2010年度优秀科技论文（技术总结） 无风撑斜靠式拱肋安装及线型控制关键技术
5. 拱肋吊装总体顺序 5.1 总体安装顺序
总体吊装顺序为：东C跨拱肋→西C跨拱肋→东B跨拱肋→西B跨拱肋→A跨拱肋。
图9 拱肋吊装总体顺序图
5.2 单跨安装流程
取A跨安装为例，各节段安装流程为：拱脚预埋段安装→第I段拱肋安装→第II段拱肋安装→第III段拱肋安装→第IV段拱肋安装→合拢（第V段）。
单个节段拱肋安装流程为：运输至起吊点→安装吊具、缆索滑车就位→起吊节段脱空→调整吊具使竖拱轴线竖直→节段升空→水平对位→连接法兰→安装扣索→逐级张拉扣索→缆索吊逐级放松起重绳→拱肋节段达到要求标高、缆索吊松钩→安装侧向稳定风缆→侧向线形调整→完成节段安装。 6 拱肋安装方法及线型控制技术（以A跨为例） 6.1 场地运输
钢管拱加工厂位置在东岸,拱肋分段运输采用拖车拖运，由施工便道将拱肋分段送到起吊位置
(Z4墩附近)，在Z4和Z5墩之间预先清理场地、填筑碾压以便运输车辆转头。 6.2 拱脚预埋段安装
拱脚段预埋在现浇箱梁主腹板内，先将定位板准确定位后浇筑箱梁第一次混凝土，待混凝土达到设计强度后再吊装拱脚预埋段，预埋段采用缆索起重机起吊就位，利用箱梁上的支架辅助定位，待预埋段与拱脚定位板焊接后再浇筑箱梁剩余混凝土。
预埋拱肋钢管拱脚安装支架拱脚定位板二次浇筑混凝土现浇箱梁图10 拱脚预埋段安装定位未意图 第6页共10页 2010年度优秀科技论文（技术总结） 无风撑斜靠式拱肋安装及线型控制关键技术
6.3 吊装第I段拱肋
6.3.1安装吊具
拱肋运到起点后，开始安装吊具，吊具采用直径42mm钢丝绳配合滑轮组及10t导链,出厂前已在竖拱节段上弦管和斜拱管焊接钢板吊耳,起吊用双吊点、双车的方式。
6.3.2 脱空及调位
吊具安装完毕后，吊钩缓慢起升使节段脱离放置面。由于竖拱与斜拱形成不对称三角结构，脱空后斜拱侧偏重使得竖拱面的中心线不垂直，这时通过设在吊具上的倒链进行调整使其垂直，以方便和预埋段管口连接。
缆索吊起升绳缆索吊起升绳手动调节葫芦缆索吊起升绳线内曲面平上拱竖拱手动调节葫芦手动调节葫芦吊耳下拱竖拱安装角度斜拱竖拱临时放置平台 图11 拱肋双点起吊及及调位示意图 6.3.3 起吊就位
调整好竖拱使其垂直后，拱段垂直缓慢起吊至预定高度(吊装B跨、C跨时需要越过Z3、Z4、Z5、Z2墩扣塔塔顶)，缆索滑车水平移动，将拱肋段运抵安装位置。
6.3.4 对位连接
调整拱段倾角和前一段(预埋段)进行对口，连接法兰板的顺序是先定位后加固，先连正交法兰板，以少数螺栓卡位后，再连接其余法兰板。
6.3.5 扣索安装
在拱段吊装前，将扣索前后头以P型挤压锚锚固，用5t卷扬机牵引扣索过塔，前扣索锚固头暂时用短钢丝绳套固定在已安装好拱肋分段上，后锚索和张锚端连接，为防止精轧螺纹钢受弯，张锚端下撑支架使其保持和扣索相同的倾角。
拱肋分段接头法兰连接后，用卷扬机配转向滑轮将扣索前锚固头牵引至设在新装拱段上弦管的前扣点内，安装限制锚固头位移的螺栓板，后部张锚端开始逐级张拉扣索。
6.3.6扣索张拉及松吊钩
按照预定初拉力对扣索施加作用，在张拉过程中，严格服从现场指挥的指令，分级分步骤施加作用力。
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在扣索分级加载过程中，缆索起重机同时逐级卸载，根据观测拱段抬头标高的实时数据，控制卸载、加载的程序。卸载的控制数据是缆索机起重绳的放松长度值，加载的主要控制数据是拱段的标高变化值，而以扣索的索力值为辅。最后达到工况：缆索机吊钩完全放松、拱段标高基本满足预设值。吊钩松开后，继续观测拱段标高，根据实测数据张拉扣索调整，直至拱段标高满足预设值。
图12 扣索张拉及松索
6.4 吊装第II、第III、第IV节段拱肋
在第I节段吊装后，张拉扣索及侧向缆风绳配合调整第I段的标高、线形，直到满足预设值后才能继续吊装第II段，具体吊装方法及工艺与第I段相同。
采取同样的方法和工艺依次吊装第III段、第IV段。 6.5 吊装合拢段
