论文部分内容阅读
[摘 要]随着铁路工程的大力发展，越来越多的新型结构运用在铁路建设中，本文以宁启复线电化工程3标DK252+378.5处跨越通扬运河的1-128m下承式钢管混凝土系杆提篮拱桥为背景，介绍钢管混凝土系杆提篮拱桥具体施工方法。
[关键词]系梁；钢管混凝土；系杆拱桥；提篮拱
中图分类号：U449.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0187-02
一、工程概况
宁启复线电化工程通扬运河特大桥在DK252+378.5处跨越通扬运河，采用1-128m钢管混凝土尼尔森体系提篮下承式拱桥跨越，桥梁总长132m，计算跨径128m。系梁按整体箱形梁布置，采用单箱三室等截面预应力混凝土箱形结构，桥面箱宽18.6m，梁高2.5m。底板厚度为30cm，顶板厚度为30cm，边腹板厚度为40cm，中腹板厚度为30cm，箱梁内设横梁，横梁厚度为0.4～0.6m。1-128m双线下承式钢管混凝土系杆拱，拱肋矢高f=25.6m，横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度h=3.4m，沿程等高布置，钢管直径为1200mm，由厚18mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。拱肋之间共设五道横撑，拱顶处设X型撑，拱顶至两拱脚间设4道K型横撑。
二、总体施工方案
根据该桥址处的地质情况，结合施工工期要求紧、施工场地平坦、跨越通航运河、既有道路等特点，采用先梁后拱的施工方案。
通扬运河特大桥1-128m提篮拱采用原位先梁后拱的施工方法，为满足通航道通航净空、净宽要求，预应力混凝土系梁采用钢管立柱、工字钢、贝雷梁作为系梁支架受力体系，混凝土系梁一次性浇筑成型；钢管拱肋采用系梁上搭设支架施工，拱肋节段汽车吊吊装，拱肋混凝土采用顶升法对称泵送无收缩混凝土进行灌注，待混凝土达到强度之后安装并张拉吊杆，调整好吊杆力后拆除支架，施工二期恒载及桥面系，复测并调整吊杆索力至设计值。
三、系梁施工工艺
系梁施工采用原位先梁后拱的施工方式。根据施工和交通需要，封闭18#墩侧村道并进行改移，17#墩侧丁平公路施工期间临时封闭，车辆绕行17#墩西侧的临时通道，通扬运河上预留27m跨度通航河道，在封闭的道路和預留的河道上搭设临时支墩。根据受力计算支架采用Φ630mm和Φ529mm壁厚10mm的钢管桩，每排钢管桩之间采用[20的槽钢作为连接系将钢管立柱连接为一个整体，钢管立柱上部横梁采用2I40b双拼工字钢，横梁与钢管桩间采用焊接连接。在横梁上铺设16组贝雷梁或加强型贝雷梁作为纵梁，每组2片或3片，采用花架将贝雷梁连接为一组，每组贝雷梁之间采用[20的槽钢连接为一个整体，贝雷梁采用的具体型号、数量、位置由支架受力计算确定，贝雷梁与横梁之间用[16槽钢加固，贝雷梁上部铺设10×10cm方木作为横梁，间距为纵桥向25cm，方木上铺设竹胶板作为系梁底模，系梁支架图见下图。
支架搭设完成了进行支架预压，支架预压重量为设计荷载（系梁自重）的120%，加压顺序与浇筑混凝土顺序一致。加载时按照设计荷载的40%、80%、100%、120%、分四级加载，测出各测点加载前后的高程，满载支架沉降稳定后分别按加载级别逐级卸载，测出各测点卸载前后的高程，计算出各测点支架的弹性变形和非弹性变形，为确定系梁模板的立模标高提高依据。
