悬链线箱形拱桥斜拉悬臂施工工艺

张磊

（山西省交通建设工程监理总公司，山西  太原，030012）

摘要：悬链线箱形拱桥，是指拱轴线为悬链线而主拱截面为箱形的拱桥。悬链线拱用料少，重量轻。在荷载作用下，悬链线拱的受力情况较好，所以这种拱轴线形式被广泛采用。本文介绍了悬链线箱形拱桥的斜拉悬臂施工工艺。 

关键字：悬链线、拱桥、斜拉悬臂、体系转换

一、 斜拉悬臂法工法原理

斜拉悬臂缆索吊装箱形拱桥施工是根据施工现场的地形地势进行缆索设计、验算后，在两边架设施工塔架，主拱圈分节段从拱脚向拱顶悬臂施工，用斜拉索将悬臂的拱圈拉扣在塔架上，合拢段由主索形成天扣合拢成拱，每片拱箱可以通过扁担梁或横移索鞍吊装就位。塔架的平衡是由背索及侧向八字缆风来维持，背索可以连接在地锚上或边跨上。

二、工艺流程

工艺流程见悬链箱形拱施工工艺流程图：

悬链箱形拱施工工艺流程图

三、缆索吊的安装、试吊

缆索设备根据设计方案进行配置和安装。首先按照设计进行塔架、地锚施工，按照设计要求进行各种预埋件、拉环的埋设、塔架拼装、索鞍安装及穿索等工作，以完成整个缆索吊装设备。正式吊装前，应对吊装系统各设施进行全面检查，然后进行试吊。试吊分为空载反复运转、静载试吊和吊重运行三个步骤。必须待每一步骤检查、观测工作完成并无异常现象后，方可进行下一步骤。试吊重物可以是钢筋混凝土预制构件、钢轨、钢梁等，一般按设计吊重的60%、100%、130%分几次进行。

在各阶段试吊中，应连续观测塔架位移、主索垂度、主索受力的均匀程度、动力工作状态、牵引索、起重索在各转向轮之间的运转情况、主索地锚稳固情况以及检查通讯、指挥系统的通畅性能和各作业组之间的协调情况。试吊后，应综合各种观测数据和检查情况，对各设备的技术状况进行分析和鉴定，然后提出改进措施，确定能否进行正式吊装。

四、主拱圈预制

预制必须保证设计拱圈的设计线行，拱圈的坐标系统一般以拱脚断面形心为原点，横向按计算跨径等分，拱圈坐标可用于全拱施工放样，在进行拱圈分段预制施工时，必须将坐标系进行转化计算，将各段分别转到水平位置，并改变坐标原点。按照转化后的坐标在预制场对拱弧底板放样，进行拱弧底板填筑土牛拱胎或支架搭设。预制拱圈的基础必须牢固，对土牛拱胎必须分层夯实。拱肋预制时应严格控制各部位尺寸，以保证实际重量和理论重量相符。预制时,要对拱段端部的尺寸、倾斜角度，预埋件的位置、尺寸、角度进行严格检查，保证吊装合拢顺利进行。预制拱圈的质量检测标准见表1 。

拱箱预制应一次浇筑完成，及时养护，在拱箱混凝土强度达到设计强度的75%方可起吊运输。

五、拱肋安装

5.1吊装准备工作

5.1.1检查缆索吊设备与试吊。缆索吊设备的检查包括主索空载时的垂度、锚固系统的可靠性、动力系统的状态和行走系统的运行状态。试吊后应对各观测数据和检查情况进行分析和鉴定，提出完善的预防措施。

5.1.2检查拱台。墩台帽建成后，应复测拱台位置、每根拱肋的拱座起拱线处的实际高程、跨间距离、拱座的横向间隔、拱座斜面的斜度、各几何尺寸及拱座表面平整度、预埋件位置、拱座面倾角、台背回填等。符合设计要求后，放样出各片拱箱位置中线和起拱线。

5.1.3检查预制拱段。检查拱段尺寸、预埋件位置；拱肋上缘弧长宜小于设计弧长5～10mm，使拱肋合拢时保留上缘开口，便于嵌塞不锈钢片，调整拱轴线。

5.1.4检查每根拱肋的实际跨长、几何尺寸及拱肋接头情况；通过测量所得的拱肋长度和墩台之间净跨的施工误差，可在拱座处加垫钢板进行调整。对拱段端部做样板进行校检，标出拱肋中线，以便安装时观测拱肋中线。

5.2拱肋吊装

拱段采用龙门吊或轨道平车进行运输，一般拱肋采用两点起吊，两点搁置，较长的拱段采用三点、四点起吊。拱箱吊装可以通过埋设吊环起吊，吊环用Q235钢制作，采用两点起吊，离拱箱端头（0.22～0.24）L，L为拱箱弧长。

