CN104562936B - 一种连续系杆钢管拱桥施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种桥梁施工方法，具体为一种连续系杆钢管拱桥施工方法，解决现有支架法存在施工周期长、安全隐患大、施工难度大等问题，包括钢管拱拼装支架施工；钢管拱分阶段加工、吊装至拼装支架上；安装临时拱座支架和对拉钢绞线、使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；钢管拱由拼拱支架支撑转变为临时拱座支架支撑，整体拆除拼装支架；安装钢管拱纵移顶推系统进行前移；顶推就位后进行钢管拱焊接，解决了钢管拱拼装完后，顶推距离远，要跨越既有铁路、公路，安全风险较大的难题；解决了拱脚安装精度问题，保证整个钢管拱的线性与设计一致，最终保证钢管拱的受力状态与设计状态一致；三是使得梁体受力状态与设计一致，最终保证了施工质量。

Description

一种连续系杆钢管拱桥施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁施工方法，具体为一种连续系杆钢管拱桥施工方法。

背景技术

在铁路特大桥连续系杆拱桥施工过程中，经常会遇到预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱的组合结构，或是梁跨较多或是跨既有线路、河流的客专连续钢管拱桥施工工况，对于此类钢管拱施工，桥梁安装方法有支架法、悬臂法、顶推法、转体法等，当采用支架法安装该钢管拱桥时，首先做出拱桥线形的拼装支架，再采用吊装设备分段安装，然后采用焊接设备焊接成整体，其中拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均需要在连续梁梁体上部施工作业，但是梁体下方为正在运营的铁路，施工过程中的安全风险很大，一个小小的焊条头也许就会造成一起严重的铁路安全事故，而且按照施工工期来分析，从拼装支架到钢管拱安装段最后焊接完毕，再拆除拼装支架，整个施工过程最快需要1-1.5个月的时间，并且是连续作业。更重要的是，在上跨高速公路及铁路进行施工，如想保证施工安全需要采取一系列安全措施，吊车在桥上进行吊装作业时，需设专职防护人员进行监护，发现吊装过程中构件接近桥梁边沿时立即进行制止，桥边做封闭防护栏杆。为了保证施工安全，与公路管理部门事先联系，办理相关手续，按公路要求设置路标、警戒线、导路装置；吊装作业时间，当防护员发现有汽车或火车通过时，需立即通知现场负责人；现场负责人根据实际情况指挥吊车提前暂停作业或顺延作业时间；拆除现场必须设警戒区域，张挂醒目的警戒标志。警戒区域内严禁非操作人员通行或在支架，如遇强风、雨、雪等特殊气候，不应进行支架的拆除。如果为保证铁路运营安全，选择点内施工或者列车间隙施工，所需的施工周期将会更长，同时也增加了局内各站段的施工配合工作，以及相关的财力物力的支出。

总之，支架法对既有线的正常运营影响时间长，需要的天窗点作业次数多，施工周期长，安全隐患大，一旦发生铁路安全事故，对铁路运营、对社会将造成不可弥补的损失，造成恶劣的影响，容易引发社会影响比较大的群死群伤事故，可能发生因管理不到位导致的道路拥堵，高空坠落砸伤车辆及人身伤害事故，安全施工压力较大。

发明内容

本发明为了解决现有钢管拱桥施工采用支架法等存在施工周期长、安全隐患大、施工难度较大等问题，提供一种连续系杆钢管拱桥施工方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种连续系杆钢管拱桥施工方法，包括以下步骤：

步骤一、先进行钢管拱拼装支架基础施工，然后利用桥上汽车吊将拼装支架立柱接长至设计标高，并随着拼装支架立柱的接高及时焊接纵桥向与横桥向立柱之间的桁架式连接系，然后安装拼装支架顶分配梁、垫梁、横梁、鞍座及调节钢管拱位置用的横向千斤顶、竖向千斤顶，在安装拼拱支架的同时，需进行临时拱座支架、抱箍及纵移台车的安装，对纵移台车两侧进行纵向临时锁定；最后进行纵桥向压重贝雷梁的安装，安装时间隔搭设临时支承；步骤二、首先将钢管拱分节段在工厂加工，运输至施工现场后拼装成两个拱脚预埋段、两个调节段以及若干大节段，吊装采用汽车吊机位于桥面上抬吊的作业方式，每跨拱均同时从中间向两边，左右对称抬吊钢管拱大节段，将钢管拱大节段吊至拼装支架上固定，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，同时将拱肋与钢管拱纵移顶推系统连接，安装时先吊装拱脚段，然后由拱脚向跨中逐段拼装至合拢段，对吊装到位的拱肋进行调整焊接；钢管拱拼装完成后，在钢管拱吊杆位置处利用钢丝绳将压重贝雷梁吊挂在钢管拱上； 步骤三：安装临时拱座支架和对拉钢绞线作为拱肋临时系杆，对拉钢绞线通过张拉锚具与两端的临时拱座支架连接，并将钢管拱吊杆安装至设计位置，将其下端摆放在压重贝雷梁上，在钢绞线预拉前解除一侧纵移台车的纵向临时锁定，然后将对拉钢绞线张拉至设计吨位，使临时拱座支架预紧，使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；步骤四：对拉钢绞线张拉完成后，解除另一侧纵移台车纵向临时锁定，利用竖向千斤顶在纵移台车下方起顶，竖向千斤顶下方设置四氟板及不锈钢板，竖向千斤顶顶起高度以能拆除拼装支架顶鞍座及底抄垫钢板为宜，竖向千斤顶起顶到位后，拆除鞍座及底抄垫钢板，竖向千斤顶落顶，钢管拱由拼拱支架支撑转变为临时拱座支架支撑，整体拆除拼装支架，吊装至桥面；步骤五：安装钢管拱纵移顶推系统，顶推纵移台车并带动临时拱座支架及钢管拱前移，顶推设备布置在走行前方的四组走行轮箱上，顶推过程中四台长行程千斤顶顶需保持同步，使走行轮箱走行速度一致；步骤六：钢管拱顶推就位后利用竖向千斤顶将钢管拱竖向起顶精确对位，然后落顶，钢管拱重新支撑于纵移台车，拱肋纵向位移利用对拉钢绞线与纵向千斤顶修正，横向位移利用横向千斤顶修正，钢管拱修正到位后将调节段与拱脚预埋段、顶推拱肋以加劲板临时焊接锁定，然后进行钢管拱永久焊接，完成整个钢管拱安装。

