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摘要：通过岸上支架拼装后整体吊装就位的方法，解决了系杆拱桥跨河施工的难题。系杆拱采用先拱后梁的施工方法，先形成由钢管拱肋、拱上风撑、吊杆套管、劲性骨架、临时横梁等组成的整体空间钢骨架，钢骨架在拱脚处固结并完成端横梁浇筑后，以劲性骨架为依托吊挂浇筑系杆。主拱分为3段在岸上拼装，拼装完成后整体吊至施工好的墩身位置就位。通过建立有限元模型，对主拱及支架进行受力分析，为施工提供了理论基础，可为同类桥梁施工提供参考。
关键词：系杆拱；拼装；吊装；施工
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
工程概况
苏南运河是全国水运主通道之一，是京杭运河的重要组成部分，是长江三角洲地区“两纵六横”高等级航道网中的“一纵”的重要航段，也是江苏省干线航道网中的主要轴线。苏南运河北起长江谏壁口门，南至江浙交界的鸭子坝，全长约211.926km，航道规划等级为三级。
辛丰公路桥跨越京杭运河，船只密集且施工期间不得断航，施工难度较大。本桥采用桥跨为1*16+104.4+2*16布置形式，上部结构采用104.4m下承式钢管混凝土系杆拱，计算跨径L=102m， 拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高为20.4m。拱肋采用哑铃型钢管混凝土，每个钢管外径100cm，拱肋高为240cm，钢管及腹板壁厚1.4cm，内充C40微膨胀混凝土。系杆采用箱型断面，系梁高为210cm，宽为120cm，壁厚30cm，吊杆间距5.0m，每片拱肋设吊杆19根，吊索为PES（FD）7-61成品拉索；设置5道一字型风撑，2道K型风撑。一字型风撑钢管外径100cm，壁厚1.4cm；K型风撑钢管外径70cm，壁厚1.4cm。端横梁高度为1.65～1.727m，中横梁高度为1.30～1.379，梁顶包括有0.25m后浇混凝土，桥面双向1.5%横坡通过横梁高度的变化调整，主拱结构图见图1。
方案综述
系杆拱总体的施工思路是先拱后梁，即先形成由钢管拱肋、拱上风撑、吊杆套管、劲性骨架、临时横梁等组成的整体空间钢骨架，钢骨架在拱脚处固结并完成端横梁浇筑后，以劲性骨架为依托吊挂浇筑系杆。
本桥施工的关键是钢管拱肋、劲性骨架以及拱脚和端横梁等主要构件所组成的空间整体承重结构。以后的系杆、中横梁等平面框架的施工就是依托这一承重结构来完成施工的。
主桥钢管拱肋、劲性骨架以及拱脚和端横梁均采用支架法施工。主桥钢管拱肋及劲性骨架，采用岸上支架拼装后整体吊装就位的方法施工。主拱分为3段水运进场，然后吊至站立支架完成劲性骨架、吊杆、拱肋之间的组合，最后用浮吊将整体吊至施工好的墩身位置就位，安装固定风缆。
图1 主拱结构图
施工步骤
根据先拱后梁的施工顺序及施工图纸要求，主桥的施工步骤如下:
1)现场拼装拱肋钢管、钢吊杆、系杆骨架、风撑及临时横梁等，形成钢支架,安装系杆箍筋、底模及内模。
2) 利用两台大型浮吊将整体钢支架吊装至桥位，安装固定风缆。
3) 支架上现浇拱脚及端横梁砼养护待其强度达到设计强度后，张拉全部端横梁预应力钢束，并穿N13、N14预应力钢束及波纹管。
4）填充下钢管砼，养护待其强度达到设计强度后，张拉系杆预应力N13。
5）填充上钢管及腹腔砼，养护待其强度达到设计强度后，张拉系杆预应力N14。
6）在系梁骨架上安装系杆模板，绑扎钢筋，浇筑系杆砼，养护待其强度达到设计强度后，对称张拉系杆预应力钢束N5～N8。
7）二次张拉预应力钢束N13、N14至0.72fpk后对预应力管道进行灌浆。
8）拆除系杆模板，安装吊索，并对其进行初张拉。
9）安装中横梁，张拉其第一批预应力N1、N4，拆除临时横梁。
10）张拉系杆预应力N1、N4、N9、N12。
11）由两端向跨中安装行车道板，现浇中横梁二期砼。
12）现浇桥面整体化混凝土。
13）对称张拉系杆预应力N2、N3、N10、N11，张拉剩余中横梁预应力。
14）对吊杆索进行二次张拉，张拉顺序同初张顺序。
15）浇筑护栏，浇筑沥青桥面铺装。
施工计算
根据主桥施工步骤，主桥施工分岸上拼装拱肋钢管、系杆骨架、风撑、临时中横梁，整体吊装就位后支架现浇拱脚、端横梁等，涉及支架较多，针对本桥施工计算以下内容：
1）岸上拼装胎架、站立支架计算；
