1、192怡园路飘带式系杆拱桥钢拱肋设计与安装张成瑞（江苏北方路桥工程有限公司，江苏 淮安 2 23001）摘 要：飘带拱肋造型优美但结构复杂、施工难度大，文章主要介绍了怡园路飘带式系杆 拱桥钢拱肋安装要点， 提出了飘带式系杆拱桥钢拱肋施工质量控制措施， 供类似工程参考。 关键词：系杆拱桥；钢拱肋；施工工艺；支架搭设Construction of the Steel Arch Rib of Bowstring Arch Bridge of Streamer Type of Yiyuan RoadZHANG Chengrui(Jiangsu North Road steel arch rib; co
2、nstruction technology; support build-up随着我国经济实力不断增长，桥梁建设水平不断提高，新的桥型、新的施工工艺不断涌现，飘 带式系杆拱桥也随之开始出现。飘带拱造型优美，独具观赏性。这种桥型特点是结构复杂，施工难 度 较 大 1。 怡 园 路 桥 采 用 了 “先 拱 后 梁 ”施 工 工 艺 设 计 2。 本 文 介 绍 了 该 桥 钢 拱 肋 结 构 特 点 ， 具 体 阐 述该桥梁钢拱肋的安装工艺与关键技术。1 工程概况该桥位于淮安市生态新城枚皋路大桥南侧 2 km， 西 临 京 杭 运 河 河 堤 路 ， 东 临 翔 宇 大 道 ， 横 跨 里 运河
3、观光长廊。 桥梁全长 167.46 m， 总宽 24.0 m， 设计汽 车 荷载为城市- A 级。 通航净空为： 183.5 m， 最 高 通 航 水 位 为 9.83 m。主桥上部结构采用 25.62+9.54+70.66 m 三跨中承式连续梁飘带系杆拱梁组合体系。主梁采用支 架 现 浇 “”型 梁 结 构 ， 在 端 横 梁 和 中 横 梁 处 采 用 五 支 座 放 置 于 相 应 位 置 的 拱 肋 横 梁 上 。 下 部 结 构 桥 墩采用群桩基础，桥台采用组合式。怡园路桥总体设计如图 1、图 2 所 示 。193图 1 怡园路桥总体设计立面图图 2 怡园路桥主跨横断面图2 钢拱肋设
4、计拱 肋 由 混 凝 土 拱 肋 、 钢 混 结 合 段 和 钢 拱 肋 三 个 部 分 组 成 。 主 拱 肋 顶 面 距 承 台 顶 面 最 大 高 度 为37.82 m， 在 竖 直 平 面 上 整 体 向 内 旋 倾 26， 采 用 的 钢 板 材 质 均 为 Q345qC。 钢混结合段位于混凝土拱肋与钢拱肋之间，是在钢箱梁内灌注 C50 高 流 动 性 微 膨 胀 混 凝 土 凝 结而成。采用箱型断面，其中钢箱梁由剪力钉、剪力钢筋、面板、中隔板组成。值得注意的是：侧面 必须设计竖向肋板，防止在浇筑混凝土时“胀模”变形；在各节段内、根部顶面留有施工人员进出 通道、洞口。钢 结 构 拱
5、肋 也 采 用 箱 型 断 面 ， 顶 底 板 均 宽 1 300 mm， 高 度 随 拱 肋 线 性 变 化 。 顶 、 底 面 钢 板 厚 20mm， 腹板厚 16 mm， 箱内 横隔板厚 16 mm。 顶、 底 、 腹板均设置加劲肋 ， 肋厚 12 mm， 高 120 mm。 值得注意的是：在节段划分时除了要考虑拱肋的几何线性特征外，还要结合场内外运输条件以及安 装设备的起重能力。主跨钢拱肋结构如图 3 所 示 。（a） （b）图 3 主 跨 钢 拱 肋 结 （ 单 位 ： mm）194边跨钢拱肋仅由拱顶弧形段组成，而中跨则由两侧直线段和拱顶弧形段两部分组成，其结构形 式与主跨相同。主跨