本发明的另一种优选方案，若干钢管拱大节段吊装时的具体方法，是利用汽车吊机先将中间段钢管拱抬吊至中间两排拼装支架立柱顶横梁的拼拱鞍座上，然后利用鞍座下横、竖向千斤顶调整钢管拱拱肋横向位置与竖向位置标高，然后吊装两侧第二节、第三节钢管拱，将第二节钢管拱与第一节钢管拱通过鞍座下千斤顶精确对位后，进行临时连接锁定，临时连接锁定采用加劲板与上一节拱肋进行焊接牢固，安装第三节钢管拱拱肋时，将拱肋与抱箍下半部分焊接牢固，然后安装抱箍上半部分，上、 下两部分抱箍之间要塞垫橡胶板，最后利用螺栓将上、下抱箍拧紧，使抱箍抱紧拱肋，以此类推，完成所有钢管拱大节段之间的拼装，拼装过程中具备焊接钢管拱 K 撑和一字撑条件时及时安装。

本发明的另一种优选方案，钢管拱顶推到位后，拱脚的施工步骤为拱脚在主梁施工完成后立模浇筑，主梁零号块施工时预埋拱脚钢筋及角钢劲性骨架预埋钢板，预埋拱脚钢筋中套子筋在钢管拱预埋段安装处设置成上开口状，拼装支架安装到位后利用桥上吊机吊装拱脚内钢管拱拱脚预埋段，使其支撑于角钢劲性骨架之上，并调整钢管拱的标高及位置，拱脚分两次进行浇筑，第一次浇筑高度以钢管拱纵移顶推时临时拱座支架能够通过为止，当钢管拱安装到位后将剩余部分拱脚钢筋绑扎完毕，进行第二次浇筑。

本发明的另一种优选方案，钢管拱进行顶推滑移过程防风及临时停止时锚固措施包括当风力大于 6 级时，需停止纵移作业，设置风缆将拱肋及钢管拱纵移顶推系统锚固牢靠；将走行轮箱纵桥向利用止轮器将走行轮与钢轨间抄垫死，止轮器与轨道预埋钢板焊接，并利用导链将支承贝雷梁横桥向两端与梁体预埋钢筋进行拉紧锚固；在钢管拱吊杆处利用钢丝绳将钢管拱肋与连续梁对应的吊点横梁预留孔进行锚固，锚固后利用导链收紧。

本发明的另一种优选方案，钢管拱在安装过程中的线性控制方法：

（1）在拼装支架顶节拆除后，每肋钢管拱两端均有向外延伸的张力，每肋钢管拱提前采用钢绞线承受其水平拉力，每个拱肋使用上、下两束钢绞线进行对拉；（2）临时拱座支架对拉钢绞线及压重贝雷梁安装完成后，采用4台200t千斤顶，两端同步、对称张拉拱脚对拉钢绞线，张拉时分五级10%，20%，50%，80%，100%缓慢进行，直至张拉至设计吨位；（3）临时拱座支架张拉过程中，采用全站仪全过程测量监控拱脚的位移变化，并通过拱肋的应力应变来监控钢管拱肋的应力变化情况；在体系转换过程中，钢管拱的全部重量均转换为临时拱座支架的压重贝雷梁来承受，在压重贝雷梁悬臂端设置应力应变监控片，随时监控压重贝雷梁的应力变化情况和变形情况；（4）临时拱座支架张拉完成后，逐步拆除安装用拼装鞍座，在落架过程中同时观察临时拱座支架水平位移，此时临时拱座支架将向外张移，如果钢管拱理论线型误差较大，则通过再次张拉对拉钢绞线来控制钢管拱的拱脚坐标，调节拱肋整体线形。

本发明的另一种优选方案，钢管拱纵移顶推系统结构包含沿钢管拱纵桥向布置的顶推纵移轨道构件、对称分布在钢管拱两端的左顶推支撑组件和右顶推支撑组件以及设置在左、右顶推支撑组件之间的压重贝雷梁和对拉钢绞线，其中顶推纵移轨道构件包括四台长行程千斤顶、与每台长行程千斤顶连接的夹轨器、轨道基础以及通过预埋钢板锚固在轨道基础上的两组平行设置的滑移轨道，每组滑移轨道由两条钢轨组成，每组滑移轨道两端、并且位于左、右顶推组件下方分别安装纵移台车及其四组走行轮箱，每条钢轨上沿纵桥向方向安装两组走行轮箱，两组走行轮箱之间通过连接桁架梁连接，位于走行前方的四组走行轮箱与四台长行程千斤顶连接；左顶推支撑组件和右顶推支撑组件均包括沿横桥向方向架设于纵移台车上方的连接桁架以及固定在连接桁架上的支承贝雷梁，支承贝雷梁两端对称固定有临时拱座支架，临时拱座支架通过U型抱箍与钢管拱上下拱肋固结。