2）主桥钢支架整体吊装计算；
4.1拱肋拼装支架检算
拱肋支架支墩采用ф630mm格构式螺旋钢管桩支墩，横缀条、斜缀条均采用HW250×250×9/14H型钢，柱顶分别设2H400型钢纵向分配梁和2H40型钢的横向分配梁。支架底部设劲性骨架拼装胎架。支架采用C25砼基础，宽3.5m，长3.5m；劲性骨架胎架采用双拼H400型钢，下设宽1.6m、长2m条形基础。
1）41.3m拱肋放置在支架上拱肋应力与变形计算
利用软件建立模型如图4.1-1:
图4.1-1 拱肋拼装支架有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大弯曲应力：，满足要求。
最大变形：，满足要求。
2）拱肋拼装完成后拱肋应力与变形计算
利用软件建立模型如图4.1-2:
图4.1-2拼装完成后拱肋整体有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大弯曲应力：，满足要求。
最大变形：，满足要求。
3）支架应力与变形计算
支架采用格构式钢管支架，在拱肋拼裝完成后支架不受力，支架受力最大时为安装41.3m拱肋时产生，现仅对41.3m拱肋安装在支架上时进行受力分析，利用图4.1-1有限元模型分析计算：
支架最大弯曲应力：，满足要求。
支架最大剪应力：，满足要求。
横斜缀条最大弯曲应力：，满足要求。
支架最大变形：，满足要求。
4.2拱肋及劲性骨架整体吊装验算
利用软件建立模型如图4.2-1:
图4.2-1 拱肋及劲性骨架整体吊装有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大应力，满足要求。
钢支架最大变形：，满足要求。
结语
通过拱肋分段拼装后整体吊装就位的方法，解决了大跨度系杆拱桥跨河施工的难题。作为施工的关键，通过对整体钢骨架建立有限元模型进行受力分析，为施工提供了理论基础和参考依据。
参考文献：
邵旭东,程翔云,李立峰. 桥梁设计与计算[M ]. 北京:人民交通出版社, 2007.
[2]CECS 28:90. 钢管混凝土结构设计与施工规程[S].1991.
[3]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M]. 北京：人民交通出版社,1999.
[4]王成.钢管混凝土柔性系杆拱桥转体法施工技术[J].铁道标准设计,2006(4).
作者简介：谭小军（1979.6-），男，工程师，毕业于安徽理工大学土木工程专业
关键词：系杆拱；拼装；吊装；施工
中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：
工程概况
苏南运河是全国水运主通道之一，是京杭运河的重要组成部分，是长江三角洲地区“两纵六横”高等级航道网中的“一纵”的重要航段，也是江苏省干线航道网中的主要轴线。苏南运河北起长江谏壁口门，南至江浙交界的鸭子坝，全长约211.926km，航道规划等级为三级。
辛丰公路桥跨越京杭运河，船只密集且施工期间不得断航，施工难度较大。本桥采用桥跨为1*16+104.4+2*16布置形式，上部结构采用104.4m下承式钢管混凝土系杆拱，计算跨径L=102m， 拱轴线为二次抛物线，矢跨比为1/5，矢高为20.4m。拱肋采用哑铃型钢管混凝土，每个钢管外径100cm，拱肋高为240cm，钢管及腹板壁厚1.4cm，内充C40微膨胀混凝土。系杆采用箱型断面，系梁高为210cm，宽为120cm，壁厚30cm，吊杆间距5.0m，每片拱肋设吊杆19根，吊索为PES（FD）7-61成品拉索；设置5道一字型风撑，2道K型风撑。一字型风撑钢管外径100cm，壁厚1.4cm；K型风撑钢管外径70cm，壁厚1.4cm。端横梁高度为1.65～1.727m，中横梁高度为1.30～1.379，梁顶包括有0.25m后浇混凝土，桥面双向1.5%横坡通过横梁高度的变化调整，主拱结构图见图1。
方案综述
系杆拱总体的施工思路是先拱后梁，即先形成由钢管拱肋、拱上风撑、吊杆套管、劲性骨架、临时横梁等组成的整体空间钢骨架，钢骨架在拱脚处固结并完成端横梁浇筑后，以劲性骨架为依托吊挂浇筑系杆。
本桥施工的关键是钢管拱肋、劲性骨架以及拱脚和端横梁等主要构件所组成的空间整体承重结构。以后的系杆、中横梁等平面框架的施工就是依托这一承重结构来完成施工的。