6、钢拱肋顶部设有风撑，边跨高度较低、跨度较小，没有设立风撑。该桥每道拱肋系杆均采用 6 束 XG15-7 系 杆 索 ， 从 桥 面 板 的 边 纵 梁 、 混 凝 土 拱 肋 预 埋 管 内 部 通 过 ， 并 锚 固 近 1 号 、 3 号 墩 拱 肋 端 部 。 跨 中 拱 肋 与 边 纵 梁 用 共 28 根 规 格 为 PES7-85 吊 索 连 接 ， 成 桥 后形成半漂浮体系结构。3 钢拱肋施工程序边跨钢拱肋安装流程：钢混结合段钢拱肋弧形段合拢。 主跨钢拱肋安装流程：钢混结合段直线段钢拱肋弧形段合龙安装拱顶横向风撑。4 钢拱肋安装工艺4.1 主要工艺流程钢拱肋安装主要工艺流程如图
7、4 所 示 ：1#墩混凝土拱肋 2#墩混凝土拱肋 3#墩混凝土拱肋1#钢混结合段 2#钢混结合段 3#钢混结合段1-2#墩 钢 拱 肋 安 装 水中支架搭设1-2#墩 混 凝 土 拱 肋 及 钢 混 结 合段施工支架拆除2-3#墩 钢 拱 肋 安 装2-3#拱 顶 风 撑 安 装2-3#墩 混 凝 土 拱 肋 及 钢 混 结 合 段 施 工 、 钢 拱 肋 安 装 支 架 拆 除4.2 钢混结合段安装图 4 钢拱肋安装工艺在混凝土拱肋首次浇筑完成后开始安装钢混结合段。安装前在已搭设好的混凝土拱肋支架的基 础上，根据钢混结合段钢拱肋的空中态势，继续加高、搭设支架。为了保证支架搭设的精度，确保 混
8、凝土拱肋正确的空中姿态， 要求对顶端四点用三维坐标进行测量控制， 并将各项误差控制在 1.0 cm以内。值得注意的是：钢拱肋采用 3 点 吊 装 法 ； 准 确 就 位 后 ， 必 须 与 支 架 进 行 焊 接 固 定 ； 下 端 必 须 与混凝土拱肋模板密封且连接牢固；在钢拱肋顶部上表面预留混凝土浇筑孔洞，后期用原钢板封堵3。由于钢混结合段内部具有丰富的锚固钢筋，可采用细石、塌落度在 20 cm 以上的微膨胀混凝土 浇筑。4.3 边跨钢拱肋安装单侧钢拱肋重 12.2 t， 安 装时采用单片拱肋整体吊装。 边跨安装时可利用 1 台 50 t 吊车， 采用两 点法进行吊装。两点法的吊装的关键点
9、要求在起吊前，必须找准两个吊点，进行模拟吊装，以保证 钢拱肋与竖直平面呈 26， 便 于 准 确 就 位 及 安 装 。钢拱肋在厂家制作时就预留 10 cm 的安装余量，就位后根据相邻钢混结合段之间的距离，将多195余的钢拱肋长度切除。在多余长度切除前宜在钢混结合段的顶端焊好承接托板，承接托板一般焊接 布置靠近底边上，作为钢拱肋安装承力支点。多余长度切除后，从上侧面推入就位。就位后，对局 部接口错位的部位采用整形工具进行整形对齐，然后对称固定点焊。当整个钢拱肋两端焊缝全部焊 接完成后，方可拆除吊点。拆除吊点后，需要从拱顶预留人孔进入拱肋内部进行根部焊接，从而形 成双面焊接。值得注意的是：为防止
10、雨水从人孔进入箱内，需要在钢拱肋根部最低点留有泄水孔，待施工结 束后，再行封堵；所有焊缝在完成焊接后均需及时打磨，做好防腐补漆处理；在钢拱肋合拢前，用 于混凝土拱肋、钢混结合段施工支架不可拆除，以免混凝土拱肋根部产生裂缝；边拱没设计风撑， 合拢后可及时拆除施工支架。4.4 中跨（河跨）钢拱肋安装根据现场工况条件、 钢拱肋分段长度及重量等要素， 主跨钢拱肋采用 150 t 浮吊进行 吊装， 采用 水中少支架的安装方法。4.4.1 水中少支架搭设（ 1） 水 中 临 时 支 墩 共 4 个 ， 分 别 位 于 钢 拱 肋 跨 中 4 个 接 头 处 ； 由 于 边 跨 侧 拱 肋 已 安 装 完
