空间异形钢管拱桥拼装方法

吴海军

中铁长安重工有限公司 陕西西安 710000

1 工程概况

1.1 主拱圈构造

渝黔线夜郎河特大桥钢管拱径性骨架主拱肋跨径370m，竖直平面内矢高为83.5m，矢跨比为1/4.43114。

主拱肋桁架横向变宽，宽度值由拱脚处8m过渡到拱顶截面的5m；拱肋高度h从拱脚处12.1m过渡到拱顶6.1m。每个直腹杆截面为矩形截面，B节点到20#节点（1-5节段）采用钢管作为支撑，21#节点到40#节点（6-10节段）采用4根角钢组合而成的工字形杆件作为支撑[1]。

1.2 拼装难点

拱肋线型为XY平面曲线与XZ平面曲线叠加的空间曲线，各控制点不在同一平面内；直腹杆沿着拱肋曲线的法线方向布置为发散状态[2]。

本桥主弦管单片的控制点不在同一平面内，为空间曲线，各控制点的精度控制为本桥制造的难点。本桥吊装单元节段之间的接口精度控制为制造的难点。由于节段尺寸很大，节段拼装支架及高空作业安全防护也为本桥制造的难点[3]。

1.3 拼装方法

为保证施工工期和拱肋线型，采用3+1节段连续试拼，拼装方式为卧拼法。

1.4 分段及重量

序号 尺寸（米） 单重（Kg） 数量 总重第一节段 21.6×13.0×9.0 126544.9 2+2 506179.6第二节段 26.7×12.3×8.8 142919.9 2+2 571679.6第三节段 24.2×11.5×8.3 130521.3 2+2 522085.2第四节段 22.2×10.6×8.0 114799.4 2+2 459197.6第五节段 22.0×9.8×7.6 112227.1 2+2 448908.4第六节段 18.9×9.1×7.3 104020 2+2 416080第七节段 21.9×8.5×6.9 95023 2+2 380092第八节段 21.9×7.9×6.6 86054.8 2+2 344219.2第九节段 19.0×7.5×6.4 87426.8 2+2 349707.2第十节段 17.6×7.2×6.2 81555.5 2+2 326222

2 拼装方案

本桥采用先拼装单侧桁片，再在双层支架上定位外侧、内侧桁片的拼装方式。

2.1 第一轮拼装

第一轮拼装为1-4节段拼装，单桁片之间采用平联钢管作为支撑，不另行设支架支撑。

2.1.1 单片拼装

①按施工图给的地样控制点放出地样，将同点号的控制点线连接起来（接口点不用连接）。

②安装各拼装支架。

③将检验合格的弦管单元吊至拼装支架上采用吊垂线的方式与地样控制点合样，各控制点偏差应小于3mm。将主弦管在支架上固定并安装接口临时匹配装置，检查各控制点处的高度。

④用全站仪打出腹管及平联管的定位点，然后根据支撑管与主弦之间的夹角确定支撑管在主弦上的定位点。

⑤安装直腹管。

⑥根据斜腹管与直腹管之间的相对关系，安装斜腹管。

2.1.2 平联拼装

由于平联管之间相互平行，可先在工厂内焊接成单桁片再安装到外侧单片上，焊接平联单桁片时需注意平联管的上下高差和截面十字线的角度。

平联管的上下高差可定位出沿拱肋方向的偏转角度，另一方向的角度则可由直腹管定出。因平联管与直腹管所组成的截面均为矩形截面，采用特制的直角卡板将直腹管与平联管临时连接即可。

平联管定位好后需焊接牢固，并安装其余的平联斜撑及内部支撑，以保证钢管撑的刚度。

2.1.3 安装内侧单片

内侧单片安装需分节段吊装，前一个节段吊装到位后，施工人员将其点焊固定才能吊装下一个节段的单片。

构件向下弦方向倾斜，需在上弦设置揽风将内侧单片拉住，焊接时需先焊接上弦侧焊缝，后焊接下弦处焊缝。由于焊接区域间距较大，建议采用可移动式脚手架作为焊接平台。

2.2 第二轮拼装

第二轮拼装为4-7节段拼装。其中4节段、5节段腹杆为钢管撑，6节段、7节段为工字形支撑。第6、7节段拼装采用双层支架支撑。

2.2.1 单片拼装

单片拼装与第一轮拼装流程一样，腹杆节点板定位见下图：

通过全站仪在主弦管上打出各腹杆的定位点，再根据腹杆与主弦管之间的角度，将腹杆与端部的节点板螺栓连接，卡入主弦管，使节点板通过平联定位点、定位点、腹杆定位点这3个控制点。

再根据腹杆节点板上的斜腹杆定位线安装斜腹杆；内侧单片拼装则只焊接腹杆节点板。

2.2.2 平联拼装

平联外侧端直接与外侧单片螺栓连接，内侧端则将平联节点板和平联拼接板连接，平联安装后需检查与腹杆的夹角是否为90度。

平联杆安装好后，在平联杆端部架设临时支撑，将平联斜杆放置在节点板处，待平联杆与内侧单片焊接后再固定焊接。

2.2.3 安装内侧单片

安装内侧单片之前，需将第6、7节段的支架加高支架加高的部分采用3米标准节段及内侧支架拼装而成，支架架设完成后将外侧单片一一吊装到位。

第3轮拼装与第6、7节段拼装类似。

3 支架的拆除

对于钢管撑的单层支架，将杆件吊走后可直接拆除。对于工字形撑的双层支架，由于杆件把支架包围住，则应先拆除杆件中部的单桁片支架，使杆件的重力作用在两端支架上，再将杆件稍微吊起，拆除前端支架，杆件再从前端平移脱离。