系桿拱橋施工技術研究

1   工程概況
　　大江東北二路項目起點青西三路，終點至青一東路，道路總長2113m，沿線設置一座橋梁，城市次干路。該橋梁采用單孔133m（計算跨徑130m）拱肋內傾12°、頂部做景觀裝飾下承式鋼箱提籃拱橋。全橋的孔跨布置為單孔133m下承式鋼箱提籃拱橋，橋梁位于縱坡1.971%、半徑2283m的凸型豎曲線上。
　　2   系桿拱橋施工技術分析
　　該項目施工應用“先梁后拱法”方案，系梁主要材料為鋼管支架，形成體系后進行現(xiàn)澆。拱肋采用鋼管預制裝配式施工模式，具體為“立拼”方式。
　　2.1 拱肋、系梁拼裝
　?。?）鋼箱拱橋在采用支架拼裝施工，拱肋節(jié)段安裝應對稱進行，拱肋端頭應設臨時連接裝置，安裝時應先臨時連接后再進行正式連接，并對稱施焊。（2）拱肋運輸安裝時，應采取有效措施防止拱肋節(jié)段產(chǎn)生過大變形和應力。（3）該橋為全焊結構，系梁、橫梁和小縱梁節(jié)段運輸至橋位附近后，在施工單位吊裝能力容許的情況下可焊接成幾個系梁框架節(jié)段再進行整體安裝。（4）拱肋在現(xiàn)場交接前后，安裝單位應認真了解加工廠在空間立體試拼裝的拼裝記錄。尤應對鋼梁、鋼拱和鋼橫撐的軸線距離、拼裝節(jié)點連接板的密貼情況或其他特殊情況做重點了解，以便在正式安裝時能有的放矢，妥善處理。（5）構件尺寸是基準溫度為20℃時的尺寸，鋼系梁及拱腳尺寸未考慮預拱度及豎曲線，制造安裝單位應根據(jù)制造和安裝的環(huán)境溫度、焊接工藝等因素修正相應的構件尺寸。（6）現(xiàn)場施工安裝單位吊裝用的吊環(huán)及其他施工配件，在鋼梁現(xiàn)場拼裝完成后應予以割除。切割時留3mm余高，然后用砂輪打磨平整。切割時不得傷及主體結構。（7）在現(xiàn)場安裝過程中，施工企業(yè)不可以基于鋼梁構建隨便進行引弧操作，也不可以進行臨時附件的焊接作業(yè)，不能以鋼梁為載體將其用于電焊接地，鋼梁構件的各個部位不可以隨意敲擊等。（8）選擇施工節(jié)段的適宜時間，涂抹最后一道鋼結構防護面漆，當然也可以在整體橋梁結束安裝后進行噴涂。噴漆之前，需要根據(jù)油漆噴涂的規(guī)范要求來清潔清理底層表面，必要情況下，還應當修復后再進行噴涂。（9）構建整體橋梁上部結構測量體系，特別在量測中有效校對上部結構橋梁軸線、主梁軸線和拱肋軸線的坐標系統(tǒng)、標高系統(tǒng)。（10）拼裝開始時就應精確測量鋼拱、鋼梁的X、Y、Z三維坐標，正確就位。使鋼梁鋼拱的中心線以及整體線性維持有效狀態(tài)，避免拱肋及框架出現(xiàn)變形現(xiàn)象。位移、偏離、扭曲現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，務必及時予以改善處理。
　　2.2 系桿施工
　?。?）系桿備料。系桿預應力筋的防腐措施包含外包PE護套、環(huán)氧涂層、油脂等，構成多層防護體系，系桿下料在現(xiàn)場中執(zhí)行，下料過程中應當準確測量，避免存在誤差，并且還應當對系桿環(huán)氧鋼絞線PE護套采取防護手段，防止其受到損傷。
　?。?）系桿錨具安裝。首先，正式進行前需要對錨孔進行清理處理，包括錨墊板、預埋管、錨孔中的雜質、碎物等。對密封孔、錨孔的孔位進行復核，避免錯位現(xiàn)象，同時利用鋼絞線進行穿束試驗。采用吊裝機械將錨具進行吊裝，吊送到箱梁中的預埋管位置，接著通過手動葫蘆操作錨具組件使其進入管中，同時進行位置的調整，達到兩端系桿錨孔整齊一致的狀態(tài)。