11、成 ， 故在 （靠近） 2#墩临时支墩的钢混结合段前端两侧面形成焊接承接 （如图 5 所示） ， 3#墩利用混凝土及 钢混结合段施工支架， 同时按 2#墩要 求在 3#墩钢 混结合段前端焊接承接牛腿。 跨中每个临时支架均 采用 4 根 5308 的 钢 管 桩 基 础 ， 且 尽 量 利 用 以 打 好 的 现 浇 梁 钢 管 桩 基 础 ， 以 便 节 省 材 料 。 为 便 于 吊装，临时支架分段安装，每节支架宽度、长各 4 m， 高 度 根 据 设 计 钢 拱 肋 相 应 位 置 高 度 确 定 4。图 5 临时支墩钢管桩支架纵向立面（ 2） 部 分 桩 基 础 利 用 了 现 浇 梁
12、钢 管 桩 基 础 ， 为 了 矫 正 桩 位 ， 提 高 支 架 平 面 位 置 的 准 确 性 ， 在 钢 管 桩 顶 部 加 装 钢 盖 梁 ， 然 后 在 钢 盖 梁 上 垂 直 交 叉 设 置 两 道 40H 钢 ， 形 成 “井 ”字 安 装 平 台 。 利 用 平 台 适 当 调 整 钢 管 支 架 位 置 ， 钢 管 之 间 采 用 22 槽 钢 作 为 平 撑 、 斜 撑 形 成 结 构 稳 定 的 钢 支 架 。 4 个 支 墩 分别设置两道横向连接，在顶部进行一道纵向连接，将各个临时支撑连成整体。（3） 、 支墩 安装结束后， 采用四根直径 2 cm 钢 丝绳在支架底部向
13、上 2/3 处沿四周布设横向揽风 绳，提高支架的整体稳定性。值得注意的是：在每段钢拱肋安装就位后，要对前端用三维坐标进行 测量定位，动中纠偏；加强对支架、已安装拱肋的受力状况及变形监控。1964.4.2 主拱肋安装（ 1） 直 线 段 钢 拱 肋 现 场 焊 接 拼 装每个钢拱肋分段情况：2 个直线段、1 个弧形段。其中直线段钢拱肋分别由重 22.8 t、 长 11.0 m 和重 21.1 t、 长 14.5 m 两段组成。为了减少临时支墩和空中接头数量，吊装前在现场采用焊接将两 个直线段先拼装成整体，再安装就位。（ 2） 采 用 浮 吊 停 置 在 支 架 的 外 侧 面 ， 将 焊 接 成
14、 整 体 的 直 线 段 钢 拱 肋 采 用 三 个 吊 点 法 ， 吊 装 到 钢 管支架及边侧钢混结合段临时牛腿上，调整位置。随后和边跨钢拱肋一样进行根部接缝焊接，顶部 则与支架墩顶处进行临时焊接固定。（ 3） 钢 拱 肋 中 间 弧 形 段 合 拢弧形段钢拱肋长 36.4 m、每个重 27.1 t。由于钢 梁的热线性膨胀系数为 1.210-5/（ m） ，温 差对成桥后钢拱肋内力影响较大，我们选择在早晨温差变化不大、且光线好的情况下，进行合扰段 焊接固定，从而实现整个钢拱肋跨中合拢。（ 4） 仍 然 采 用 浮 吊 且 用 三 个 吊 点 法 ， 吊 装 到 钢 管 支 架 上 进 行
15、空 中 位 置 及 姿 态 调 整 ， 随 后 进 行 根 部接缝焊接，再与支架进行临时固定。4.4.3 钢风撑安装钢风撑共 5 道 风 撑 ， 重 量 分 别 为 ： 1.87 t、 2.83 t、 2.90 t、 2.83 t、 1.87 t。 安 装 好 后 ， 拱 顶 内 侧 最 近距离为 1.06m。 利 用 浮 吊 采 用 二 个 吊 点 法 吊 装 。 安 装 时 ， 先 从 中 间 向 两 侧 对 称 固 定 安 装 ， 待 5 道 风撑全部安装到位后在进行全面焊接安装。主跨用于混凝土拱肋、钢混结合段施工支架作为合拢前 的结构稳定支撑，在钢拱肋顶部风撑安装完成前，不可拆除。5