当采用本发明所述顶推法安装钢管拱桥时，拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均在拼装厂内完成，第一不涉及铁路的正常运营，第二、不涉及公路通行，第三可以连续施工作业，缩短工期，在钢管拱桥安装完毕后，根据批准的铁路施工计划，在1个施工点内即可完成一跨拱桥的顶推作业。按照施工工期来分析，从拼装支架到钢管拱安装段最后焊接完毕，再拆除拼装支架，整个施工过程最快需要1-1.5个月的时间，更重要的是该方法解决了顶推法施工中的三个难点，一是解决了钢管拱拼装完成后，从大里程顶推至设计位置，顶推距离较远，且要跨越既有铁路、公路，安全风险较大的难题；二是解决了拱脚安装精度的问题，保证了整个钢管拱的线性与设计一致， 最终保证了钢管拱的受力状态与设计状态一致；三是解决了钢管拱线性控制的难题，使得梁体受力状态与设计一致，最终保证了施工质量，为梁跨较多或者是跨既有线路、河流的客专连续钢管拱桥施工提供了很好的借鉴意义，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤一示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤二示意图；

图4为图3的侧视图；

图5本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤三示意图；

图6为图5的侧视图；

图7本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤四示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为图8中A的局部放大图；

图10本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤五示意图；

图11为图10的侧视图；

图12本发明钢管拱拼装及整体纵移步骤六示意图；

图13为图12的侧视图；

图14为本发明钢管拱纵移顶推系统示意图；

图15为图14的1-1剖视图；

图16为图14的2-2剖视图；

图17为本发明走行轮箱及轨道布置结构示意图；

图18为图17的3-4剖视图；

图19为本发明临时拱座处的临时锚固结构示意图；

图20为本发明钢管拱纵移到位后千斤顶的布置示意图；

图中：1-压重贝雷梁；2-对拉钢绞线；3-长行程千斤顶；4-夹轨器；5-轨道基础；6-预埋钢板；7-钢轨；8-纵移台车；9-走行轮箱；10-连接桁架梁；11-连接桁架；12-支承贝雷梁；13-临时拱座支架；14-拱肋；15-钢丝绳；16-汽车吊；17-拼装支架；18-临时支承；19-拱脚预埋段；20-调节段；21-横向千斤顶；22-竖向千斤顶；23-四氟板；24-不锈钢板；25-底抄垫钢板；26-风缆；27-导链；28-抱箍；29-钢管拱；30-主桥箱梁；31-引桥箱梁。

具体实施方式

以下结合工程实例对本发明做进一步阐述，但并不用来限定本发明。

1、工程概况：新建大同至西安铁路工程（74.9+148+128+148+74.9）m 无砟轨道连续梁拱桥为预应力混凝土连续梁与钢管混凝土拱组合结构。本桥位于太原市阳曲镇，依次上跨原太高速公路、208 国道、北同蒲铁路。主梁顶宽一般段 15.8m；边支点处考虑与邻跨标准梁相接顶宽线性变化为 12.0m； 顶板厚 0.45m，中支点附近顶板加厚为 0.65m，边支点处局部顶板加厚为 0.65m；主梁 共设14道横隔板，边支点横隔板厚 1.5m 共 2 个；中支点横隔板厚 4.0m 共 4 个；0号块横隔板厚 0.4m 共 8 块，所有横隔板均设过人孔。箱梁于各吊杆处设置吊点横梁，吊 点横梁高 2.0m，板厚 0.4m，全桥共设 51 道吊点横梁。

拱肋采用钢管混凝土结构，次边跨计算跨度 L=148.0m，设计矢高 f=29.6m，矢跨比 f/L=1:5，拱轴线采用二次抛物线；中跨计算跨度 L=128.0m，设计矢高 f=25.6m，矢跨比f/L=1:5，拱轴线采用二次抛物线。拱肋采用等高度哑铃形截面，拱肋截面高度为3.0m， 拱肋弦管采用Φ1.0m×16mm 钢管。弦管之间用 16mm 的缀板连接，两榀拱肋横桥向中 心距14.0m，拱肋弦管及缀板内填充 C50 微膨胀混凝土。

每孔拱肋两榀拱肋之间共设 7 道横撑，其中拱顶设置一道一字撑，两边对称布置三 道 K 撑。一字撑和 K 撑的横撑采用Φ1.2m×12mm 钢管，斜撑采用Φ0.8m×12mm 钢管。 次边跨吊杆顺桥向间距 7.4m，中跨吊杆顺桥向间距 6.4m，全桥全设 51 组吊杆。吊杆采用 PES(DF)7-91型低应力防腐拉索（平行钢丝束），外套复合不锈钢管，配套使用LZM7-91 型冷铸墩头锚。吊杆上端置于拱肋内部，下端锚于吊点横梁，吊杆张拉端设在梁侧。

单个次边跨（148m 跨）钢管拱肋重 507.9t，合计两跨；中跨（128m 跨）钢管拱重458.4t，合计一跨。 拱肋节段在工厂制作，为便于运输，根据施工需要划分拼装节段最大水平长度不大于 15m，拱肋节段接头避开吊杆孔位。

