非对称系杆拱桥施工技术研究

洪 全，陈 亮，郭会国，徐 建

（天津城建设计院有限公司,天津市 3 00122）

非对称系杆拱桥施工技术研究

洪 全，陈 亮，郭会国，徐 建

（天津城建设计院有限公司,天津市 3 00122）

简要介绍了非对称系杆拱桥的工程概况、桥梁结构布置形式，同时根据桥梁结构形式和受力特点，对本桥空间截面钢拱肋加工技术、钢结构控制工艺和空间箱形钢拱肋安装工艺等桥梁施工技术进行了简要的论述。

空间拱轴线；三维放样技术；空间变截面钢拱；钢结构控制工艺；钢拱肋安装工艺；空间狭小

1 概 述

九沙大道跨运河二通道桥梁及接线工程位于杭州市下沙开发区中心区，建成后将与西端东湖快速路相接，成为区内一条重要的东西向主干路，连通九堡居住中心和下沙新城，同时也是下沙经济技术开发区内部的一条重要的城市主干道。

桥梁由西侧引桥、主桥及东侧引桥三部分组成。桥梁修筑起点桩号为K0+074.790，修筑终点桩号为K0+464.450，总长389.66 m。桥梁工程总面积为16 036 m2。

主桥采用新颖独特的全钢拱桥结构，跨径布置为30 m+95 m+20 m，全长145 m，全宽42～50.0 m，主桥工程面积为6 754 m2。主桥桥型为三跨连续无推力拱桥，采用非对称空间拱轴线系杆拱桥结构，桥梁方案鸟瞰效果图如图1所示。

图1 桥梁方案鸟瞰效果图

2 桥梁结构布置

主桥桥型为三跨连续无推力系杆拱桥，西侧拱脚伸入下部基础形成刚性连接，并辅以斜撑和拉杆，以消减主梁内力和相邻拱脚的水平力，为中承式拱桥的结构形式；东侧拱脚和桥面梁体刚接，并在主梁下设置顺桥向滑动支座释放拱桥水平力，为下承式拱桥的结构形式，桥型布置立面图如图2所示。从立面看，桥梁一端为中承式结构形式，一端为下承式结构形式，是新型城市景观拱桥结构体系的一种创新。

桥面系采用纵横梁结构体系，全桥设4道主纵梁，截面形式为倒梯形箱梁。横梁顺桥向布置以2.5 m为基本间距。在主桥端部、拱梁连接及主桥连接楼梯等部位横梁为箱形截面并相应加强。

中跨拱由3道独立的拱组成，中拱位于中央分隔带、边拱位于机动车道与非机动车道之间，钢箱拱肋采用三维曲线造型。

中跨拱轴线距梁体最高约9.0 m,矢跨比约1/9，采用倒梯形箱形截面。边跨拱轴线距梁体最高为15.75 m，矢跨比约1/5.25，在跨中位置采用2道分离的带有圆弧形顶（底）板的小箱形截面；在接近钢箱梁或拱脚的位置采用一道整体的带有圆弧形顶底板的大箱形截面。2条分离的边拱在吊杆位置，采用箱形钢构件连接。

全桥共4道索面，分别位于中央的中拱和两侧的边拱下方。吊杆顺桥向间距5m，与梁体横梁位置对应，中拱每个索面12根吊杆，边拱每个索面12根吊杆，全桥共计48根吊杆，桥型布置横断面图如图3所示。

3 非对称系杆拱桥施工关键技术

3.1 空间变截面钢拱肋加工

本桥边拱结构为空间异形结构，边拱肋既弯曲又扭曲，截面为渐变异形截面，结构形式非常复杂，加工难度非常大。加工是采用了先进的三维放样技术和三维展开图技术，根据设计给定的拱中线和断面形式、预拱度值完全模拟现场加工形式，绘制出三维加工模型。所有横隔板的下料尺寸全部在模型中测量完成，弯曲扭曲的顶板、底板、腹板下料尺寸都是通过模型板件制作展开图完成下料图，保证了下料图纸的尺寸精确。

图2 桥型布置立面图

图3 桥型布置横断面图

在组装及焊接过程中，对于钢构件发生形变的部位可采用火焰法矫正，在对称构架中轴面或中性面进行矫正时，相邻不同刚性的构件，应先矫正刚性大的构件。火焰矫正时材料的被加热温度约为850℃（Q345qD钢材），冷却时不可用水激冷。热加工时应在赤热状态（900～1 000℃）下进行，温度下降到800℃之前结束加工，避开蓝脆区（200～400℃）。矫正时不允许使用铁锤直接锤击矫正面，经常校对尺寸，确定修正值。

