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摘要：文章对合肥铁路枢纽南环线1-128m系杆拱桥的拱肋施工技术进行了介绍,主要内容包括系梁施工、钢管拱肋施工和吊杆张拉施工技术等,可为同类桥梁施工提供有益的参考。
关键字：铁路枢纽系梁施工钢管拱肋施工 吊杆张拉施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
Abstract:Articles of hefei railway hub south loop 1-128 - m arc bridge arch rib construction technology are introduced, the main content including collar beam construction, steel tube arch rib construction and tensioning construction technology, etc., can provide the beneficial reference for the similar bridge construction.
Keyword：Railway hub Collar beam constructionSteel tube arch rib construction
一、工程概况
合肥铁路枢纽南环线工程包河大道特大桥，全长2.184km，共72跨，跨越合宁高速公路包河收费站、匝道、包河大道等，其中跨越包河收费站采用1-128m系杆拱桥。路面中心高程21.43m，贝雷梁底高程28.331m，净空为6.901m，跨中处螺旋管高度为5.78m，系梁底标高跨中33.704m，预拱度标高为33.739m，拱顶高程为59.764m(拱高26.06m)。
1-128m系杆拱桥效果图
系梁全长132m，计算跨度128m,设计为整体箱形梁布置，采用单箱三室预应力砼箱形截面，在纵横向及横隔板上设预应力筋，系梁采用C50混凝土。拱肋设计为内倾9°提篮式，采用悬链线线型，哑铃形钢管混凝土截面，拱肋矢跨比f/l=1/5，钢管内填充C55无收缩混凝土，钢管材质为345qD和Q235qD。吊杆布置采用尼尔森体系。
二、施工要点
1-128m系杆拱桥采用先梁后拱的顺序施工。桩基采用旋挖钻机施工，系梁采用支架法现浇，支架由螺旋钢管、贝雷梁、工字钢等组合而成。系梁浇筑完成后，张拉系梁第一批钢绞线。然后，在系梁顶面搭设拱肋支架，用2台50t汽车吊进行拱肋安装；拱肋混凝土压注采用4台砼地泵自拱脚向拱顶一次压注成型。再用2台50t汽车吊安装吊杆，并按照设计要求张拉吊杆。吊杆张拉完成后，张拉系梁剩余部分钢绞线，最后一次落架成桥。
三、主要施工技术
3.1系梁施工技术
施工前，根据测量方案，现场实测确定支墩基础位置，对桥梁中线进行测量放样，在墩身施工过程中提前进行支墩基础施工。同时在60#、61#墩两侧设置2台臂长55mQTZ800型塔吊，提供墩身、系梁施工过程中模板、钢筋等材料的吊装作业。下面对系梁施工流程、支架安装、支座安装、模板安装、加固、混凝土浇筑预应力张拉及压浆等几方面进行简单的概括：
1、施工流程：支架搭设→立底模→预压以消除非弹性变形→分段绑扎底板、腹板钢筋，设预应力管道→分段安装内侧模及顶模→分段绑扎顶板钢筋、设预应力管道、安装预埋件、预留孔→吊装外侧模→检查签证，调整线形→分段浇混凝土→养护→分批预应力索张拉→压浆，完成系梁施工。
系梁模板安装示意图
2、支架安装：系梁现浇圬工＋模板系统总重约8000t，共设置11跨门架结构。门架采用φ630螺旋钢管支墩和贝雷梁梁部形式，所有钢管支墩均设置单排螺旋钢管。原地面高程为21.434m(中间处)、20.224m(路堤处)，螺旋管高度为5.78～6.76m和9.42～10.67m(靠近桥台处)，预拱度顶标高为30.239m。
3、支座安装：支墩预压完毕，底模标高合格后，开始安装60#、61#墩支座，安装支座应将滑动面等其他部分用丙酮或酒精擦洗干净，支座标高符合设计要求，四角高差不得大于1mm。61#墩活动支座的四氟板搁置时考虑梁体预留5cm的收缩徐变量，使支座能充分发挥其受力及实现位移功能。