16、结语怡园路桥飘带拱采用了大小联拱，减小中间墩台的水平推力，拱肋两端采用系杆锁定，有效的 减少了两端墩台的水平推力。 对系杆设计独特， 采用内置式高强环氧涂层大小 PE 包裹的成品索， 有 效的增强了系杆的防腐性能。施工中采用多项新施工技术，如在支架搭设时，巧妙地采用钢管桩少 支架法作为主要承载构件，并且很好的适应这种飘带拱肋的空间姿态，便于安装；另外，在钢拱肋 吊装、就位、节段拼装、测量放样等方面有着很好的借鉴意义。钢 拱 肋 安 装 完 成 后 ， 拱 轴 线 偏 差 5 mm， 拱 肋 顶 高 程 偏 差 -12 mm， 拱 肋 对 称 点 高 差 8 mm。 完 全 符合设计及施工规范要
17、求。 该座桥梁拱肋的圆满建成， 为今后同类型桥梁的建设提供了宝贵的经验。 建成后的怡园路桥如图 6 所示。图 6 建成后的怡园路桥197参考文献1 张 成 瑞 .怡 园 路 桥 上 跨 结 构 施 工 技 术 专 项 方 案 R.2015.2 淮 安 市 怡 园 路 建 设 工 程 怡 园 路 桥 施 工 图 变 更 设 计 R.2013.3 JTS 167-42012 港 口 工 程 桩 基 规 范 S.4 GB-500172003 钢 结 构 设 计 规 范 S.198盖梁钢抱箍施工技术洪小宇，费 翔（江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 2 12000）摘 要： 钢 抱 箍 安 装 于
18、 圆 柱 墩 顶 部 ， 作 为 盖 梁 现 浇 时 的 临 时 支 撑 ， 具 有 重 复 施 工 、 拆 装 方 便、等优点。文章主要对钢抱箍支撑体系及其施工技术作出了一定的说明，并提出了实际 与理论设计计算有所偏差时所采取的相应措施。关键词：钢抱箍；盖梁；施工；措施桥梁盖梁底模基座常用的支撑方法有：满堂支架法、预留孔位法、抱箍法。满堂支架法施工适 用于无通航和通行要求的桥跨， 墩高在 15 m 以 内， 地基条件较好的地区。 其最大的优点是不需要大 型吊装设备，其缺点是施工用的支架模板消耗量大、工期长，对山区桥梁及高墩有很大的局限性。 预留孔位法施工是在浇筑立柱时通过计算在立柱顶部某一位
19、置顺桥向预埋 PVC 管， 其最大的优点是 施工不受场地限制，其缺点是预留孔影响墩柱外观。随着交通建设事业的发展人们对桥梁施工质量的要求越来越高，不仅追求内在质量也越来越重 视构件的外观质量。 本文结合工程施工实际， 详细阐述了抱箍法盖梁施工的支撑系统、 施工工艺等。1 钢抱箍的设计钢抱箍施工主要由箍身、加劲板、连接螺栓等组成。1.1 钢抱箍简介抱箍法在盖梁施工时， 用两个无肋钢板及略小于半圆的半圆箍拼装而成， 其前后连接处预留 45 cm 间 隙 。 在 该 连 接 处 ， 设 刚 度 足 够 的 加 劲 板 作 为 竖 向 连 接 件 ， 并 用 水 平 高 强 螺 栓 连 接 ， 使 钢