合拢段吊装是整跨拱肋吊装的关键环节，在吊装前，必须多次测量调整全拱拱肋线形、标高、位置等，在设计允许的温度时间时，实测高空合口的水平距离（多次反复测量以保证测量精度），确定合拢时间后以测量数据为准切割掉合拢段的两端余量，并在最接近设计温度的时间内吊装合拢段。 合扰段拱肋上弦管长、下弦管短，两个吊钩同步起升时无法通过合拢缺口(缺口上宽下窄)，因此采用两个吊钩不同步、不等高的方法抬升合拢段，使之穿过缺口，然后从上往下合拢对接，连上法兰板后，同时同步缓慢松开吊钩，完成合拢工序。
缆索起重机起吊绳扣索第IV段扣索第IV段第V段(合拢段) 图13 合拢段吊装示意图 第8页共10页 2010年度优秀科技论文（技术总结） 无风撑斜靠式拱肋安装及线型控制关键技术
6.6 扣索拆除
扣索的拆除顺序由第IV向第I段依次对称进行。为保证扣塔在受不平衡力的情况下的稳定，在松扣索索力时不能一次全部卸载，必须逐级(20%左右)对称卸载拆除，以免影响拱肋线形。 6.7 拱肋吊装线形控制措施
无风撑斜靠式拱肋为不对称的三角组合结构，在后期加载中拱肋会发生内倾(往桥中心线)，如果内倾偏离了竖拱原设计拱轴线的位置，将会降低拱肋横向稳定性，不利于结构的安全。本桥拱肋线形除了与常规拱桥一样设计面内预拱度，还设计了面外预拱度(即事先往外倾斜，以尽可能抵消后期加载过程中逐步发生的内倾)。
本桥拱肋的面内线形可以按常规拱桥的方法进行控制，但对于面外线形则需要采取不同于常规桥梁的措施进行控制，主要措施如下：
(1)在地面加工制作拱肋时，严格控制结构尺寸，现场对所有钢管拱肋进行全幅预拼，保证钢管拱的线形质量，为钢管拱的顺利安装提供充分的条件。
(2)拱肋节段是竖拱、斜拱一体吊装，而竖拱和斜拱形成的拱肋截面中心不对称，在安装过程中斜拱侧靠在竖拱上，一是使拱轴线向桥中心线方向有位移，二是截面有扭角，导致竖拱中心线不能保持竖直。
对于第一个问题(拱轴线内倾)，主要是利用侧向缆风调整，拱段八字侧缆风不对称加载，在保证拱肋侧向稳定的同时将轴线牵引到预定位置。
对于第二个问题(截面有扭角)，通过扣索来调整：将每段拱肋的扣索分成两根小扣索，小扣索布置在竖拱的两侧，拱肋安装定位后，对两根小扣索同步逐级张拉，使拱肋标高达到预设值，然后单独适当增大斜拱方向的小扣索的索力，可以有效地将截面扭角的问题解决。
扣索斜拱扣索缆风绳缆风绳竖拱图14 拱肋节段扣索及缆风绳布置示意图
(3)虽然设计提供了面外预拱值，但在吊装阶段不能完全按设计值预留，因为斜拱管与竖拱管不对称，斜拱管焊接收缩会导致拱肋轴线外倾，因此吊装时拱肋面外预拱值应比原设计值小4-6cm。
(4)拱肋接头采用手工焊接，遵循同时、对称施焊的原则，尽可能安排在夜间施焊。焊接过程中要派专人随时监测变形量，根据变形量的大小以及变形规律来调整焊接顺序、焊接电流。拱肋合拢
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后节段接头外加强外法兰连接，使其处于半刚半铰状态，可以在正式施焊前拆除缆风绳的约束，以便更好地控制线形。对于每片拱肋，要求从拱顶开始往拱脚方向依次对称焊接（如图14），而且每个截面、每个管口的焊接要同时对称焊接(如图15、16)，尽可能避免焊缝收缩分布不均影响线形。
1号焊口2号焊口3号焊口4号焊口5号焊口图14 单片拱肋对称焊接顺序示意图 11223344图中单线为一组焊缝双线为另一组焊缝556图15 拱肋截面三管对称焊接顺序图 图15 单管对称焊接顺序图 图4-25 单管对称焊接顺序图图4-24 拱肋截面三管对称焊接顺序图6.施工效果
韩江北桥主桥最大跨度为160m，其规模及跨度位居国内同类型桥梁之首。在设计不允许增加临时风撑的情况下，采用不落地的悬臂拼装及综合线型控制技术，成功地完成了全桥五跨共70节段拱肋的悬臂拼装，施工操作快捷简便、安全可靠，拱肋线形符合设计要求，外型圆顺美观。此项技术首次应用于无风撑拱桥的施工，不仅积累了丰富的施工经验，而且对今后同类桥梁具有参考价值。
参考文献：
1 王庭英，金志展著. 钢管结构制造与安装. 人民交通出版社2003 2 陈宝春著. 钢管混凝土拱桥设计与施工. 人民交通出版社1999
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