本系梁混凝土共计2550m?，采用3台砼汽车输送泵（两头各一台同时浇筑，一台备用），砼罐车12台进行混凝土浇筑。系梁从梁端依次向中间分段分层一次性浇筑成型，混凝土浇筑时按照底板角部→底板→边腹板→顶板的顺序浇筑系梁。
四、拱肋吊装施工工艺
通扬运河特大桥1-128m提篮拱桥采用先梁后拱的施工工艺。经过与设计沟通协调，经受力计算后将拱肋从7段优化为5段，每节长度、重量详见下表，其中两侧的拱脚预埋在系梁浇筑前完成，采用型钢焊接骨架固定拱脚位置。
系梁浇筑完成后，拱肋拼装支架、拱肋吊装、横撑安装全部采用2台100t吊车吊装完成；拱肋拼装支架在系梁上预埋支架预埋件，然后采用φ328mm外径，δ=8mm厚螺旋钢管搭设拱肋节段临时支撑支架，临时拼装支架设纵向、横向微调装置对拼装的拱肋进行微调，使拱肋线型尽可能与设计线型一致。吊装时选择合理起吊点，将拱肋吊起安装对位。将安装拱肋上端粗放到已经提供较高精度测量的安装支架上对位、稳固后，利用设置在钢管下的微调装置将拱肋调整到设计位置（施工预抛高，监控单位给出），并采用定位码板临时稳固
在安装完成全部拱肋吊装定位后，安装相应位置风撑即定位安装。风撑分别在厂内组装成片单元件，安装时在安装好的拱肋上焊接对接短管，再切割风撑长度并进行焊接。
由于本工程跨越通扬运河及道路，拱肋及拼装临时支架安装工时，无法在桥下设置吊装位置，因此，采用2台300t汽车吊将2台100t汽车吊吊到桥上，在桥上采用2台100t吊车配合进行拼装临时支架、拱肋及横撑的吊装作业。
进场拱肋分类存放在17#墩附近，桥上拱肋运输安排一台45t平板车（采用型钢支架，临时立放拱肋，在桥上转运方式）进行拱肋分段的转运至起吊位置。钢管拱的节段安装支撑采用钢管支撑方式。钢管拱采用从两端向中部实施逐段延伸吊装，最后在中部合拢成桥的方式进行。
为了加快施工进度，总体思路为“对位”+“微调”+“复核”思路，拱肋进场即需要对拱肋进行标记，在安装钢管支架搭设完成后即需要在支架顶测放出拱肋的空间设计位置，以达到快速对位目的。
五、拱肋混凝土泵送顺序及工艺流程
通过理论分析表明，不同的混凝土泵送顺序对拱肋的受力以及拱轴线线形有很大的影响。由于拱轴线在施工过程中的调整是非常有限的，成桥后结构的线形和应力也不能再作调整。所以，确定合理的泵送顺序是保证结构理想受力状态和良好线形的关键。
按照设计要求，拱肋混凝土采用C50的无收缩自密实混凝土，拱肋混凝土顶升需一次完成。施工中按先下弦管、后上弦管、最后腹腔的顺序依次从两侧拱脚同时对称顶升完成。为确保混凝土顶升顺利进行，施工时采用6台（备用2台）地泵按照顶升顺序逐一对称顶升施工，一次性顶升完成且必须在混凝土初凝以前完成全部混凝土的顶升工作。
六、结语
通扬运河特大桥1-128m钢管混凝土尼尔森体系提篮下承式拱桥结构合理，施工工序复杂，施工技术难度很高。本文结合宁启复线电化工程通扬运河特大桥1-128m跨钢管混凝土提篮式系杆拱桥工程实例，尼尔森体系提篮下承式拱桥具有简洁美观、经济适用、施工方便的优点，大大降低了工程造价。
该桥施工过程中，建立了一套较为完整、科学的施工方法和施工工艺，确保了大桥施工期间的施工安全及既有道路、航道的通行安全，并使结构的受力和线形符合设计要求。这对于以后同类型桥梁的施工控制具有重要的指导意义。
参考文献
[1]王福生，李建康，李新芳.大跨度提篮拱桥拱肋安装及线型控制施工技术[J].铁道建筑技术，2010.1.
[2]陈春宝.钢管混凝土拱桥设计与施工，北京.人民交通出版社，1999.