4、模板安装、加固：箱梁外模采用18mm厚1.22×2.44m新竹胶板，内模采用18mm胶合板。考虑系梁张拉时的压缩，系梁梁体立模时，在61#墩活动支座梁端加长5cm，即系梁立模时的长度为132.05m，在桥墩支座的滑动面以上部分作相应调整。
5、混凝土浇筑：系梁砼标号为C50，水泥采用52.5普通硅酸盐水泥，外加剂掺量为水泥用量的1.4%。混凝土采用拌合站集中拌制，泵送入模，φ50插入式振捣器振捣。
6、预应力张拉及压浆：系梁预应力钢绞线分纵向预应力和横向预应力钢绞线两种，均采用Φ15.2mm高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860MPa;
3.2钢管拱肋施工技术
系杆梁拱肋采用工厂制作、汽车运输、现场架设方案施工。
1、拱肋制作
拱肋钢管节段长度设计为7个节段加工拼装，单节最大吊重约为38t，工厂制作，出厂前整体预拼装。在预拼台座上将钢管拱以1：1比例放样，对单元构件制作下料大样。采用数控切割机下料、卷板机卷制φ1.2 m基本管，卷制前应根据焊接工艺要求预制坡口，并注意钢板轧制方向与受力方向一致。焊接完成后，进行钢管校圆，管口椭圆度控制在3 mm误差以内。
拱肋工厂加工分段示意
2、拱肋安装
钢管拱肋分段运输至工地现场，吊装前进行桥位试拼装。
（1）钢管拱肋安装所需起重设备与膺架搭设：在系梁施工完成后，利用已施工的系梁作为吊装平台，用1台200t吊车将2台50t吊车吊至系梁上，作为起重设备。在系梁顶面搭设膺架作为拱肋拼装平台，在每节拱肋节点位置设钢管支墩，每个支墩设4根φ300螺旋管立柱，立柱与系梁顶预埋钢板焊接。
（2）钢管拱肋安装顺序:从两端拱脚依次对称按预拼顺序吊装拱段，最后合龙段的架设施工。每一分段按照起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式焊接合龙的顺序吊装。
（3）钢管拱肋分段架设注意事项:钢管拱试拼完毕后，对称架设两端钢管拱段。起吊前标注拱肋的重心布置和拱肋两端中心线位置，吊点位置设橡胶衬垫保护油漆；安装时采用全站仪跟踪测量定位拱肋中心线，确保线型准确。
拱肋现场图片
3、拱肋合龙
在合龙段拼装前，根据当地气象部门提供的3～5天气象预报，选择其中1～2天进行24小时气温观测，确定一天中气温较低且平稳的时段作为合龙施工时间。
合龙段施工顺序为：精确测量合龙段两侧拱段净间距→根据测量数据对己加工的合龙段长度进行切割修正→提升就位→安装环向对接内衬圈→安装临时钢钉→温度平稳时临时固结→焊接合龙。
合龙段根据实测加工安装误差和温差影响进行长度修正，进行现场切割修正，并加工好对接环缝焊接坡口。
合龍段吊装采用2台50t吊机，起吊时必须保证吊装姿态与合龙姿态一致。合龙段起吊就位后，在合龙段两端各设置手动葫芦和紧线器，通过收放手动葫芦和紧线器，进行合龙口竖、横、纵及旋转四维调整，使对接口两两吻合，使合龙段的各项线型指标满足设计要求。
拱肋环缝焊接采用手工对称焊接，对称焊接速度需基本一致，采取对称交错、分段反向顺序。焊接均应严格遵照焊接工艺试验评定参数进行，旁站监督，并通过超声波检测合格后，进行下一对拱段的拼装焊接。
4、拱肋支架检算
（1）支架主要构件
拱肋支架的钢管立柱为φ300mm，壁厚6mm螺旋钢管，4根钢管立柱形成 “井字”支架。同排立柱之间用I20工字钢作横向系梁，不同排立柱之间用∠75×75×8角钢桁架连接，支架顶部用槽钢焊接辅助支点，保证拱肋安装中的各个支点符合拱肋线形，在支架四周用型钢焊接0.6m宽的施工操作平台。
（2）荷载组合及工况检算
设计计算荷载考虑钢管拱自重，并计1.3倍冲击系数，风荷载，按风速25m/s计算，强度检算按极限应力法计算。
荷载组合为：风力+结构自重；
风力（含钢管拱节段）+结构自重+钢管拱节段重。其中风力分项系数1.4，钢管节段自重分项系数1.2。