2、方案比对

本发明所述施工方法的优越性

按照钢管拱桥施工工艺区分，桥梁安装方法有：支架法、悬臂法、顶推法、转体法等，根据本桥特性可选择支架法和顶推法，但综合考虑施工安全与工期、经济投入与社会效益等因素，本桥最终确定采用本发明所述的顶推法施工。详细分析如下：

钢管拱桥的施工首先做出拱桥线形的拼装支架，再采用吊装设备分段安装，然后采用焊接设备焊接成整体。

（1）施工安全与工期

当采用支架法安装该钢管拱桥时，拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均需要在连续梁梁体上部施工作业，但是梁体下方为正在运营的北同蒲铁路，施工过程中的安全风险很大，一个小小的焊条头也许就会造成一起严重的铁路安全事故。

按照施工工期来分析，从拼装支架到钢管拱安装段最后焊接完毕，再拆除拼装支架，整个施工过程最快需要1-1.5个月的时间，并且是连续作业，如果为保证铁路运营安全，选择点内施工或者列车间隙施工，所需的施工周期将会更长。同时也增加了局内各站段的施工配合工作，以及相关的财力物力的支出。

当采用顶推法安装该钢管拱桥时，拼装支架、吊装设备、高空焊接作业均在拼装厂内完成，第一不涉及铁路的正常运营，第二可以连续施工作业，缩短工期。在钢管拱桥安装完毕后，根据批准的铁路施工计划，在1个施工点内即可完成一跨拱桥的顶推作业。所以，针对本桥的作业环境和作业内容，本发明所述的顶推法施工是最优选择。

（2）经济投入与社会效益

钢管拱桥的安装从施工成本分析，支架法投入要少些，以该工程为例，从施工工序来讲，顶推法比支架法多增加了顶推作业的内容，该项内容中顶推胎架、顶推轨道、顶推钢管拱移动作业是支架法没有的，相对应的施工成本也增加了。

但是，该桥从施工的社会效益来分析，支架法对既有线的正常运营影响时间长，需要的天窗点作业次数多，安全隐患大，一旦发生铁路安全事故，对铁路运营、对社会将造成不可弥补的损失，在局内造成恶劣的影响。

因此，选择顶推法施工是对国家财产的保护，是对人民生命财产的保护。

3、本发明的施工方法

本桥钢管拱总体施工方案为：采用非桥位拼装钢管拱，然后采用连续顶推千斤顶在梁面的滑移轨道上，将钢管拱整体纵移就位，然后将钢管拱与预埋段进行焊接。施工时钢管拱在厂内加工成长度小于 15m 的节段，然后运输至现场拼装场地，在现场拼装成 5 节大的节段，从两边到中间节段长度分别为：30.241m，26.871m，合龙段长为 20.039m。

在主梁进行施工时，平行作[d1] ，一个支架通过调节高度实现三个钢管拱的拼装。在两个拼拱区拼装小里程148 米钢管拱，在第二拼拱区拼装大里程侧 148m 钢管拱，边跨合龙张拉完成后，浇筑 72 号墩大里程侧墩帽，施工垫梁石，安装支座浇筑 72-73 号墩间简支梁，两孔钢管拱拼装完成后，全部落架改由走行临时拱座支撑状态，主梁合龙后，预埋预埋段钢管拱，进行拱脚第一次混凝土浇筑，先将小里程侧 148 米钢管拱顶推至既有线旁。顶推过既有线后，在小于六级风的情况下连续顶推至设计位置。同时将第二孔钢管拱在距第一孔钢管拱末端 148 米时开始顶推至既有线旁，重复第一孔钢管拱顶推过程，直至将其顶推至设计位置。重复以上过程，直至两孔钢管拱全部顶推到位。每一孔钢管拱拼装的施工顺序为：先将钢管拱由场内加工的12-13m短节段现场组拼、焊接成5节大的吊装段。然后在引桥处纵向拼装场地位置安装临时拼拱支架，在临时拼 拱支架上安装拱肋。钢管拱拼装完成后，将压重贝雷梁内钢绞线进行张拉，使临时拱座支架预紧，使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；最后拆除拼拱支架钢管柱顶横梁及其上 鞍座等，使钢管拱由支架支撑转变为临时拱座支撑。采用钢管拱纵移顶推系统实现整个钢管拱整体滑移就位。具体施工步骤如下：

如图1、2所示，步骤一、先进行钢管拱拼装支架基础施工，然后利用桥上汽车吊16将拼装支架17立柱接长至设计标高，并随着拼装支架立柱的接高及时焊接纵桥向与横桥向立柱之间的桁架式连接系，然后安装拼装支架顶分配梁、垫梁、横梁、鞍座及调节钢管拱位置用的横向千斤顶21、竖向千斤顶22，在安装拼拱支架的同时，需进行临时拱座支架13、U型抱箍28及纵移台车8的安装，对纵移台车两侧进行纵向临时锁定；最后进行纵桥向压重贝雷梁1的安装，安装时间隔搭设临时支承18；拼装支架是钢管拱主拱肋吊装段拼接成型的临时支撑结构，待钢管拱拼装完成后，实现整体落架，将由支架体系支撑的钢管拱转至由临时拱座支撑。钢管拱在落架前需拆除钢管柱顶横梁，实现钢管拱落架，保证钢管拱顶推时能从两侧立柱间顺利通过。作为钢管拱的主要承重结构，该支架既要满足拼装 过程整体受力要求，也要保证支架自身足够的刚度和基础沉降要求。临时拱座支架是由轮箱支撑，纵向无约束，为克服钢管拱在安装时产生的水平推力，需将轮箱纵桥向利用止轮器将走行轮与钢轨间抄垫死，止轮器与轨道预埋件焊接。实现纵移台车纵向临时锁定，为保证施工安全现场设置临时拉杆。