钢拱段分段加工完成后在工厂内进行整体预拼装，中拱厂内预拼装照片如图4所示。预拼装时在工厂内以钢板及型钢搭设起预拼装胎架，模拟安装现场，每段钢拱放到工装胎上后检查拱肋构件表面是否与预拼胎架紧密贴合，使用水准仪测量拱肋线形，根据每节段的坐标值对接口位置进行调整，去除加工余量，接口调整到理论位置和尺寸后进行下一段预拼装，直至整条钢拱拼装完成。

3.2 钢结构控制工艺

图4 中拱厂内预拼装照片

钢结构控制工艺在本桥钢结构施工中尤为重要，钢结构部件因多采用厚板而增加了施工难度，为保证施工质量，相应的控制工艺也深入贯穿在钢结构的加工制作、现场安装、检测试验等工作环节之中。

在钢结构加工制作中，主要采用了气割前清洁构件表面、气割时板材割缝悬空、气割时利用火焰合适位置和热裂纹问题及控制工艺、冷裂纹问题及控制工艺等技术。在钢结构现场安装中，主要采用了安装前基础定位、安装前钢构件检查、安装过程中温差校正等技术手段加强安装控制。

钢结构安装校正时，在结构形式相对简单的钢结构部件安装入位后应及时安装相连构件或其他支撑构件，组成相对稳定的空间单元体系，以减少温差产生的位移影响。

3.3 空间箱形钢拱肋安装工艺

本桥钢拱箱为三维空间结构，截面为变截面，焊接板件厚度较大，空间狭小，在加工制作和现场安装两方面都是比较困难的。

根据本桥的结构形式和受力特点，桥梁拱和梁的总体安装顺序，从两侧往跨中安装的工艺，中间段的梁和拱作为合拢段。详细的安装工艺流程如下：安装7#墩拱脚（边拱1、2段）→安装斜撑下半部分→安装左幅边拱3、4、5段→安装左幅边纵梁和中纵梁→安装左幅横梁和桥面板→安装左幅边拱6～9段→安装右幅中纵梁和中纵梁之间的横梁→安装中拱和左幅风撑→安装右幅边纵梁、右幅横梁和桥面板→安装右幅边拱和风撑→安装桥面两侧的悬臂横梁和桥面板→安装吊杆→安装钢纵梁下部拉杆→完成桥梁体系转换。结构体系转换完成后桥梁照片如图5所示。

本桥拱肋安装工艺的重点在拱脚安装定位、安装支架布置、吊装安装、拱段定位测量与调整、安装过程监控和现场焊接。

图5 结构体系转换完成后桥梁照片

4 结语

本桥结构新颖，为三跨连续无推力系杆拱桥，一端拱肋为中承式拱桥结构形式，一端拱肋为下承式拱桥结构形式，即一端拱脚为固定约束方式，另一端拱脚为简支滑动约束方式，是新型城市景观拱桥结构体系的一种创新。

本文根据桥梁结构形式和受力特点，对桥梁空间截面钢拱肋加工技术、钢结构控制工艺和空间箱形钢拱肋安装工艺等桥梁施工技术进行了简要的论述，为类似结构的桥梁施工提供了可供借鉴的施工经验。

图5 项目实景

与一般的平板、无梁楼板等相比，密肋楼盖结构的刚度大、变形小、抗震性能好，对临江侧外墙作为防洪墙的支承作用更可靠。密肋楼盖结构施工采用定型的模壳作为模板，在楼板底模铺好后，直接安放模壳，经调整、固定，再绑扎肋梁钢筋，浇筑完混凝土后模壳也无需拆除。可有效提高施工进度，满足防洪结构要在一个枯水期内完成的要求。

本次通过密肋楼盖结构应用表明，该结构型式对大空间，大荷载的公共建筑具有很好的适应性，并能满足防洪结构对于安全稳定性及施工工期的要求。

U448.22+5

B

1009-7716（2017）01-0107-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.031

2016-10-19

洪全（1979-），男，广东阳春人，高级工程师，从事桥梁工程设计工作。