下承式尼尔森体系钢管混凝土拱桥施工安装技术

徐锦良

(北京市公联公路联络线有限责任公司，北京 100161)

1 工程概况

本工程原有的两座框架桥分别为6.5～9～6.5 m三孔、6.8～8～6.8 m三孔钢筋混凝土框架结构。建于1981年，现已使用37年。两座桥改造后的下部结构及上部结构完全一致。采用1～56 m双线简支拱桥，全桥长68.31 m。双线T型桥台，基础采用桩基础。主梁为梁拱组合体系结构，线路两侧各对称设置一道边纵梁，纵梁横截面为矩形截面，纵梁间由桥面板进行连接。拱管为钢管结构，双拱管体系。本工程中尼尔森简支钢拱下锚板、钢拱肋、刚性斜吊杆安装精准安装是工程的难点，本文针对尼尔森体系刚性斜吊杆安装过程中精度控制难度大的问题，从加工制作开始探索出一套成熟的刚拱肋刚性斜吊杆安装技术，保证了施工质量，缩短了工期，降低了成本。

2 精准安装控制技术

2.1 钢拱肋制作技术

刚拱肋刚性斜吊杆简支拱桥施工的关键在于确保每片受力拱体系的拱肋、上锚固板、下锚固板及刚性斜吊杆的轴线处于同一平面上，这就需要从拱肋、锚固板制作，下锚板安装，拱肋预埋段安装，其余拱肋安装，吊杆安装这些众多环节共同控制。

钢结构制作前需深化设计图纸，画出制作轴线，工厂制作过程中严格把控每一段拱肋，每一个下锚固板，每个吊杆按照设计轴线制作。

构件进厂后组织技术人员对所有构件进行结构尺寸复测，发现与设计不符的点位及时与厂家沟通改正。

刚拱肋及下锚固板安装前，先建立精确的平面坐标系，将拟安装的构件轴线点准确画在平面图中，每次刚拱肋及下锚固板安装均采用全站仪精确放线并采用有效支架固定。

2.2 拱肋安装技术

(1)预埋段拱肋安装

首先采用支架法进行初步稳固，然后利用四个控制点三维坐标定位拱肋空间位置，定位完毕后在拱肋下部与支架横梁相接处焊接限位钢筋防止倾斜的GL1向下滑动，同时在支架横梁上紧贴刚拱肋两侧焊接限位工字钢，防止GL1横向移动。通过这种方法达到精准控制的目的。

预埋段拱肋(下文简称GL1)设置工字钢支架对其进行固定，支架搭设在主梁底模上，采用I28a工字钢作为受力支柱和横杆，采用I12工字钢作为拱肋限位立杆。立柱上下两端分别焊接一片400 mm×400 mm×16 mm钢板。支架所有构件的尺寸均预先计算准确并按照方案中的位置安放。

(2)其余拱肋安装

其余拱肋安装控制采用相似的方法，通过设置一种附带标高和平面限位装置的支架控制拱肋的空间位置。

精度控制的关键点为线形(标高)控制和“轴面(位置)控制”，线形控制是通过设置支架及限位垫块对拱肋标高进行控制来实现；“轴面控制”首先是确保下锚固板精准对位设计轴面，然后以本片拱肋体系的下锚固板轴面作为基准轴面，利用经纬仪或全站仪定位对应拱肋及上锚固板轴面，达到精确控制的目的。

①标高控制：吊车起吊待安装拱肋置于临时支架上，用水准仪测量，分别控制本节段拱肋下管口与上一节拱肋的上管口对准，本节段拱肋上管口标高与安装标高一致，完成标高控制后，在拱肋上、下管口的下方安放支撑小工字钢临时支垫。

②“轴面控制”：经纬仪架设在下锚固板轴线上，控制待安装拱肋上的下锚固板轴线点与下锚固板轴线一致。完成轴向控制后在待安装拱肋两侧焊接定位工字钢永久固定刚拱肋。

3 控制安装过程

(1)刚拱肋拼装架设前，应对桥墩轴线、高程、中线及跨距等进行复测，偏差在规范允许范围内方可架设，首先在桥面上放出桥梁中心线、拱肋轴线投影和拱脚临时支架立柱中心点的位置，确认临时支架的预埋板位置无误后，利用80 t汽车吊安装1#～3#拱肋临时支架。最远回转半径20 m杆长选用24 m额定起重量为4.5 t重量为2.6 t满足吊装要求。

(2)采用80 t汽车吊吊装拱肋GL2。吊装前首先将拱脚GL1接口位置上的1个点作为测量控制点，然后利用全站仪、吊锤等工具对GL1的接口位置、高度、轴线等进行复测，确认无误后，利用80 t汽车吊将拱肋GL2吊装至1#、2#临时支架上，根据两肋间距、跨间距离、拱轴线坐标将拱肋GL2就位，并精确测量吊杆位置，确认无误后，临时连接GL1与GL2拱肋节段，并用临时支撑将两跨GL2拱肋连接起来。吊装回转半径6 m，杆长选用18 m，额定起重量为34.3 t，构件重量为11.6 t，满足吊装要求。

(3)采用同样方法吊装拱肋GL3。吊装回转半径13 m，杆长选用24 m，额定起重量为12.5 t，构件重量为9.3 t，满足吊装要求。

(4)在温度相对稳定的条件下，测量合拢段GL4间距，并配切拱段，之后吊装合拢段GL4。在两肋间距、跨间距离、拱轴线坐标符合设计要求的条件下，焊接全桥拱段。

(5)焊接完成后，报验，探伤，监测合格后，浇灌混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，拆除临时支架，安装吊杆，吊杆均分为两节进行安装，采用汽车吊散装即可。

3 结 语

薄桥面板槽型梁与尼尔森体系钢管混凝土拱肋刚性斜吊杆相结合的简支拱结构在工程中得到成功应用，本文主要成果如下：

(1)基于尼尔森拱的特殊结构形式，针对性提出尼尔森体系上下锚固板、刚拱肋、刚性斜吊杆结构安装的“轴面控制”理论与方法，并成功进行了实践应用与验证。

(2)提出并验证尼尔森体系上、下锚固板，刚拱肋，刚性斜吊杆安装控制最大允许误差为1 mm。