20、 抱 箍 与 墩柱夹紧产生最大静摩擦力，克服盖梁施工荷载；两个半圆箍的中间位置，设左右 2 个 箱 形 或 工 字 形钢牛腿；以钢抱箍牛腿为临时支撑点，支点上分层搭设主梁、分配梁、面板，共同组成盖梁模板 体系结构。1.2 钢抱箍加工1.2.1 钢抱箍加工理论依据因本项目盖梁的结构形式不同，为保证每一个盖梁在施工过程中的安全，设计加工时采用最 大尺寸的盖梁进行验算。以 36#墩 盖 梁 为 例 ， 结 构 尺 寸 如 图 1。图 1 盖 梁 示 意 图 （ 单 位 ： cm）199L（ 1） 设 计 荷 载混 凝 土 自 重 力 ： 44.2 kN/m2； 模 板 自 重 ： 5.0 kN/m2
21、； 振 捣 混 凝 土 荷 载 ： 2.0 kN/m2； 施 工 人 员 及 设 备 荷 载 ： 2.5 kN/m2。竖向荷载为：q （ 44.2 5） 1.2 （ 2 2.5） 1.4 2 =13.068 kN/m简支梁计算如图 2 所示图 2 受力简图采 用 力 学 结 构 求 解 器 计 算 可 得 支 反 力 ： R=810 kN（ 2） 螺 栓 数 目 计 算抱箍体需承受的竖向压力 N=810 kN， 按 照 最 不 利 原 则 ， 假 设 钢 抱 箍 体 的 两 扇 半 圆 不 平 衡 受 力 ， 竖向压力 810 kN 均 由 钢 抱 箍 两 侧 12 根 10.9 级 M24
22、螺 栓 组 的 抗 剪 力 产 生 ， 查 路 桥 施 工 计 算 手 册 第 426 页可得：M24 螺 栓 的 允 许 承 载 力 ：N LP nK式中：P 为高强螺栓的预拉力； 为摩擦系数；n 为传递摩擦面数目；K 为安全系数。则： NL225 0.45 1 59.56 kN 1.7螺栓数目 m：N 810m N 59.56 13.6 1（ 4 个 ）每个钢抱箍理论设置螺栓总数目为 14 个，而在本项目中实际采用的螺栓数目为 12 个，须在实 际施工过程中采取措施避免因减少螺栓而可能会产生的安全隐患。（ 3） 抱 箍 体 的 受 拉 应 力 计 算 抱 箍 体 的 受 力 如 图 所 示
23、 ， 钢 板 面 用 喷 砂 处 理 ， 摩 擦 系 数 取 =0.45， 抱 箍 产 生 的 正 压 力 ：F N 810 1800 kN圆箍均布荷载：q F 0.451 800 358.3 kN钢箍拉力值：L 3.14 1.6T q D 358.3 1.6 286.6 kN2 2钢箍截面应力：20030o A286.60.0120.5 47.（ 8 MPa） 140 MPa（钢抱箍钢板抗拉强度满足要求）（ 4） 螺 栓 抗 拉 强 度 计 算单侧抱箍螺栓组截面共 6 根螺栓， 分 2 排布置， 设 6 根螺栓平均 受力， 则每根螺栓承受的拉力：T T 286.6 47.8 kN螺栓连接的轴
24、心承受的拉力：o 1 647.86105.73 MPa 110 MPaA（螺栓抗拉强度满足要求）1.2.2 钢抱箍制作加工4.521 10-4针对本项目的工程特点并结合理论依据， 钢抱箍高设计为 500 mm， 厚度 为 12 mm。 抱箍体采用 Q235 钢 ， 抱 箍 连 接 板 及 支 撑 板 均 采 用 厚 度 为 20 mm 钢 板 。 连 接 螺 栓 采 用 10.9 级 M24 高 强 螺 栓 。 为 保证抱箍的加工制作质量，抱箍加工制作在专业化模板厂制作，制作加工如图 3 所示。M24螺栓 螺 栓 孔 ?28 12抱 箍 柱 体 20支 撑 板抱箍立面图20连接板 20支 撑
