六律邕江特大桥临时系杆安装施工技术探讨

赵艳纳 何俊辉 谢雨珊

摘要：文章结合六律邕江特大桥的设计特点，通过从拱肋下挂多道自主研发的横梁系统，并在横梁上设置定位滑轮、转向滑轮、孔口防刮装置等对临时系杆安装进行防护，从而形成成套的临时系杆安装施工方法和系杆安装防护技术，成功将永久系杆材料转换为临时系杆，确保项目的顺利实施。

关键词：拱桥;临时系杆;安装;防护

中图分类号：U445.4文献标识码：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 033

文章编号：1673 - 4874（2019）12 - 0119 - 04

0 引言

钢管混凝土系杆拱桥通过张拉系杆来平衡主拱所产生的大部分水平推力，大大降低了拱桥下部与基础的工程量与造价[1]，具有强度大、自重轻、抗变形能力强、造型美观的特点，在我国尤其是在广西发展较为迅速。钢管混凝土系杆拱桥格子梁合拢前，永久系杆不具备安装条件，但又需要提供跨中方向的对拉力确保拱座稳定，在永久系杆安装并施加预应力前，必须先设置临时系杆平衡施工各阶段作用在墩身的不平衡水平推力[2]。因此永久系杆安装是钢管混凝土系杆拱桥的难点工作之一。本文结合六律邕江特大桥的设计特点，采取创新方法，避免了传统施工方法的不足，迅速、高效地将永久系杆转化为临时系杆。

1 工程概况

六律邕江特大桥为主跨265 m钢管混凝土下承式系杆拱桥，拱轴线采用悬链线，计算高度为58. 89 m，矢跨比为1/4.4。跨径组合为：4x 30 m（小箱梁）+280 m（钢管混凝土系杆拱桥）+3x 30 m（小箱梁）。本桥设计将系杆N1～N6、N19～N24作为临时系杆，待桥面格子梁安装完成后，将系杆N2～N5、N20～N23转换为永久系杆，系杆N1、N6、N19、N24转换为备用系杆，这种设计方案与传统系杆拱桥存在一定差别，即施工时需要将永久系杆材料作为临时系杆，加之主桥跨度大、系杆安装难度大、工艺复杂、系杆张拉精确控制难，因此系杆施工是整个桥梁施工的重难点工序，也是制约本项目顺利实施的关键。

2 临时系杆施工存在问题及技术难点

2.1 临时系杆施工存在的问题

（1）主桥临时张拉后挠度仍达1.2m，在空间位置上与格子梁冲突，阻碍格子梁安装;

（2）采用永久系杆材料作为临时系杆，若采用传统形式将临时系杆从河床拖拉过河，会造成临时系杆外PE层损伤;

（3）系杆自重大、安装时垂度大，成品系杆长度不足，无法安装千斤顶进行张拉。

2.2 临时系杆安装技术难点

（1）跨径大，采用传统工艺安装临时系杆，则系杆露出拱座预埋孔工作长度不足，系杆无法进行张拉;

（2）跨径大，若采用传统工艺，临时系杆张拉后挠度仍达1.2m，与格子梁安装冲突;

（3）临时系杆通过转换设置为永久系杆和备用系杆的系杆拱桥，临时系杆安装环境复杂，系杆保护难度大;

（4）系杆张拉需根据现场实体施工情况进行，张拉工序繁琐。

3 临时系杆安装施工技术

针对项目特点和难点，项目组通过从拱肋下挂多道临时横梁系统，减小临时系杆张拉后挠度，避免其与格子梁安装在空间上出现冲突，并设置定位滑轮、转向滑轮、孔口防刮装置等对临时系杆安装进行防护，防止临时系杆安装过程中外PE层受损，优质高效地完成临时系杆安装施工。

3.1 材料与设备

系杆安装主要设备详见表1。

3.2临时系杆安装施工方法

3.2.1总体施工方法

在拱肋用钢丝绳悬挂12道横梁系统，减小临时系杆跨度;南宁岸索盘放索，柳州岸卷扬机牵引安装系杆。示意图见图1。临时系杆安装工艺流程详见图2。

3.2.2横梁系统加工

（1）项目自己研发、加工横梁系统，具体构造见图3。

（2）横梁系统加工工序：防刮轮定制;构件机床精确下料;现场焊接组拼。

3.2.3 横梁系统转船

為避免挂篮高空作业，将横梁系统用固定钢丝绳按设计间距连接，按安装次序梳理整齐，转移至施工船，后期通过预紧固定钢丝绳可达到固定横梁系统的效果。

3.2.4 横梁系统安装

行船至“设计横梁位置”正下方处，用工作索逐根安装横梁系统，将下挂钢丝绳上端吊到指定标高后，用绳卡固定于拱肋处。

3.2.5 横梁系统标高调整

横梁系统安装标高主要影响因素有：格子梁安装标高、横梁悬挂钢丝绳松弛长度及悬挂钢丝绳伸长量等。主要计算方法如下：

（1）格子梁安装标高

格子梁安装标高考虑成桥设计标高、桥面经验预抬值、格子梁及桥面板等桥梁自重荷载下拱肋挠度及吊杆伸长量、二期恒载作用等，并由监控单位根据以上因素计算后给出，设定格子梁安装标高为HL。