如图3、4所示，步骤二、加工厂内加工制作好的钢管拱肋节段为 10m 至 13m，运输至现场后在桥下方搭设拱肋拼装平台及拱肋组拼胎架，在拼装平台上将钢管拱拼装成 5个大节段，利用 2 台 70t 汽车吊将钢管拱大节段倒运至梁边，然后在利用桥面上 2 台70t 汽车吊将大节段钢管拱 抬吊上桥，安装在钢管拱拼装支架上。148m 跨和 128m 跨钢管拱单榀拱肋全部分 7 个节段，2 个预埋段、2 个调节段、5 个钢管拱大节段，拱肋吊装拟采用两台 70t 汽车吊位于桥面上抬吊的作业方式。吊机将钢管拱节段吊至钢管支架上固定，同时将拱肋与钢管拱纵移顶推系统连接，安装时先吊装拱脚段，然后由拱脚向跨中逐段拼装至合拢段，对吊装到位的拱肋进行调整焊接；钢管拱拼装完成后，在钢管拱吊杆位置处利用钢丝绳15将压重贝雷梁1吊挂在钢管拱上；钢管拱大节段吊装时的具体方法，是利用汽车吊机先将中间段钢管拱抬吊至中间两排拼装支架立柱顶横梁的拼拱鞍座上，然后利用鞍座下横、竖向千斤顶调整钢管拱拱肋横向位置与竖向位置标高，然后吊装两侧第二节、第三节钢管拱，将第二节钢管拱与第一节钢管拱通过鞍座下千斤顶精确对位后，进行临时连接锁定，临时连接锁定采用加劲板与上一节拱肋进行焊接牢固，安装第三节钢管拱拱肋时，将拱肋与抱箍下半部分焊接牢固，然后安装抱箍上半部分，上、 下两部分抱箍之间要塞垫橡胶板，最后利用螺栓将上、下抱箍拧紧，使抱箍抱紧拱肋，以此类推，完成所有钢管拱大节段之间的拼装，拼装过程中具备焊接钢管拱 K 撑和一字撑条件时及时安装。

钢管拱吊装时，由测量人员对每一吊装段进行跟踪测量，保证安装线形满足设计要求，吊装线形几何尺寸除满足设计要求外，也应根据原桥面吊索孔的施工误差，在满足设计要求的情况下，对上部拱进行适量修整，以备后续吊杆安装的顺利。

单跨拱安装按照如下步骤进行：①确定钢管拱拼装支架在地面上的具体位置并插打拼拱钢管桩→②安装钢管拱拼装支架及支架联结系、拉缆风绳→③钢管拱拼装支架检查验收合格后，进行拱肋节段及横撑的安装，边安装边调整线形→⑤两侧拱肋对称安装（预留合拢段）→⑥安装合拢段→⑦安装横撑→⑧整体焊接。

钢管拱节段焊接

⑴临时连接

钢管拱在安装到位后，用 55t 手动千斤顶进行标高调整，调整到位后用马凳“抄死”， 然后立即进行临时焊接，临时焊接采用 250×150×16mm 的 Q235B 加劲板与上一节拱肋进行焊接牢固。

⑵永久性焊接

拱肋临时连接好后，开始进行永久性焊接。拱肋和横撑现场所有焊接均采用手工焊，全熔透。焊接时先焊对接环缝，每节拱肋的对接环焊缝至少焊三道，焊接完成后割掉临时连接的加肋板，再将加肋板处的焊缝补齐，并进行无损探伤合格后，再安装瓦管并进行焊接。

钢管拱焊接完成后，在工厂对焊缝进行 100%超声波探伤，对 T 形焊缝和超声波检测有疑问之处以及所有焊缝的 10%进行 X 射线探伤，并对所有现场焊缝进行超声波探伤。

⑶拱顶合拢焊接

钢管拱利用调节段进行合拢时安排在 5℃-15℃之间进行吊装，吊装后按以上临时连接方法进行锁定，合拢节段焊接时间选择在气温 5℃-15℃℃之间时进行，

如图5、6所示，步骤三：安装临时拱座支架13和对拉钢绞线2作为拱肋临时系杆，对拉钢绞线通过张拉锚具与两端的临时拱座支架连接，并将钢管拱吊杆安装至设计位置，将其下端摆放在压重贝雷梁上，在钢绞线预拉前解除一侧纵移台车的纵向临时锁定，然后将对拉钢绞线张拉至设计吨位，使临时拱座支架预紧，使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；

如图7、8、9所示，步骤四：对拉钢绞线张拉完成后，解除另一侧纵移台车纵向临时锁定，利用竖向千斤顶22在纵移台车下方起顶，竖向千斤顶下方设置四氟板23及不锈钢板24，竖向千斤顶顶起高度以能拆除拼装支架顶鞍座及底抄垫钢板25为宜，竖向千斤顶起顶到位后，拆除鞍座及底抄垫钢板，竖向千斤顶落顶，钢管拱由拼拱支架支撑转变为临时拱座支架支撑，整体拆除拼装支架，吊装至桥面；

如图10、11所示，步骤五：安装钢管拱纵移顶推系统，顶推纵移台车并带动临时拱座支架及钢管拱前移，顶推设备布置在走行前方的四组走行轮箱9上，顶推过程中四台长行程千斤顶3需保持同步，使走行轮箱走行速度一致；

