测量分2部分进行。其一，分别测量两侧拱肋安装及焊接完之后对应点之间的相对距离，为合龙段的安装提供准确的数据。其二，测量两侧拱肋在大桥坐标系中的绝对位置，减少瞄准误差。

2）拱肋绝对位置的观测：拱肋合龙段的观测点要更多、更细，观测点位均采用预拼装棱镜的坐标作为理论坐标。合龙段的安装必须根据两侧拱肋的测量数据（绝对位置和相对距离）、预拼装数据等进行综合考虑，决定安装的温度和时间，在合龙段上放置棱镜，计算出安装坐标。拱肋绝对位置的测量仅能反映拱肋的曲线和设计位置的偏差，对于合龙段的安装还是不够的，因此，还需要测量两侧拱肋在不同的观测条件下（温度、风力和阳光等）的相对位置。

3 边跨钢拱肋合龙时间的确定

合龙段吊装一般选择在气温较低时进行，然后随着气温的上升，在钢结构热膨胀的原理下，合龙段同两侧拱肋间距会逐渐减小，当达到设计尺寸时，安装定位马板，焊接锁定，完成合龙施工。为保证钢拱肋合龙段的顺利吊装，先对合龙端口进行精确检测，具体如下[1,2]：

1）合龙吊装前对合龙段空间距离进行24 h的连续跟踪测量，测量内容包括：合龙段尺寸，线形，顶、底板高程，上下游外腹板处高程，桥轴线偏移，并绘制温度曲线变化图。白天每2 h、夜间每3 h进行1次跟踪测量，连续24 h观测。

2）利用公式ΔL=拱长×10-5×Δ温度，算出拱长变化。

3）依据设计图纸主桥上部结构施工图设计总说明中的基准温度，并结合实测温度曲线，确定边跨钢拱肋合龙时间。根据现场测量情况，最低温度为28 ℃，最高温度为54 ℃，两者温差26 K，合龙间隙相差1.50～1.80 cm，变化量不大。经综合考虑，最后将合龙时间定于上午10：00，合龙温度定为37 ℃（焊缝预留按6～10 mm考虑）。

4 合龙段余量配切

合龙段在工厂制造时一般都留有余量，然后根据现场实际情况确定合龙段的拱肋长度。

合龙段余量配切选择在上午9：00～10：00，保证同吊装时间一致，配切分为以下几个步骤：

1）步骤一：复查。对已吊装、焊接完成的拱顶交汇段（JH1T）、边跨段（BL7）拱肋控制点坐标进行反复测量，确认达到监控要求。

2）步骤二：布置控制点。在边跨段（BL7）、拱顶交汇段（JH1T）及合龙段（BL8）环口位置布置控制点，详见图2。

图2 合龙段环口控制点布置

3）步骤三：测量。测量出边跨段（BL7）、拱顶交汇段（JH1T）环口部位相对应控制点之间的直线距离长度。

4）步骤四：画出余量线。合龙段（BL8）基准端环口为基准，先以顶底板控制点（D、B）之间的数据画出余量线，再以两侧腹板控制点数据画出腹板余量线。顶底腹板上的余量线应为闭合的四边形，如不闭合，则数据出现问题，需重新测量，再画线。

5）步骤五：切割余量。按余量线切割余量，余量切割时，同时将焊接坡口加工出来。

5 合龙段吊耳布置

合龙段拱肋采用AutoCAD软件建模，软件自动导出节段重心，然后根据重心位置利用弯矩平衡原理算出吊点位置及钢丝绳长度，布置吊装吊耳。吊耳布置如图3所示。

6 6 500 kN履带吊起吊

履带吊应严格按照方案要求的停靠位置、起吊半径、扒杆长度、吊装索具等进行操作，不得随意更改。

履带吊应在规定的温度下进行吊装，控制吊装节段坐标的基准是监控单位下发的监控指令，内部复查其控制点坐标，如与监控指令有误差，应及时联系监控单位，再次检验，保证控制点坐标的准确性。

合龙段初始摆放位置应保证环口对环口，顶、底、腹板外侧面应平齐。测量合龙段端口控制点坐标，进行微调。

连接履带吊吊钩与拱肋吊点，并调匀每个吊点的钢绞线，使得每个吊点及每根钢绞线受力基本均匀，然后开始缓慢提升。当节段脱离运梁车10 cm左右时，持荷10 min，对履带吊、吊点等作一次全面检查，一切正常后进行连续提升[3,4]。

7 马板临时固定

合龙段就位、微调，达到监控数据要求后，环口部位临时用马板固定，马板采用长80 cm、厚16 mm的钢板，在环口四周每50 cm设置1块。

根据现场温度变化对缝宽的影响，马板临时固定采取合龙段两侧面同时开焊固定，安排2批焊工同时操作。马板临时固定如图4所示。

图3 吊耳布置示意

图4 马板示意

8 结语

结合杭州市沿江公路运河二通道桥工程钢拱肋合龙施工实例，可以看出：钢拱肋合龙施工是整个钢箱拱桥安装中最关键、最重要、技术含量最高也最困难的部分，特别是由于焊接、温度、日照等众多因素的影响，使得给合龙段的安装带来较大困难。但是只要我们建立高精度的测量系统，严格控制合龙段的加工精度，合龙施工前做好充分的技术准备，合龙施工时严格按照设计及方案要求，困难也就迎刃而解了。所以像杭州市沿江公路运河二通道桥这种造型新颖又兼顾景观效果的市政桥梁也是未来桥梁建设发展的大方向。