相似拱桥拱肋架设技术的借鉴与改进
摘要：在建的广州市某桥与已建成太原市南中环桥同为空间倾斜拱桥，二者采用了相似的拱肋架设施工方案。本文主要对解决方案借鉴过程中出现的问题，改进方案等进行了分析论述，为今后同类工程施工提供有益的参考与借鉴。
关键词：钢箱拱；钢管拱；吊装；方案改进 工程概况
广州市某桥为（40+61+308+61+40）米中承式无推力钢箱系杆拱桥，主桥由墩身及基础、主墩三角刚架、提篮式钢箱拱、系杆索、吊杆索、背拉索、组合梁等组成。主拱拱肋钢拱段跨度249.5米，矢高约68.44米（含三角钢架前斜腿），主拱矢跨比1/4.5，拱轴线采用m=1.25的悬链线，主拱肋按1/5角度横桥向内倾，拱顶处拱肋间跨为19.1米。拱肋箱形截面尺寸由钢箱拱假想起点3.0mx6.0m均匀渐变至拱顶点的3.0mx3.8m，顶底板厚在44~32mm之间变化，腹板厚为32~24mm之间变化，两片拱肋的通过9道横撑连为一体。 太原市南中环桥中跨采用钢叠合梁组合式系杆拱体系，钢管拱由四根主、副拱肋组合而成，主、副拱之间采用拉杆连接，主拱向桥外侧倾斜16°，副拱倾斜 26.82°，主拱之间通过斜拉杆与耳叉连接。钢管拱体系主要有拱座、主副拱肋及吊索、系杆索等构成。主拱肋由上下两个扁钢管中间加腹板组成哑铃型断面，主拱肋高度3.5m，上扁钢管高度为1.0m，宽度为2.0m；下主扁钢管高度为1.0m，宽度为1.5m；主拱拱轴线为二次抛物线，平面内的矢跨比为
1/4.326，钢材采用q345qd。主拱圈上下两个扁钢管中填充c50微膨胀混凝土。副拱肋采用直径为1.3m的空圆钢管，壁厚25mm，副拱拱轴线为二次抛物线，平面内的矢跨比为1/1.673。
两桥均为拱桥，最大的相似之处在于，在空间上倾斜角度复杂，除了顺桥向的起拱，还有横桥向的侧倾——广州市某桥为内倾，太原市南中环桥为外倾。 拱肋吊装技术方案
鉴于广州市某桥拱肋线形与太原市南中环桥相似，均为空间倾斜拱肋，公司决定采用太原市南中环桥的成功经验，几乎完全照搬地使用了相同的拱肋架设技术方案。
在拱肋拼装场地，采用静压桩机插打φ600mm ab型phc预制管桩基础；6.5m*6.5m*1m混凝土承台，混凝土标号c25；φ630*8mm的钢管4根一组做支架，每根钢管间以及支架间采用φ219*6mm小钢管做连接系；支架上安装可调鞍座做拱肋微调，每个鞍座设置8台竖向千斤顶，4台水平千斤顶，2台侧调千斤顶，确保各个方向均可调节。
拱肋每2个运输节段在场地的地面胎架上组拼成1个吊装节段，胎架上调整线形、焊接、检测、涂装验收合格后脱胎，运送至支架旁待架设。全桥共有26个吊段。
拱肋节段吊装采用demag cc2600型500t履带吊，定制合成材料纤维吊带，捆绑拱肋一周的方式吊装。
主拱最大吊重达150t。考虑到每节拱肋的空中姿态不同，不能水
平起吊。为了方便吊装及安装就位，每个吊装节段必须倾斜一定角度大致与设计值吻合，由于构件的倾斜，造成吊绳的受力、长度均不一致。因此吊点的选择非常重要，常规的吊装方法如反复试吊，不断调整吊点或用手拉葫芦调节绳长来控制拱肋倾斜角度的方法，明显不现实，必须通过计算确定每段拱肋的吊点及吊绳长度。再根据拱肋线形、吊绳的额定起重能力、拱肋的纵向稳定性及两吊绳的合理夹角等条件进行吊点位置的计算。