根据拱肋节段划分情况，支架的最大荷载在2#临时支墩上，最大荷载为（29.6+26.04）/2=27.82t。3#临时支墩的高度最高，为21.6m（对应的拱肋节段重（22.42+26.04）/2=24.23t）。为保证结构安全，计算考虑按临时支墩的最大高度和最大节段荷载同时发生进行检算，即按3#临时支墩高度上承受2#临时支墩的荷载进行检算，如该种工况可以满足，则临时支墩结构的承载力可满足施工需要。
经计算，在风力作用下，针对拱肋节段吊装之前和吊装后不同工况，分别计算钢管柱最大应力及连接系最大应力均小于Q235钢材的应力设计值215MPa，满足规范要求；对钢管立柱分别进行压杆稳定计算，满足规范要求。
3.3吊杆安装及张拉
钢管拱肋内混凝土强度达到设计强度后，开始安装吊杆并张拉。吊杆为尼尔森体系，交叉布置，间距为8m，吊杆钢绞线采用1670MPa高强低松弛镀锌钢丝，每根吊杆采用OVMLZM(K)7-127I型平行钢丝索组成，用复合包带缠紧，外挤双层PE护套。
在系梁及拱肋施工时注意预埋吊杆预留孔、锚头钢筋及螺旋钢筋预埋件位置精度，精确测量上下锚头之间距离，再计算确定吊杆实际下料长度。
吊杆的安装次序从两端拱脚开始，对称依次安装至拱顶。在拱肋混凝土强度达到设计要求后，采用千斤顶在拱肋顶单端张拉，按设计图纸顺序张拉至初始应力后锚固。
吊杆安装张拉完成后，张拉系梁第二批纵、横向剩余预应力索。拆除系梁支墩，进行桥面设备二期恒载等施工。桥面设备安装完成后，根据设计要求对吊杆预应力进行张拉调整，调整时应按设计顺序对称进行。
四、结束语
南环线1-128m系杆拱桥是合肥铁路枢纽的关键控制工程，工期紧，任务重，技术含量高。在充分考虑涉路交通安全的前提下，施工前对系梁张拉方案、拱肋吊装合龙方案及吊杆张拉方案进行了多次研讨与专家评审，在施工过程中严格遵照方案进行，历经220天，顺利完工。目前系杆拱桥在国内已达到越来越多的应用，希望本桥的施工技术可以为同类桥梁施工提供参考。
参考文献：
1.1新建铁路合肥铁路枢纽南环线包河大道特大桥施工图《合枢南环施（桥）-8-Ⅲ》；
1.2《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002；
1.3《客运专线铁路桥涵施工技术指南》TZ213-2005。
作者簡介：张庆发（1974-），男，高级工程师，1997年毕业于上海铁道大学机械制造专业。
关键字：铁路枢纽系梁施工钢管拱肋施工 吊杆张拉施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
Abstract:Articles of hefei railway hub south loop 1-128 - m arc bridge arch rib construction technology are introduced, the main content including collar beam construction, steel tube arch rib construction and tensioning construction technology, etc., can provide the beneficial reference for the similar bridge construction.
Keyword：Railway hub Collar beam constructionSteel tube arch rib construction
一、工程概况
合肥铁路枢纽南环线工程包河大道特大桥，全长2.184km，共72跨，跨越合宁高速公路包河收费站、匝道、包河大道等，其中跨越包河收费站采用1-128m系杆拱桥。路面中心高程21.43m，贝雷梁底高程28.331m，净空为6.901m，跨中处螺旋管高度为5.78m，系梁底标高跨中33.704m，预拱度标高为33.739m，拱顶高程为59.764m(拱高26.06m)。
1-128m系杆拱桥效果图
系梁全长132m，计算跨度128m,设计为整体箱形梁布置，采用单箱三室预应力砼箱形截面，在纵横向及横隔板上设预应力筋，系梁采用C50混凝土。拱肋设计为内倾9°提篮式，采用悬链线线型，哑铃形钢管混凝土截面，拱肋矢跨比f/l=1/5，钢管内填充C55无收缩混凝土，钢管材质为345qD和Q235qD。吊杆布置采用尼尔森体系。