　?。?）穿束。當鋼絞線到達指定施工地點后，先根據(jù)鋼束對下料長度進行合理規(guī)劃，接著將其轉移到適宜的地點進行妥善保管。采用人工穿束的方式對單根鋼絞線進行作業(yè)，由梁上預留孔部位向下穿直到到達梁下，進而繼續(xù)經(jīng)過箱梁系桿護套穿到系桿另一頭的預埋管位置。把另一端錨板錐孔的牽引器引到預埋管外部，結合鋼絞線并將其由錨板錐孔牽引出來。鋼絞線長度超出錨板大概1.3m時，將夾片進行設置且錨固穩(wěn)定。穿索路線由下至上進行，從腹板開始逐漸向中央進行穿索。單根穿索過程中，應當加強防護PE護套，同時避免鋼絞線出現(xiàn)扭曲、旋轉等狀況。
　　（4）張拉施工。張拉作業(yè)之前，標定油壓表以及千斤頂，同時根據(jù)相應的線性公式對各拉力下的油表數(shù)據(jù)進行運算。實際張拉過程中，千斤頂與油表需要同步采用。根據(jù)設計單位提供的伸長理論數(shù)據(jù)，對實際測量數(shù)據(jù)進行校對，確保誤差范圍控制在±6%。首次對油泵、千斤頂進行設置的過程中，需要實施空運行，從而排除管道和設備中的氣體。
　　2.3 吊桿施工
　?。?）吊桿成品索要有完整的包裝，保證運輸過程中不受污染和磨損。（2）吊桿在安裝過程中要采取措施對錨頭螺紋及PE層的保護，不允許有過大的彎折，影響安裝。（3）張拉所采用的千斤頂在正式操作前，需要再次進行標定，確保索力的實際值與設計值差異保持在2%范圍內。同一組吊索應當分級作業(yè)、同時對稱張拉，詳細記錄下張拉伸長值和千斤頂油壓表數(shù)據(jù)，并由監(jiān)理工程師旁站監(jiān)督和簽字確認。
　　2.4 橋面板安裝施工
　?。?）橋面板采用分塊預制的方式，待鋪設到位后現(xiàn)澆縱、橫向濕接縫形成整體。（2）混凝土的配合比在施工前應做系列試驗，取得施工用配合比的試驗資料，選用合適的混凝土配合比。（3）為保證預制板的質量，宜采用自拌制混凝土，混凝土塌落度應控制在5～8cm。（4）每塊預制板澆筑時，要求一次完成，中間不設施工縫。（5）預制板應存放6個月以上的時間后方可安裝，以減少混凝土收縮造成的不利影響。（6）預制板混凝土達到設計強度90%后方可起吊。
　　3   系桿拱橋施工的控制
　　（1）主拱線形控制。
　　系桿拱橋體系中，對拱軸線產(chǎn)生較為明顯的影響因素是系桿索力誤差，橋梁建設中為了能夠使最終的線性和結構內力滿足工程設計要求，應當采取分批張拉的方式嚴格落實張拉施工。具體張拉過程中，在上下游同時實施，主要掌控兩方面，一是張拉力，二是伸長量，其中張拉力檢測與控制是主要內容。各系桿張拉施工包括3個環(huán)節(jié)，分別以25%、50%、100%的張拉控制力進行系桿張拉。各環(huán)節(jié)均要全面獲取油表數(shù)據(jù)以及系桿伸長值并記錄下來，比較與理論值的差異，假如存在較為明顯的誤差，那么需要暫停張拉，對其原因進行探究并得到有效處理后方可實施進一步作業(yè)。
　　（2）吊桿的監(jiān)控。
　　衡量施工各環(huán)節(jié)受力狀況的關鍵指標之一是吊桿內力，這一過程中要對索力進行監(jiān)測與分析。導桿張拉階段，針對吊桿索力監(jiān)測同時運用了千斤頂油壓表法和振動法。振動法的測試原理為，通過DH5906型無線索力測試系統(tǒng)獲取隨機振動狀態(tài)下的吊桿振動信號，采用頻譜分析法對其自振頻率進行分析，并結合吊桿自身具備的索長參數(shù)以及弦振公式來計算和評估索力狀況。
　　4   結語
　　綜上所述，梁拱組合結構的橋梁體系較為繁瑣，相應的施工存在較大困難，此次研究依托現(xiàn)實工程案例，系統(tǒng)梳理與分析了系桿拱橋施工工藝，以期通過該文的探討可以為相似建設項目的實踐工作帶來有價值的借鑒。