5.2.1起吊方法和拱肋接头

预制场地设在桥台后的引道上，拱肋用轨道平车运至桥台顶并从索塔下专设门洞处穿过，通过主索进行起吊。

拱肋接头采用电焊型钢，此种方式接头牢固，强度高，但钢材用量大，高空作业，焊固后不能调整标高。

5.2.2拱肋悬臂拼装

根据斜拉悬臂施工方案确定的拱肋吊装节段和合拢方法，从两拱脚对称悬臂拼装，合拢成拱。

边段悬挂就位。首先吊装两边段拱肋，拱脚段拱肋吊装就位时，下端先对准拱座上标画的中线，上端中线位置用上、下游缆风绳使其与中线位置大致符合。待下端落到拱座上并对准中线及起拱线后，调整前端标高，使前端标高比设计标高高出15～30cm，然后收紧扣索并卡紧，设计标高值应包括预加拱度值在内。徐徐放松起重索，不摘钩，用风缆调整拱肋中线，中线偏差控制在规范允许范围内。调整扣索，使拱肋端头标高比设计值高出5～10cm。最后固定风缆，完成边段拱肋安装。

合拢段拱肋就位。拱肋吊装节段之间的接头采用对接接头，直接由拱顶段与边段拱肋对接合拢。因此拱顶段拱肋必须采用“正吊正扣”准确就位，待拱顶段拱肋与边段的下缘吻合后，缓慢降低边段拱肋，使其与拱顶段合拢，具体步骤如下：

首先用仪器控制合拢段两端标高，徐徐松开起重索，当标高比设计值高出1～2cm时，关闭起重卷扬机，两端不得与边段相碰。松开两侧边段拱肋扣索，使两侧边段拱肋端头均匀下降，每次以相邻接头标高变化不超过1cm为宜，多次循环，直至拱顶段合拢，并用厚度不同的薄钢板嵌塞接头缝隙。将扣索放松压紧接头缝后，应再调整中线偏差至0.5～1.0cm以内，调整拱轴线，固定缆风。采取分层、间隔、交错施焊的方法，从跨中向两端顺序进行焊接，每层焊接不得过厚，不得灼伤周围混凝土。

拱圈合拢松索过程是对拱圈进行受力体系转换的过程，松索必须按照先松扣索，再松起重索的顺序进行均匀对称松索。合拢过程中应对各接头、拱顶、1/4跨处的标高及拱肋中线进行观测。松索合拢的过程中，可保留起重索，待拱肋接头的连接工作全部完成后再完全松索。

横向其他各片拱箱通过横移索鞍将主索拨至拱圈中线位置后，采取同样的方法吊装就位。拱肋在拼装过程中，纵向稳定是通过控制接头标高和及时完成接头的连接工作，使拱肋及早形成无绞拱来实现。横向稳定是通过缆风、相邻拱肋的横向连接、及早浇筑拱肋接头及绞缝微膨胀混凝土来实现。主拱圈安装质量检测标准见表2。

5.3拱肋的纵横向连接

当第一片拱肋合拢并调整接头点高程及中心后应及时做好与第一片的横向连接。各片拱肋吊装合拢后，要及早按照设计要求进行接头、纵向绞缝混凝土的浇筑。浇筑工作从拱脚向拱顶对称进行。

5.4缆索吊装观测

拱箱在吊装过程中需要进行以下观测：

5.4.1主索垂度观测。即可以在索塔塔身上用水平仪或水准仪进行粗略观测，也可以全站仪测仰角通过计算进行观测。

5.4.2塔顶和锚碇位移观测。索塔在塔顶上下游端头设固定测量标尺，用全站仪进行观测；锚碇可在上下游侧布置固定观测点，用全站仪进行观测。

5.4.3拱肋中线观测。利用全站仪直接观测拱肋中线，主要方法是在墩台顶标出拱肋的中心位置，全站仪架设在需观测的拱肋中心，后视对准墩顶处中心点。在安装过程中应随时检查拱轴线位置，若发生偏位应立即利用缆风进行调整。

5.4.4拱肋高程观测。安装合拢段时，前期只对合拢段的接头标高进行控制；合拢时，除应观测各接头标高外，还应对拱肋的1/4处及1/8处进行观测，以掌握拱肋在合拢过程中的受力情况和纵向稳定性。

5.5 缆索吊装拱肋的稳定措施

拱肋吊装合拢后，合拢的拱肋处于裸拱状态，要控制好接头的高程，处理好各接头的连接，使拱肋尽快成为无绞拱。这样，纵向稳定才能得到保证。

在拱肋形成无绞拱，并且各拱肋之间的横向联系已完成且强度达到规范要求，使拱肋联结成一个整体，才能保证拱肋的横向稳定性。一般的横向稳定只能依靠设置横向缆风索及斜拉索进行控制。也可在多片拱箱合拢后，通过拱箱之间设置的预埋螺栓、型钢联结或设置拉筋作为横向连接来控制拱箱的横向稳定性。

六、结束语

斜拉悬臂施工工艺已越来越广泛地应用于大跨度箱形拱桥的建设中，其工艺也在不断创新。在人类文明的发展史中，桥梁的发展占有重要一页。随着科学技术的进步，桥梁结构正向整体、大跨、高强方向发展。桥梁的结构设计会不断推陈出新，这也要求我们必须努力钻研，创造出更加先进、完美的桥梁施工工艺，以适应时代的要求。