二、施工要点
1-128m系杆拱桥采用先梁后拱的顺序施工。桩基采用旋挖钻机施工，系梁采用支架法现浇，支架由螺旋钢管、贝雷梁、工字钢等组合而成。系梁浇筑完成后，张拉系梁第一批钢绞线。然后，在系梁顶面搭设拱肋支架，用2台50t汽车吊进行拱肋安装；拱肋混凝土压注采用4台砼地泵自拱脚向拱顶一次压注成型。再用2台50t汽车吊安装吊杆，并按照设计要求张拉吊杆。吊杆张拉完成后，张拉系梁剩余部分钢绞线，最后一次落架成桥。
三、主要施工技术
3.1系梁施工技术
施工前，根据测量方案，现场实测确定支墩基础位置，对桥梁中线进行测量放样，在墩身施工过程中提前进行支墩基础施工。同时在60#、61#墩两侧设置2台臂长55mQTZ800型塔吊，提供墩身、系梁施工过程中模板、钢筋等材料的吊装作业。下面对系梁施工流程、支架安装、支座安装、模板安装、加固、混凝土浇筑预应力张拉及压浆等几方面进行简单的概括：
1、施工流程：支架搭设→立底模→预压以消除非弹性变形→分段绑扎底板、腹板钢筋，设预应力管道→分段安装内侧模及顶模→分段绑扎顶板钢筋、设预应力管道、安装预埋件、预留孔→吊装外侧模→检查签证，调整线形→分段浇混凝土→养护→分批预应力索张拉→压浆，完成系梁施工。
系梁模板安装示意图
2、支架安装：系梁现浇圬工＋模板系统总重约8000t，共设置11跨门架结构。门架采用φ630螺旋钢管支墩和贝雷梁梁部形式，所有钢管支墩均设置单排螺旋钢管。原地面高程为21.434m(中间处)、20.224m(路堤处)，螺旋管高度为5.78～6.76m和9.42～10.67m(靠近桥台处)，预拱度顶标高为30.239m。
3、支座安装：支墩预压完毕，底模标高合格后，开始安装60#、61#墩支座，安装支座应将滑动面等其他部分用丙酮或酒精擦洗干净，支座标高符合设计要求，四角高差不得大于1mm。61#墩活动支座的四氟板搁置时考虑梁体预留5cm的收缩徐变量，使支座能充分发挥其受力及实现位移功能。
4、模板安装、加固：箱梁外模采用18mm厚1.22×2.44m新竹胶板，内模采用18mm胶合板。考虑系梁张拉时的压缩，系梁梁体立模时，在61#墩活动支座梁端加长5cm，即系梁立模时的长度为132.05m，在桥墩支座的滑动面以上部分作相应调整。
5、混凝土浇筑：系梁砼标号为C50，水泥采用52.5普通硅酸盐水泥，外加剂掺量为水泥用量的1.4%。混凝土采用拌合站集中拌制，泵送入模，φ50插入式振捣器振捣。
6、预应力张拉及压浆：系梁预应力钢绞线分纵向预应力和横向预应力钢绞线两种，均采用Φ15.2mm高强度低松弛预应力钢绞线，标准强度fpk=1860MPa;
3.2钢管拱肋施工技术
系杆梁拱肋采用工厂制作、汽车运输、现场架设方案施工。
1、拱肋制作
拱肋钢管节段长度设计为7个节段加工拼装，单节最大吊重约为38t，工厂制作，出厂前整体预拼装。在预拼台座上将钢管拱以1：1比例放样，对单元构件制作下料大样。采用数控切割机下料、卷板机卷制φ1.2 m基本管，卷制前应根据焊接工艺要求预制坡口，并注意钢板轧制方向与受力方向一致。焊接完成后，进行钢管校圆，管口椭圆度控制在3 mm误差以内。
拱肋工厂加工分段示意
2、拱肋安装
钢管拱肋分段运输至工地现场，吊装前进行桥位试拼装。
（1）钢管拱肋安装所需起重设备与膺架搭设：在系梁施工完成后，利用已施工的系梁作为吊装平台，用1台200t吊车将2台50t吊车吊至系梁上，作为起重设备。在系梁顶面搭设膺架作为拱肋拼装平台，在每节拱肋节点位置设钢管支墩，每个支墩设4根φ300螺旋管立柱，立柱与系梁顶预埋钢板焊接。
（2）钢管拱肋安装顺序:从两端拱脚依次对称按预拼顺序吊装拱段，最后合龙段的架设施工。每一分段按照起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式焊接合龙的顺序吊装。
（3）钢管拱肋分段架设注意事项:钢管拱试拼完毕后，对称架设两端钢管拱段。起吊前标注拱肋的重心布置和拱肋两端中心线位置，吊点位置设橡胶衬垫保护油漆；安装时采用全站仪跟踪测量定位拱肋中心线，确保线型准确。