[3]张石波，康小英，周天喜.宣杭铁路尼尔森体系提篮式拱桥的设计.桥梁建设，2004.
作者简介
杨建新（1975年7月），男，汉族，江西省湖口县，高级工程师。
[关键词]系梁；钢管混凝土；系杆拱桥；提篮拱
中图分类号：U449.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）43-0187-02
一、工程概况
宁启复线电化工程通扬运河特大桥在DK252+378.5处跨越通扬运河，采用1-128m钢管混凝土尼尔森体系提篮下承式拱桥跨越，桥梁总长132m，计算跨径128m。系梁按整体箱形梁布置，采用单箱三室等截面预应力混凝土箱形结构，桥面箱宽18.6m，梁高2.5m。底板厚度为30cm，顶板厚度为30cm，边腹板厚度为40cm，中腹板厚度为30cm，箱梁内设横梁，横梁厚度为0.4～0.6m。1-128m双线下承式钢管混凝土系杆拱，拱肋矢高f=25.6m，横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度h=3.4m，沿程等高布置，钢管直径为1200mm，由厚18mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。拱肋之间共设五道横撑，拱顶处设X型撑，拱顶至两拱脚间设4道K型横撑。
二、总体施工方案
根据该桥址处的地质情况，结合施工工期要求紧、施工场地平坦、跨越通航运河、既有道路等特点，采用先梁后拱的施工方案。
通扬运河特大桥1-128m提篮拱采用原位先梁后拱的施工方法，为满足通航道通航净空、净宽要求，预应力混凝土系梁采用钢管立柱、工字钢、贝雷梁作为系梁支架受力体系，混凝土系梁一次性浇筑成型；钢管拱肋采用系梁上搭设支架施工，拱肋节段汽车吊吊装，拱肋混凝土采用顶升法对称泵送无收缩混凝土进行灌注，待混凝土达到强度之后安装并张拉吊杆，调整好吊杆力后拆除支架，施工二期恒载及桥面系，复测并调整吊杆索力至设计值。
三、系梁施工工艺
系梁施工采用原位先梁后拱的施工方式。根据施工和交通需要，封闭18#墩侧村道并进行改移，17#墩侧丁平公路施工期间临时封闭，车辆绕行17#墩西侧的临时通道，通扬运河上预留27m跨度通航河道，在封闭的道路和預留的河道上搭设临时支墩。根据受力计算支架采用Φ630mm和Φ529mm壁厚10mm的钢管桩，每排钢管桩之间采用[20的槽钢作为连接系将钢管立柱连接为一个整体，钢管立柱上部横梁采用2I40b双拼工字钢，横梁与钢管桩间采用焊接连接。在横梁上铺设16组贝雷梁或加强型贝雷梁作为纵梁，每组2片或3片，采用花架将贝雷梁连接为一组，每组贝雷梁之间采用[20的槽钢连接为一个整体，贝雷梁采用的具体型号、数量、位置由支架受力计算确定，贝雷梁与横梁之间用[16槽钢加固，贝雷梁上部铺设10×10cm方木作为横梁，间距为纵桥向25cm，方木上铺设竹胶板作为系梁底模，系梁支架图见下图。
支架搭设完成了进行支架预压，支架预压重量为设计荷载（系梁自重）的120%，加压顺序与浇筑混凝土顺序一致。加载时按照设计荷载的40%、80%、100%、120%、分四级加载，测出各测点加载前后的高程，满载支架沉降稳定后分别按加载级别逐级卸载，测出各测点卸载前后的高程，计算出各测点支架的弹性变形和非弹性变形，为确定系梁模板的立模标高提高依据。
本系梁混凝土共计2550m?，采用3台砼汽车输送泵（两头各一台同时浇筑，一台备用），砼罐车12台进行混凝土浇筑。系梁从梁端依次向中间分段分层一次性浇筑成型，混凝土浇筑时按照底板角部→底板→边腹板→顶板的顺序浇筑系梁。