（2）横梁悬挂钢丝绳松弛长度

钢丝绳在自重作用下并不足以绷直，呈现为弯曲形态。我们将其由自然下垂状态到完全绷直状态的长度差称为“钢丝绳松弛长度”。根据现场统计，钢丝绳自然下垂状态时可按每米0.6 rrrn的松弛长度计算，即ls1=0. 006×Lz，其中ls为钢丝绳松弛长度，Lz为钢丝绳自然下垂长度。

（3）钢丝绳伸长量

钢丝绳伸长量是指在横梁自重、钢丝绳自重、系杆重量及系杆张拉后竖向分力等力作用下的钢丝绳伸长量，其计算方法见式（1）。

3.2.6 横梁系统标高观测

采用水准仪进行横梁标高观测，操作方法为：确定对应桩号处横梁设计标高一通过拱座处水准点，调整水准仪十字丝至观测横梁设计标高一利用十字丝标高调整横梁标高。

3.2.7 牵引绳架设

工作索吊起牵引绳，将其从拱肋处下挂钢丝绳之间穿过，从柳州岸通过各横梁系统上方，到达南宁岸侧。

3.2.8 临时系杆安装

（1）总体布置：在南宁岸拱座横梁系統上方放置系杆索盘，于柳州岸、南宁岸拱座后方设置卷扬机，作为系杆牵引动力。

（2）安装过程：把系杆牵引头与卷扬机牵引绳连接，在柳州岸启动卷扬机，同时南宁岸索盘放索，缓缓向柳州岸牵引索体穿过此岸的拱座预留孔道并锚固;南宁岸继续放索至全部完成，用南宁岸侧卷扬机将系杆穿过南宁岸侧拱座预留孔，安装南宁岸侧锚具及夹片，完成单根系杆安装。

（3）临时系杆牵引连接：系杆通过牵引头与牵引钢丝绳连接，牵引头为一根一端开孔且比系杆钢绞线束断面略小的钢棒。首先将外圈以内的钢绞线切短约10 cm，然后将牵引头无孔一端直接插入，将外层钢绞线焊接在牵引头上，再用PE材料热熔包裹起来即可。

3.3 系杆安装防护方法

（1）系杆放索架：为使系杆顺利从索盘放出，现场采用钢板、钢管、滑轮及型钢加工放索架。放索架中轴可套入索盘内孔，底板可随索盘绕放索架中轴转动。

（2）定位滑轮：横梁系统上安装定位滑轮，防止系杆外PE层被横梁棱角刮伤，同时起到定位作用。

（3）限位装置：为防止系杆在牵引安装过程中出现跳动，与钢丝绳、耳座等产生摩擦刮伤PE层，在耳座两端焊接限位装置。限位装置由圆钢及外套空心管组成，外套管可绕圆钢转动。

（4）转向滑轮：为防止系杆转弯时与周围构筑物碰撞及出现转弯半径过小导致PE层开裂现象，在系杆放索架与系杆安装轴线间设置转向滑轮，使系杆从放索架顺利过渡至安装位置。

（5）孔口防刮轮：系杆正式安装前，对预埋孔进行打磨，并在孔口安装防刮装置。

4 施工效果

项目通过系杆施工方案研究、比选、优化，采用本项施工技术保质保量完成了系杆施工，且在质量、进度、安全等方面取得良好的效益，主要体现在以下几点：

（1）通过先设置12道横梁系统，再进行临时系杆安装张拉，成功避免格子梁安装与临时系杆在空间位置上的冲突，为格子梁顺利吊装合拢扫除障碍。

（2）通过系列系杆安装防刮措施，临时系杆安装保护到位，外PE层完好无损，成功将永久系杆材料作为临时系杆。

（3）采用该工艺机械人员投入合理，且采用永久系杆材料作为临时系杆（即临时系杆通过体系转换为永久系杆），同时可节省格子梁安装过程中临时系杆调整损失的工期，施工时间大大缩短，取得了良好的经济效益。

5 结语

针对本桥设计的特点，采用创新的方法，有效规避了传统系杆安装存在的不足，此类技术可适用于采用永久系杆材料作为临时系杆的大跨径系杆拱桥临时系杆架空安装施工，也可用于有挠度限制、临时系杆保护要求的中小跨径系杆拱桥系杆安装施工。希望本文的一些工艺和技术能对类似工程提供参考。

参考文献

[1]李世振，刘永清，王宁.钢管混凝土拱桥研究分析[J].商品与质量，2016（42）：403.

[2]陈光辉.多跨连续长系杆拱桥临时系杆设计及施工[J].桥隧工程，2014（7）：1 56—1 59.

作者简介：赵艳纳（1982-），工程师，主要从事高速公路建设管理工作;

何俊辉（1981-），工程师，主要从事高速公路建设管理工作;

谢雨珊（1976-），高级工程师，硕士，主要从事高速公路建设管理工作。