拱肋现场图片
3、拱肋合龙
在合龙段拼装前，根据当地气象部门提供的3～5天气象预报，选择其中1～2天进行24小时气温观测，确定一天中气温较低且平稳的时段作为合龙施工时间。
合龙段施工顺序为：精确测量合龙段两侧拱段净间距→根据测量数据对己加工的合龙段长度进行切割修正→提升就位→安装环向对接内衬圈→安装临时钢钉→温度平稳时临时固结→焊接合龙。
合龙段根据实测加工安装误差和温差影响进行长度修正，进行现场切割修正，并加工好对接环缝焊接坡口。
合龍段吊装采用2台50t吊机，起吊时必须保证吊装姿态与合龙姿态一致。合龙段起吊就位后，在合龙段两端各设置手动葫芦和紧线器，通过收放手动葫芦和紧线器，进行合龙口竖、横、纵及旋转四维调整，使对接口两两吻合，使合龙段的各项线型指标满足设计要求。
拱肋环缝焊接采用手工对称焊接，对称焊接速度需基本一致，采取对称交错、分段反向顺序。焊接均应严格遵照焊接工艺试验评定参数进行，旁站监督，并通过超声波检测合格后，进行下一对拱段的拼装焊接。
4、拱肋支架检算
（1）支架主要构件
拱肋支架的钢管立柱为φ300mm，壁厚6mm螺旋钢管，4根钢管立柱形成 “井字”支架。同排立柱之间用I20工字钢作横向系梁，不同排立柱之间用∠75×75×8角钢桁架连接，支架顶部用槽钢焊接辅助支点，保证拱肋安装中的各个支点符合拱肋线形，在支架四周用型钢焊接0.6m宽的施工操作平台。
（2）荷载组合及工况检算
设计计算荷载考虑钢管拱自重，并计1.3倍冲击系数，风荷载，按风速25m/s计算，强度检算按极限应力法计算。
荷载组合为：风力+结构自重；
风力（含钢管拱节段）+结构自重+钢管拱节段重。其中风力分项系数1.4，钢管节段自重分项系数1.2。
根据拱肋节段划分情况，支架的最大荷载在2#临时支墩上，最大荷载为（29.6+26.04）/2=27.82t。3#临时支墩的高度最高，为21.6m（对应的拱肋节段重（22.42+26.04）/2=24.23t）。为保证结构安全，计算考虑按临时支墩的最大高度和最大节段荷载同时发生进行检算，即按3#临时支墩高度上承受2#临时支墩的荷载进行检算，如该种工况可以满足，则临时支墩结构的承载力可满足施工需要。
经计算，在风力作用下，针对拱肋节段吊装之前和吊装后不同工况，分别计算钢管柱最大应力及连接系最大应力均小于Q235钢材的应力设计值215MPa，满足规范要求；对钢管立柱分别进行压杆稳定计算，满足规范要求。
3.3吊杆安装及张拉
钢管拱肋内混凝土强度达到设计强度后，开始安装吊杆并张拉。吊杆为尼尔森体系，交叉布置，间距为8m，吊杆钢绞线采用1670MPa高强低松弛镀锌钢丝，每根吊杆采用OVMLZM(K)7-127I型平行钢丝索组成，用复合包带缠紧，外挤双层PE护套。
在系梁及拱肋施工时注意预埋吊杆预留孔、锚头钢筋及螺旋钢筋预埋件位置精度，精确测量上下锚头之间距离，再计算确定吊杆实际下料长度。
吊杆的安装次序从两端拱脚开始，对称依次安装至拱顶。在拱肋混凝土强度达到设计要求后，采用千斤顶在拱肋顶单端张拉，按设计图纸顺序张拉至初始应力后锚固。
吊杆安装张拉完成后，张拉系梁第二批纵、横向剩余预应力索。拆除系梁支墩，进行桥面设备二期恒载等施工。桥面设备安装完成后，根据设计要求对吊杆预应力进行张拉调整，调整时应按设计顺序对称进行。
四、结束语
南环线1-128m系杆拱桥是合肥铁路枢纽的关键控制工程，工期紧，任务重，技术含量高。在充分考虑涉路交通安全的前提下，施工前对系梁张拉方案、拱肋吊装合龙方案及吊杆张拉方案进行了多次研讨与专家评审，在施工过程中严格遵照方案进行，历经220天，顺利完工。目前系杆拱桥在国内已达到越来越多的应用，希望本桥的施工技术可以为同类桥梁施工提供参考。
参考文献：
1.1新建铁路合肥铁路枢纽南环线包河大道特大桥施工图《合枢南环施（桥）-8-Ⅲ》；
1.2《铁路桥涵施工规范》TB10203-2002；
1.3《客运专线铁路桥涵施工技术指南》TZ213-2005。
作者簡介：张庆发（1974-），男，高级工程师，1997年毕业于上海铁道大学机械制造专业。