四、拱肋吊装施工工艺
通扬运河特大桥1-128m提篮拱桥采用先梁后拱的施工工艺。经过与设计沟通协调，经受力计算后将拱肋从7段优化为5段，每节长度、重量详见下表，其中两侧的拱脚预埋在系梁浇筑前完成，采用型钢焊接骨架固定拱脚位置。
系梁浇筑完成后，拱肋拼装支架、拱肋吊装、横撑安装全部采用2台100t吊车吊装完成；拱肋拼装支架在系梁上预埋支架预埋件，然后采用φ328mm外径，δ=8mm厚螺旋钢管搭设拱肋节段临时支撑支架，临时拼装支架设纵向、横向微调装置对拼装的拱肋进行微调，使拱肋线型尽可能与设计线型一致。吊装时选择合理起吊点，将拱肋吊起安装对位。将安装拱肋上端粗放到已经提供较高精度测量的安装支架上对位、稳固后，利用设置在钢管下的微调装置将拱肋调整到设计位置（施工预抛高，监控单位给出），并采用定位码板临时稳固
在安装完成全部拱肋吊装定位后，安装相应位置风撑即定位安装。风撑分别在厂内组装成片单元件，安装时在安装好的拱肋上焊接对接短管，再切割风撑长度并进行焊接。
由于本工程跨越通扬运河及道路，拱肋及拼装临时支架安装工时，无法在桥下设置吊装位置，因此，采用2台300t汽车吊将2台100t汽车吊吊到桥上，在桥上采用2台100t吊车配合进行拼装临时支架、拱肋及横撑的吊装作业。
进场拱肋分类存放在17#墩附近，桥上拱肋运输安排一台45t平板车（采用型钢支架，临时立放拱肋，在桥上转运方式）进行拱肋分段的转运至起吊位置。钢管拱的节段安装支撑采用钢管支撑方式。钢管拱采用从两端向中部实施逐段延伸吊装，最后在中部合拢成桥的方式进行。
为了加快施工进度，总体思路为“对位”+“微调”+“复核”思路，拱肋进场即需要对拱肋进行标记，在安装钢管支架搭设完成后即需要在支架顶测放出拱肋的空间设计位置，以达到快速对位目的。
五、拱肋混凝土泵送顺序及工艺流程
通过理论分析表明，不同的混凝土泵送顺序对拱肋的受力以及拱轴线线形有很大的影响。由于拱轴线在施工过程中的调整是非常有限的，成桥后结构的线形和应力也不能再作调整。所以，确定合理的泵送顺序是保证结构理想受力状态和良好线形的关键。
按照设计要求，拱肋混凝土采用C50的无收缩自密实混凝土，拱肋混凝土顶升需一次完成。施工中按先下弦管、后上弦管、最后腹腔的顺序依次从两侧拱脚同时对称顶升完成。为确保混凝土顶升顺利进行，施工时采用6台（备用2台）地泵按照顶升顺序逐一对称顶升施工，一次性顶升完成且必须在混凝土初凝以前完成全部混凝土的顶升工作。
六、结语
通扬运河特大桥1-128m钢管混凝土尼尔森体系提篮下承式拱桥结构合理，施工工序复杂，施工技术难度很高。本文结合宁启复线电化工程通扬运河特大桥1-128m跨钢管混凝土提篮式系杆拱桥工程实例，尼尔森体系提篮下承式拱桥具有简洁美观、经济适用、施工方便的优点，大大降低了工程造价。
该桥施工过程中，建立了一套较为完整、科学的施工方法和施工工艺，确保了大桥施工期间的施工安全及既有道路、航道的通行安全，并使结构的受力和线形符合设计要求。这对于以后同类型桥梁的施工控制具有重要的指导意义。
参考文献
[1]王福生，李建康，李新芳.大跨度提篮拱桥拱肋安装及线型控制施工技术[J].铁道建筑技术，2010.1.
[2]陈春宝.钢管混凝土拱桥设计与施工，北京.人民交通出版社，1999.
[3]张石波，康小英，周天喜.宣杭铁路尼尔森体系提篮式拱桥的设计.桥梁建设，2004.
作者简介
杨建新（1975年7月），男，汉族，江西省湖口县，高级工程师。