滑移过程是整个钢管拱施工中最难控制的一个环节，也是要求最高的一个环节，要求钢管拱安全稳定的沿轨道行进。此次钢管拱的顶推前进速度约为 0.5m/min，顶推液压千斤顶推力在 30t 以上，两套设备及两套备用设备型号规格一致，液压缸一端连接到夹轨器，一端连接到钢管拱前进方向的走行轮箱，轮箱上焊接耳板与液压缸销接连接。两个夹轨器操作人员，操作两台夹轨器，两个泵站操作人员，分别控制两个液压缸。

四个拱脚需要四个技术人员监测四个拱脚的行进速度，现场负责人作为总指挥，进行综 合控制。所以监测人员遇到问题马上汇报并暂停顶推，经处理满足继续施工要求后方可 继续进行。准备工作做好后开始顶推作业，两个泵站操作人员需要配合工作，同时顶推。其他人员根据事先在轨道上标注好的标记检验钢管拱的四拱脚速度（在钢轨上画刻度线，间 隔 1 米，油缸上也要做好刻度标记），当出现两侧走行轮箱行进不一致时，在下次顶推时慢 的一侧液压缸多顶推相应距离。沿轨道将钢管拱顶推到位，并与拱脚连接。

如图12、13所示，步骤六：钢管拱顶推就位后利用竖向千斤顶将钢管拱竖向起顶精确对位，然后落顶，钢管拱重新支撑于纵移台车，如图20所示，拱肋纵向位移利用对拉钢绞线与竖向千斤顶修正，横向位移利用水平千斤顶修正，钢管拱修正到位后将调节段20与拱脚预埋段19、顶推拱肋以加劲板临时焊接锁定，然后进行钢管拱永久焊接，完成整个钢管拱安装。

钢管拱顶推到位后，拱脚的施工步骤为拱脚在主梁施工完成后立模浇筑，主梁零号块施工时预埋拱脚钢筋及角钢劲性骨架预埋钢板，预埋拱脚钢筋中套子筋在钢管拱预埋段安装处设置成上开口状，拼装支架安装到位后利用桥上吊机吊装拱脚内钢管拱拱脚预埋段19，使其支撑于角钢劲性骨架之上，并调整钢管拱的标高及位置，拱脚分两次进行浇筑，第一次浇筑高度以钢管拱纵移顶推时临时拱座支架13能够通过为止，当钢管拱安装到位后将剩余部分拱脚钢筋绑扎完毕，进行第二次浇筑。整个拱脚混凝土达到设计强度及 7 天龄期后进行钢管拱混凝土顶升施工。钢管拱整体滑移至拱脚后，测量钢管拱以及拱脚预埋钢管的轴线位置是否满足钢管拱对接要求，如偏差过大，及时调整。同时测量钢管拱的矢高以及各吊杆孔位高程以便控制拱的轴线方程及吊杆的安装精度，测量钢管拱各吊杆孔的孔位坐标是否与桥面预理吊杆孔相符合，如有误差，则通过平差的方法将吊杆孔的误差分配至各个吊杆孔上，严格控制将误差累计集中在一根吊杆之上。按着钢管拱整体滑移的设计构造尺寸，准确确定拱脚调节段的实际长度，实现整体钢管拱滑移后与拱脚精确对接、就位。

钢管拱进行顶推滑移过程防风及临时停止时锚固措施包括当风力大于 6 级时，需停止纵移作业，设置风缆26将拱肋及钢管拱纵移顶推系统锚固牢靠；将走行轮箱纵桥向利用止轮器将走行轮与钢轨间抄垫死，止轮器与轨道预埋钢板焊接，如图19所示，并利用导链27将支承贝雷梁横桥向两端与梁体预埋钢筋进行拉紧锚固；在钢管拱吊杆处利用钢丝绳15将钢管拱肋与连续梁对应的吊点横梁预留孔进行锚固，锚固后利用导链收紧。

钢管拱在安装过程中的线性控制方法：

（1）在拼装支架顶节拆除后，每肋钢管拱两端均有向外延伸的张力，每肋钢管拱提前采用钢绞线承受其水平拉力，每个拱肋使用上、下两束钢绞线进行对拉；

（2）临时拱座支架对拉钢绞线及压重贝雷梁安装完成后，采用4台200t千斤顶，两端同步、对称张拉拱脚对拉钢绞线，张拉时分五级10%，20%，50%，80%，100%缓慢进行，直至张拉至设计吨位；

（3）临时拱座支架张拉过程中，采用全站仪全过程测量监控拱脚的位移变化，并通过拱肋的应力应变来监控钢管拱肋的应力变化情况；在体系转换过程中，钢管拱的全部重量均转换为临时拱座支架的压重贝雷梁来承受，在压重贝雷梁悬臂端设置应力应变监控片，随时监控压重贝雷梁的应力变化情况和变形情况；

（4）临时拱座支架张拉完成后，逐步拆除安装用拼装鞍座，在落架过程中同时观察临时拱座支架水平位移，此时临时拱座支架将向外张移，如果钢管拱理论线型误差较大，则通过再次张拉对拉钢绞线来控制钢管拱的拱脚坐标，调节拱肋整体线形。