主桥钢管拱肋、劲性骨架以及拱脚和端横梁均采用支架法施工。主桥钢管拱肋及劲性骨架，采用岸上支架拼装后整体吊装就位的方法施工。主拱分为3段水运进场，然后吊至站立支架完成劲性骨架、吊杆、拱肋之间的组合，最后用浮吊将整体吊至施工好的墩身位置就位，安装固定风缆。
图1 主拱结构图
施工步骤
根据先拱后梁的施工顺序及施工图纸要求，主桥的施工步骤如下:
1)现场拼装拱肋钢管、钢吊杆、系杆骨架、风撑及临时横梁等，形成钢支架,安装系杆箍筋、底模及内模。
2) 利用两台大型浮吊将整体钢支架吊装至桥位，安装固定风缆。
3) 支架上现浇拱脚及端横梁砼养护待其强度达到设计强度后，张拉全部端横梁预应力钢束，并穿N13、N14预应力钢束及波纹管。
4）填充下钢管砼，养护待其强度达到设计强度后，张拉系杆预应力N13。
5）填充上钢管及腹腔砼，养护待其强度达到设计强度后，张拉系杆预应力N14。
6）在系梁骨架上安装系杆模板，绑扎钢筋，浇筑系杆砼，养护待其强度达到设计强度后，对称张拉系杆预应力钢束N5～N8。
7）二次张拉预应力钢束N13、N14至0.72fpk后对预应力管道进行灌浆。
8）拆除系杆模板，安装吊索，并对其进行初张拉。
9）安装中横梁，张拉其第一批预应力N1、N4，拆除临时横梁。
10）张拉系杆预应力N1、N4、N9、N12。
11）由两端向跨中安装行车道板，现浇中横梁二期砼。
12）现浇桥面整体化混凝土。
13）对称张拉系杆预应力N2、N3、N10、N11，张拉剩余中横梁预应力。
14）对吊杆索进行二次张拉，张拉顺序同初张顺序。
15）浇筑护栏，浇筑沥青桥面铺装。
施工计算
根据主桥施工步骤，主桥施工分岸上拼装拱肋钢管、系杆骨架、风撑、临时中横梁，整体吊装就位后支架现浇拱脚、端横梁等，涉及支架较多，针对本桥施工计算以下内容：
1）岸上拼装胎架、站立支架计算；
2）主桥钢支架整体吊装计算；
4.1拱肋拼装支架检算
拱肋支架支墩采用ф630mm格构式螺旋钢管桩支墩，横缀条、斜缀条均采用HW250×250×9/14H型钢，柱顶分别设2H400型钢纵向分配梁和2H40型钢的横向分配梁。支架底部设劲性骨架拼装胎架。支架采用C25砼基础，宽3.5m，长3.5m；劲性骨架胎架采用双拼H400型钢，下设宽1.6m、长2m条形基础。
1）41.3m拱肋放置在支架上拱肋应力与变形计算
利用软件建立模型如图4.1-1:
图4.1-1 拱肋拼装支架有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大弯曲应力：，满足要求。
最大变形：，满足要求。
2）拱肋拼装完成后拱肋应力与变形计算
利用软件建立模型如图4.1-2:
图4.1-2拼装完成后拱肋整体有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大弯曲应力：，满足要求。
最大变形：，满足要求。
3）支架应力与变形计算
支架采用格构式钢管支架，在拱肋拼裝完成后支架不受力，支架受力最大时为安装41.3m拱肋时产生，现仅对41.3m拱肋安装在支架上时进行受力分析，利用图4.1-1有限元模型分析计算：
支架最大弯曲应力：，满足要求。
支架最大剪应力：，满足要求。
横斜缀条最大弯曲应力：，满足要求。
支架最大变形：，满足要求。
4.2拱肋及劲性骨架整体吊装验算
利用软件建立模型如图4.2-1:
图4.2-1 拱肋及劲性骨架整体吊装有限元模型
通过对有限元模型分析计算：
最大应力，满足要求。
钢支架最大变形：，满足要求。
结语
通过拱肋分段拼装后整体吊装就位的方法，解决了大跨度系杆拱桥跨河施工的难题。作为施工的关键，通过对整体钢骨架建立有限元模型进行受力分析，为施工提供了理论基础和参考依据。
参考文献：
邵旭东,程翔云,李立峰. 桥梁设计与计算[M ]. 北京:人民交通出版社, 2007.
[2]CECS 28:90. 钢管混凝土结构设计与施工规程[S].1991.
[3]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M]. 北京：人民交通出版社,1999.
[4]王成.钢管混凝土柔性系杆拱桥转体法施工技术[J].铁道标准设计,2006(4).
作者简介：谭小军（1979.6-），男，工程师，毕业于安徽理工大学土木工程专业