钢管拱拱肋吊装施工中，多扣索悬拼和少扣索悬拼的研究

李 豪

（四川路桥华东建设有限责任公司， 四川 成都 610200）

拱桥拱肋在吊装施工中，扣挂系统是一个非常重要的临时施工结构。它是拱肋合拢前最主要的承力结构，保证了悬臂拱肋的结构稳定，并且通过索力的调整和分配，达到拱肋所需线型，进而实现拱肋的无应力合拢，保证后续施工的顺利进行。

而以往拱肋的扣挂系统的设计，几乎都为一节段一组扣索的方式来进行设计。要满足拱肋的无应力合龙的要求，只需要合拢节段两边的弯矩、剪力、轴力都为零既可达到，而要使合拢点内力为零，理论上来讲，只需要不少于两组扣挂索既可完成。鉴于此，本文就扣索组数上的选择来做出对比分析，证明多节段少扣索的扣挂索系统在拱肋吊装施工中的可行性。

1 工程概况

G4216线仁寿经沐川至屏山新市（含马边支线）段高速公路犍为岷江特大桥桥址位于犍为县县城下游，大桥需跨越岷江和马边河，桥梁全长 2782.6 米。跨越岷江主桥采用中承式钢管混凝土拱桥，拱桥长 457.6 米，主跨 400 米，该拱桥桥位呈 E～W 向展布，与岷江正交，单边为7个节段，最大节段重151.99t。

2 扣挂索系统设计

2.1 扣挂系统设计总体介绍

扣索、背索张拉端锚箱布置于索塔顶部，背索锚碇布置于索塔后方209m处；每组扣索索力的大小通过满足设计安装线性来确定，每组背索索力通过控制索塔塔顶顺向位移满足设计规范来确定。拱肋锚固端布置在节点处，扣、锚索均采用Φj15.24（Rby=1860MPa）钢绞线。扣、背索塔端采用群锚体系。扣、背索钢绞线按对应的扣、背索的施工期间最大索力进行控制设计。

扣挂索设计采用两种方式设计，一种为从二节段开始一节段对应一组扣索，即需设计6组扣索；另一种为从三节段开始隔一节段一组扣索，即3节段、5节段、7节段各一组扣背索，共需要3组扣索。

2.2 塔上锚固设计

锚箱由扣索张拉端箱体、背索张拉端箱体、锚梁三部分组成。

2.3 拱肋扣点设计

拱上扣锚结构主要由两部分组成：P锚、耳板及加劲肋。

2.4 设计计算方式

采用有限元计算软件midas进行拱肋吊装施工过程中的扣挂索悬模拟计算。模型如图1所示。

图1 两种扣索模型

3 扣挂系统施工

3.1 多扣索施工和少扣索施工工艺流程

多扣索流程：索塔基础及拱座施工→压塔索施工压塔索系统安装→对称吊装第一到第二节段拱肋→布置张拉扣背索2#→对称吊装第三节段拱肋→布置张拉扣背索3#→对称吊装第四节段拱肋→布置张拉扣背索4#→对称吊装第五节段拱肋→布置张拉扣背索5#→对称吊装第六节段拱肋→布置张拉扣背索6#→对称吊装第七节段拱肋→布置张拉扣背索7#→吊装合龙段。

少扣索流程：索塔基础及拱座施工→压塔索施工压塔索系统安装→对称吊装第一到第三节段拱肋→布置张拉扣背索3#→对称吊装第四节段拱肋、第五节段拱肋→布置张拉扣背索5#→对称吊装第六节段拱肋、第七节段拱肋→布置张拉扣背索7#→吊装合龙段

4 多扣索悬拼与少扣索悬拼的对比

4.1 索力

根据线型控制以及索塔偏位控制后，两种方式确定的索力如下表一所示：

表一：少扣索和多扣索的索力情况：

小结：从表中索力可以看出少扣索的单根索力比多扣索的单根索力大，但是多扣索比少扣索最大总索力大了 300t。少扣索悬拼的单组索要比多扣索悬拼的单组索承受多一节段的自重，所以少扣索悬拼的单根索力会比多扣索悬拼的单根索力要大；而在保证拱肋同样线型的前提下，多扣索比少扣索提供了更多的弹性支撑，对拱肋线型的形成提供了更多的贡献，导致多扣索悬拼时总索力会更大。

4.2 工程量

少扣索系统和多扣索系统的工程数量表统计及对比如表二所示：

表二：少扣索和多扣索的钢绞线用量情况：

小结：从两套系统工程量的对比中可以看出，少扣索的扣索的钢绞线总量比多扣索扣索的钢绞线总量少11t左右，而少扣索的背索的钢绞线总量比多扣索背索的钢绞线总量少3t左右，所以少扣索系统的钢绞线总量比多扣索系统的钢绞线总量少15t左右。

4.3 线型

少扣索系统和多扣索系统最终线型如图2所示：

图2 线型对比（前为多扣索后为少扣索）

小结：从多扣索系统和少扣索系统的线型可以看出，多扣索系统所调整出的线型曲线更加圆滑流畅；而少扣索系统调整出的线型成波浪型。这是因为少扣索系统相对于多扣索系统扣点更少，支撑点就更少，在拱肋没有扣点的位置，拱肋在自重的作用下会下陷。多扣索系统调整出的拱肋线型相对于安装线型（拱肋不加工线型）最大变形为1.1cm，而少扣索系统调整出的拱肋线型相对于安装线型最大变形为4.06cm。

5 结语

从上文多扣索系统和少扣索系统的对比分析，可以看出少扣索系统的施工步骤更少，工期可以大大的缩短，并且的少扣索系统的总索力更小，相应的钢绞线用量就更少，更加节约成本；虽然多扣索系统能够得到更好的拱肋线型，但是拱肋吊装整体线型控制并不是绝对的控制量，关键式在于能实现拱肋的无应力合拢，少扣索系统虽然线型不如多扣索系统调整出的线型，但是也能满足工程需要的精度，并且能实现拱肋的无应力合拢的目的。综上所述，从施工工期、成本、施工效果上来综合评价，少扣索系统是可行的并且值得推广的。