如图14、15、16所示，上述钢管拱安装过程中所利用的钢管拱纵移顶推系统结构包含沿钢管拱纵桥向布置的顶推纵移轨道构件、对称分布在钢管拱两端的左顶推支撑组件和右顶推支撑组件以及设置在左、右顶推支撑组件之间的压重贝雷梁1和对拉钢绞线2，如图17、18所示，其中顶推纵移轨道构件包括四台长行程千斤顶3、与每台长行程千斤顶连接的夹轨器4、轨道基础5以及通过预埋钢板6锚固在轨道基础上的两组平行设置的滑移轨道，每组滑移轨道由两条钢轨7组成，每组滑移轨道两端、并且位于左、右顶推组件下方分别安装纵移台车8及其四组走行轮箱9，每条钢轨上沿纵桥向方向安装两组走行轮箱，两组走行轮箱之间通过连接桁架梁10连接，位于走行前方的四组走行轮箱与四台长行程千斤顶连接；左顶推支撑组件和右顶推支撑组件均包括沿横桥向方向架设于纵移台车上方的连接桁架11以及固定在连接桁架上的支承贝雷梁12，支承贝雷梁两端对称固定有临时拱座支架13，临时拱座支架通过抱箍28与钢管拱上下拱肋14固结。压重贝雷梁1通过钢丝绳15吊挂在钢管拱下方，钢丝绳、压重贝雷梁及钢管拱之间采用卡环连接。

上述结构中，轨道基础采用 C30 混凝土基础，基础宽度 187cm，厚度不小于25cm，基础最外侧距离简支梁最外侧距离为 1.965m，满足简支梁防撞墙内侧距梁最外侧1.6m 的空间要求；采用P43 钢轨，每条滑移轨道设两条钢轨，钢轨间距为 1.435m，每侧滑移轨道设 4 组 走行轮箱，走行轮箱可根据曲线半径自由转向，两侧走行轮箱组之间设置轮箱 连接桁架梁，以保证两侧拱肋同步滑移。 根据简支梁翼缘板的受力分析，减小梁体所受集中力，每侧轨道设置 4 组走行轮箱，每个轮箱下设置 4 个走行轮，最大轮压42t。

临时拱座支架为钢板焊接而成的空间组合结构，底板为厚 20mm 钢板，通过 M27高强螺栓与支承贝雷梁连接，侧板为 20mm 钢板，传递拱脚水平力，其上设置张拉作业孔和贝雷梁连接器，通过加强劲板将贝雷梁连接器与支架连接，临时拱座支架上部通过 U 形抱箍及高强螺栓通过摩擦力克服钢管拱的下滑力，将钢管拱上下拱肋固结。抱箍下半部分与托架竖板在厂内焊接成整体，运至现场整体吊装，下半部分抱箍与与钢管拱肋之间新增钢板进行焊接，U 形抱箍将力传递至支承贝雷梁，贝雷梁传力临时拱座支架，再传力至走行轮箱。

Claims (7)

1.一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是包括以下步骤：

步骤一、先进行钢管拱拼装支架基础施工，然后利用桥上汽车吊（16）将拼装支架（17）立柱接长至设计标高，并随着拼装支架立柱的接高及时焊接纵桥向与横桥向立柱之间的桁架式连接系，然后安装拼装支架顶分配梁、垫梁、横梁、鞍座及调节钢管拱位置用的横向千斤顶（21）、竖向千斤顶（22），在安装拼拱支架的同时，需进行临时拱座支架（13）、U型抱箍（28）及纵移台车（8）的安装，对纵移台车两侧进行纵向临时锁定；最后进行纵桥向压重贝雷梁（1）的安装，安装时间隔搭设临时支承（18）；

步骤二、首先将钢管拱分节段在工厂加工，运输至施工现场后拼装成两个拱脚预埋段（19）、两个调节段（20）以及若干钢管拱大节段，吊装采用汽车吊机位于桥面上抬吊的作业方式，每跨拱均同时从中间向两边，左右对称抬吊钢管拱大节段，将钢管拱大节段吊至拼装支架上固定，吊装拱肋时遵循左右对称、前后对称的原则，同时将拱肋与钢管拱纵移顶推系统连接，安装时先吊装拱脚段，然后由拱脚向跨中逐段拼装至合拢段，对吊装到位的拱肋进行调整焊接；钢管拱拼装完成后，在钢管拱吊杆位置处利用钢丝绳（15）将压重贝雷梁（1）吊挂在钢管拱上；

步骤三：安装临时拱座支架（13）和对拉钢绞线（2）作为拱肋临时系杆，对拉钢绞线通过张拉锚具与两端的临时拱座支架连接，并将钢管拱吊杆安装至设计位置，将其下端摆放在压重贝雷梁上，在钢绞线预拉前解除一侧纵移台车的纵向临时锁定，然后将对拉钢绞线张拉至设计吨位，使临时拱座支架预紧，使钢管拱形成“弓弦”整体受力体系；

步骤四：对拉钢绞线张拉完成后，解除另一侧纵移台车纵向临时锁定，利用竖向千斤顶（22）在纵移台车下方起顶，竖向千斤顶下方设置四氟板（23）及不锈钢板（24），竖向千斤顶顶起高度以能拆除拼装支架顶鞍座及底抄垫钢板（25），竖向千斤顶起顶到位后，拆除鞍座及底抄垫钢板，竖向千斤顶落顶，钢管拱由拼拱支架支撑转变为临时拱座支架支撑，整体拆除拼装支架，吊装至桥面；

步骤五：安装钢管拱纵移顶推系统，顶推纵移台车带动临时拱座支架及钢管拱前移，顶推设备布置在走行前方的四组走行轮箱（9）上，顶推过程中四台长行程千斤顶（3）需保持同步，使走行轮箱走行速度一致；