经过精密的计算，项目部技术人员确定了每节吊段的吊绳捆绑方式，并确定了吊绳长度：22.5m吊带3条，27m吊带2条。 方案的问题与改进 方案的问题
广州市某桥拱肋吊装技术方案的吊索安装方式完全照搬了太原市南中环桥，采用绕拱捆绑一周的方式，如图1所示。
图1：初期方案的吊索安装示意图
然而两桥有一个很大的不同：一个是钢箱拱，一个是钢管拱。钢箱拱的4个直角会割伤吊带，而钢管拱不会存在这个问题。方案编制时，项目部有技术人员提出异议，建议采用拱肋上焊接吊耳的方式吊装。项目部最终仍然定下绕拱一周的吊绳捆绑方式，为了解决钢箱拱边角损伤吊带的问题，设计了转向马鞍将钢箱拱的直角变成圆倒角，并垫上10mm后的胶皮。
这种捆绑一周的工艺在第一次拱肋翻身的时候出现了严重的问
题。
拱肋进场时是“横躺”在地上，吊装前需要将拱肋旋转90°至竖直状态，拱肋需要“翻个身”。翻身时的吊索就依然这种绕拱捆绑一周的方式。因拱型为钢箱拱，吊带与拱只有4个点接触，吊带无法紧紧地裹住拱肋，在起吊过程中吊带不断沿拱肋4个边角的转向马鞍滑动，胶皮无法承受如此大的集中荷载，全部被破坏。在吊带的“吱吱”异响声中，有惊无险地完成了翻身作业。
事后检查吊带，一条内部尼龙丝断丝约三分之一，直接报废，另一条也有一定的损伤。此次翻身自始至终拱肋未离开地面，即使出现意外也不会有太大的损失，但是如果在拱肋吊装入架的过程中出现意外，将会是严重的安全事故。 方案的改进
针对出现的问题，项目部技术人员连夜攻关，提出了两种解决方案：1.改进转向马鞍，把圆倒角的半径做大，拱肋上加焊限位，防止吊带滑动；2.推翻绕拱捆绑一周的方案，改用拱上焊接吊耳，重新计算设计吊点位置及吊索长度。
方案1要使用大量的钢材，拱肋底部的转向马鞍在吊装结束后需要高风险的高空作业才能拆除，而且拱肋底部马鞍会在拱底留下大面积难看的疤痕。
方案2操作方便，高空作业风险较小，吊耳对拱肋外观损伤比方案1要小，但是方案2需要注意的问题是吊点处的局部应力很大，处理不当会可能导致拱肋主体结构局部变形，这也是初定方案时，
拱肋上焊接吊耳的建议被否定的原因。
项目部经慎重考虑，决定选择方案2。技术人员通过重新计算，巧妙地将吊耳位置设置在拱肋横隔板及纵向加劲肋交汇处，吊耳处无需做额外的加强。但先前购买的吊索长度因而不合用，价值10余万元的吊带不得不弃用，另外购买了4条钢丝绳，采用钢丝绳加卸扣的方式吊装，如图2所示。
图2：改进后的吊索安装示意图
经过改进后，广州市某桥与2013年1月29日安全、顺利地完成了26个钢箱拱节段的吊装工作。 结束语
参考、借鉴其他桥梁的成功经验，可以节省方案设计的成本，减少操作工人的上手时间，提高效率。
方案设计应当因地制宜，具体问题具体分析，结合本桥的实际，而不能全盘照搬。该桥因照搬既往经验，制定了不合理的工艺，白白浪费了10余万元购买并不适用吊带。
亡羊补牢，为时不晚。该桥及时纠正了方案中的问题，改进了工艺，虽然已造成的损失无法挽回，但是避免了更大的损失。 参考文献
下承式钢管拱桥——空间倾斜系杆拱拱肋架设技术作者：杨超 袁涛