25、板250 12抱 箍 柱 体抱箍平面图图 3 抱 箍 制 作 加 工 图 （ 单 位 ： mm）2 钢抱箍的施工2.1 钢抱箍施工流程施工准备抱箍拼装抱箍吊装安装工字钢及盖梁底模复合底模标高绑扎盖梁钢筋安 装侧模盖梁混凝土浇筑2.1.1 钢抱箍施工注意事项（ 1） 施 工 准 备 整平场地确保工程机械设备能够顺利进入施工场地；对钢抱箍位置进行测量确定抱箍的具体位置（比设计标高高出 1 cm） 。（ 2） 抱 箍 试 拼 抱箍试拼在墩柱底完成，抱箍体与墩柱接触面采用土工布。拼装好后，连接螺栓采用扭矩法分初拧、复拧、终拧进行施拧，须在同一工作日内完成，初拧扭矩宜为终拧扭矩的 50%， 复 拧 扭
26、矩 等 于初拧扭矩。针对本项目终拧扭矩按见式（1） 。201由 公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范 (JTG/T F50-2011)第 209 页 式 （ 19.13.3） 计 算 高 强 螺 栓 终 拧 扭 矩 。TC K PC d式中：P C 为 高 强 螺 栓 施 工 预 拉 力 ； TC 为终拧扭矩；K 为 扭 矩 系 数 ； d 为 螺 栓 公 称 直 径 。（ 1）得： TC K PC d 0.13250 103 24 10-3 780 N m高强螺栓初拧扭矩值取 50%， 则 ： TO 0.5TC 390 N m（ 3） 抱 箍 吊 装 抱箍拼装合格且墩身混凝土强度达到要求即
27、可进行吊装抱箍。抱箍两半圆应同时进行吊装。抱箍体连接处于顺桥向位置，用来支撑纵梁、工字钢、模板、混凝土自重及其它临时荷载。因本项目 采 用 单 抱 箍 ， 为 确 保 盖 梁 施 工 的 安 全 ， 在 抱 箍 底 部 沿 墩 柱 四 周 植 入 四 根 16 钢 筋 以 起 到 对 钢 抱 箍 的 支撑作用。（ 4） 支 架 安 装 纵梁、工字钢、钢模板安装按照正常顺序进行逐一安装，在此不作阐述。需要注意的是施工过程中注意抱箍是否移位，可事先用石笔做好标记。若发现异常现象，应立即停止浇筑混凝土并进行 扭紧补强。（ 5） 抱 箍 拆 卸 在盖梁施工完毕后，拆除侧模，底模和抱箍同步拆除。采用手拉
28、葫芦将整体平台 4 个角吊紧，然后同步放松高强螺栓，待抱箍完全放松，手拉葫芦全部受力后，逐步缓缓下降平台。在此过程中 应注意对墩身的保护，防止抱箍下降过程中刮蹭到混凝土表面影响其外观。3 抱箍法施工效益抱箍法施工不受地基、墩高等因素限制，避免了采用满堂支架法施工产生的局限性，具备一定 的实用性；施工过程简单， 大幅节约了劳动力、 材料及设备的投入， 且其施工周期短， 抱箍重复使用率高， 具备一定的经济性；抱箍体刚度大， 受力结构简单， 避免了很多不确定安全因素， 从而确保了盖梁施工的总体质量， 具备一定的安全性。4 结语结合本项目的盖梁施工情况， 尽管抱箍加工制作时螺栓实际使用数量少于简单计算的理论用量， 但在施工过程中，采取了有效措施避免了可能会存在的风险并成功完成了该分项工程的施工任务， 取得了较好的经济效益。通过该项目所取得的施工经验可作为下一个类似项目施工时的参考。参考文献1 蔡 新 宁 ,南 志 .桥 梁 施 工 常 用 计 算 实 例 M.北 京 :人 民 交 通 出 版 社 ,2015. 2 JTG/T F502011 公 路 桥 涵 施 工 技 术 规 范 S.3 周 水 兴 ,何 兆 益 ,邹 益 松 .路 桥 施 工 计 算 手 册 M.北 京 :人 民 交 通 出 版 社 ,2003.