步骤六：钢管拱顶推就位后利用竖向千斤顶将钢管拱竖向起顶精确对位，然后落顶，钢管拱重新支撑于纵移台车，拱肋纵向位移利用对拉钢绞线与竖向千斤顶修正，横向位移利用横向千斤顶修正，钢管拱修正到位后将调节段（20）与拱脚预埋段（19）、顶推拱肋与加劲板临时焊接锁定，然后进行钢管拱永久焊接，完成整个钢管拱安装。

2.根据权利要求1所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是若干钢管拱大节段吊装时的具体方法，是利用汽车吊机先将中间段钢管拱抬吊至中间两排拼装支架立柱顶横梁的拼拱鞍座上，然后利用鞍座下横、竖向千斤顶调整钢管拱拱肋横向位置与竖向位置标高，然后吊装两侧第二节、第三节钢管拱，将第二节钢管拱与第一节钢管拱通过鞍座下千斤顶精确对位后，进行临时连接锁定，临时连接锁定采用加劲板与上一节拱肋进行焊接牢固，安装第三节钢管拱拱肋时，将拱肋与U型抱箍（28）下半部分焊接牢固，然后安装抱箍上半部分，上、下两部分抱箍之间要塞垫橡胶板，最后利用螺栓将上、下抱箍拧紧，使抱箍抱紧拱肋，以此类推，完成所有钢管拱大节段之间的拼装，拼装过程中具备焊接钢管拱 K 撑和一字撑条件时及时安装。

3.根据权利要求1或2所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是钢管拱顶推到位后，拱脚的施工步骤为拱脚在主梁施工完成后立模浇筑，主梁零号块施工时预埋拱脚钢筋及角钢劲性骨架预埋钢板，预埋拱脚钢筋中套子筋在钢管拱预埋段安装处设置成上开口状，拼装支架安装到位后利用桥上吊机吊装拱脚内钢管拱拱脚预埋段（19），使其支撑于角钢劲性骨架之上，并调整钢管拱的标高及位置，拱脚分两次进行浇筑，第一次浇筑高度以钢管拱纵移顶推时临时拱座支架（13）能够通过为止，当钢管拱安装到位后将剩余部分拱脚钢筋绑扎完毕，进行第二次浇筑。

4.根据权利要求1或2所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是钢管拱进行顶推滑移过程防风及临时停止时锚固措施包括当风力大于 6 级时，需停止纵移作业，设置风缆（26）将拱肋及钢管拱纵移顶推系统锚固牢靠；将走行轮箱纵桥向利用止轮器将走行轮与钢轨间抄垫死，止轮器与轨道预埋钢板焊接，并利用导链（27）将支承贝雷梁横桥向两端与梁体预埋钢筋进行拉紧锚固；在钢管拱吊杆处利用钢丝绳（15）将钢管拱肋与连续梁对应的吊点横梁预留孔进行锚固，锚固后利用导链收紧。

5.根据权利要求1或2所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是钢管拱在安装过程中的线性控制方法：

（1）在拼装支架顶节拆除后，每肋钢管拱两端均有向外延伸的张力，每肋钢管拱提前采用钢绞线承受其水平拉力，每个拱肋使用上、下两束钢绞线进行对拉；

（2）临时拱座支架对拉钢绞线及压重贝雷梁安装完成后，采用4台200t千斤顶，两端同步、对称张拉拱脚对拉钢绞线，张拉时分五级10%，20%，50%，80%，100%缓慢进行，直至张拉至设计吨位；

（3）临时拱座支架张拉过程中，采用全站仪全过程测量监控拱脚的位移变化，并通过拱肋的应力应变来监控钢管拱肋的应力变化情况；在体系转换过程中，钢管拱的全部重量均转换为临时拱座支架的压重贝雷梁来承受，在压重贝雷梁悬臂端设置应力应变监控片，随时监控压重贝雷梁的应力变化情况和变形情况；

（4）临时拱座支架张拉完成后，逐步拆除安装用拼装鞍座，在落架过程中同时观察临时拱座支架水平位移，此时临时拱座支架将向外张移，如果钢管拱理论线型误差较大，则通过再次张拉对拉钢绞线来控制钢管拱的拱脚坐标，调节拱肋整体线形。

6.根据权利要求1或2所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是钢管拱纵移顶推系统结构包含沿钢管拱纵桥向布置的顶推纵移轨道构件、对称分布在钢管拱两端的左顶推支撑组件和右顶推支撑组件以及设置在左、右顶推支撑组件之间的压重贝雷梁（1）和对拉钢绞线（2），其中顶推纵移轨道构件包括四台长行程千斤顶（3）、与每台长行程千斤顶连接的夹轨器（4）、轨道基础（5）以及通过预埋钢板（6）锚固在轨道基础上的两组平行设置的滑移轨道，每组滑移轨道由两条钢轨（7）组成，每组滑移轨道两端、并且位于左、右顶推组件下方分别安装纵移台车（8）及其四组走行轮箱（9），每条钢轨上沿纵桥向方向安装两组走行轮箱，两组走行轮箱之间通过连接桁架梁（10）连接，位于走行前方的四组走行轮箱与四台长行程千斤顶连接；左顶推支撑组件和右顶推支撑组件均包括沿横桥向方向架设于纵移台车上方的连接桁架（11）以及固定在连接桁架上的支承贝雷梁（12），支承贝雷梁两端对称固定有临时拱座支架（13），临时拱座支架通过U型抱箍（28）与钢管拱上下拱肋（14）固结。

7.根据权利要求1或2所述的一种连续系杆钢管拱桥施工方法，其特征是压重贝雷梁（1）通过钢丝绳（15）吊挂在钢管拱下方，钢丝绳、压重贝雷梁及钢管拱之间采用卡环连接。