方乃平
（中铁大桥局第七工程有限公司，湖北 武汉 430056）
［摘要］襄阳苏岭山大桥为一座3跨连续钢桁拱桥，对于这种结构形式的桥梁，国内多采用拱上架梁吊机架设，文章结合该桥的工程特点，预选了4种方案，从技术的可行性、安全性、工期、造价等方面进行了分析，确定了工艺技术上成熟、安全质量有保障、造价适中的缆索吊机+吊索塔架方案，为承接钢桁拱桥选择施工设备、制定架设方案提拱了新案例。
［关键词］钢桁拱；架设；方案
苏岭山大桥位于襄阳市东津新区，跨越唐白河，桥梁全长1573m。3跨连续（70m+ |240m+70m）下承式钢桁架拱桥，上、下游拱肋桁片间中心距38.2m，纵桥向设置有8道空间桁架式风撑。全桥共52个节间。边跨各9个节间，中跨34个节间。单片主拱分为2×13+1节段，苏岭山大桥主桥桥式布置图如下：
图1 主桥结构布置图
拱肋上、下弦及纵梁均为1.5m宽的箱型截面。腹杆采用箱型和H型截面。桁片杆系之间为焊接联接，横梁采用工字形截面；风撑为空间桁架结构。边跨拱梁组合件最大重量为124.6t，主跨拱肋节段最大重量139.9t，风撑重152.4t。
桥位段河面宽约570m，水深3.5～7.9m。一年中水位变化不大。
设计院指导方案为主跨采用缆索吊机扣挂法施工，边跨钢梁拱肋采用支架法，风撑整体吊装；主墩顶桁片GL4分杆件两次吊装外，其余桁片是分节段整体吊装架设方案。拱肋上、下弦及腹杆在工厂制成桁片后船运到工地整体吊装，节段间高强度螺栓联接；现场安装对位精度要求高，调整难度大，按无应力状态安装。钢桁拱需要在临时支座上安装，合拢调整到位后更换正式支座。施工作业全部为水上作业；工程地处平原，缆索吊锚碇、缆塔设计无天然优势利用。受下游已建桥梁和水位终年基本无变化限制，大型船舶和吊船不能进入工地。架梁吊机可完成边跨剩余部分的钢桁梁架设。架设完GL5节段、吊机前移到GL5节段上，开始在A9节点安装吊索塔架，吊索塔架用主塔侧面安装的塔吊完成安装。完成GL6节段、1#风撑、GL7安装，并将架梁吊机前移到GL7节段，张拉第一道扣索，锚索锚固于ZL0节段上，用架梁吊机继续架设中跨拱肋节段，每完成两个节段桁片安装后张拉一根扣索。主跨共有4×3根扣索，扣索采用平行钢铰线，锚接联接。
为了解决拱肋合拢的问题，北侧（鹿门寺侧）临时支座向跨中纵向预偏约84mm，在边跨纵梁ZL1～ZL2范围的27m内需加压重11kN/m2，保持结构的整体平衡。
图2 拱上吊机架设方案图
2.1 主跨钢桁拱架设方案及设备预选
本桥边跨和主跨均处水上，按现有桁架拱桥架设主要方法有拱上吊机架设法、缆索吊机架设法等。分别对拱上吊机法、缆索吊机（扣缆合一）法、缆索吊机（无吊索塔架）法、缆索吊机（有吊索塔架）法等进行研究，初步选定拱上吊机规格为180t×20m，回转角度210°～360°，走行轨距38.2m，最大工作坡度60°。扣缆合一（小幅盖）的缆索吊机规格为：中跨240m；汉十（南）侧118m，鹿门寺（北）侧111m，扣塔高98m，缆塔高12m，缆塔铰接于扣塔顶端；缆索吊机（全幅盖）的规格：中跨472m，汉十侧边跨为289m，鹿门寺侧边跨为277m，缆塔高130m，中跨吊重最大垂跨比1/12，最大垂度39.33m。以上述结构数据为基础分别进行研究分析。
2.2 拱上吊机方案
拱上吊机采用在边跨拱肋上安装方案，需要先搭设边跨水上支架和水上龙门吊机走道，安装100t、50m跨径的龙门吊机，在边跨支架上安装边跨纵横梁及边跨拱肋，在边跨支架上安装1个节段以上的钢梁，再在边跨钢梁上安装拱上架梁吊机。
2.3 缆索吊机（扣缆合一）方案
搭设边跨水上支架和水上龙门吊机走道，安装100t、50m跨距的龙门吊机，在边跨支架上安装边跨纵横梁及边跨拱肋，在主墩的侧面建水上基础安装塔吊，在主墩承台（需加大）上布置扣塔、缆塔基础，根据设计需要对主墩承台进行加强设计，扣塔和缆吊用塔吊安装。缆索吊机安装完成后进行主跨的拱肋安装，吊装GL5节段拱肋桁片；吊装GL6节段拱肋桁片，安装1号风撑；吊装GL7节段拱肋桁片，安装1#锚索，调整拱圈标高后扣定1号锚索、1#扣索（在A15点），后续分别在A19、A25点安装2#、3#扣索。锚索锚固于ZL0节段上。边跨27m（ZL1-ZL2节段）区域内施加4kN/m2压重。
为了实现拱肋的合拢，鹿门寺侧的临时支座向跨中纵向预偏约84mm，在合适的温度下吊装GL13节段合龙拱肋。
图3 缆索吊机斜拉扣挂法架设方案图
2.4 缆索吊架梁方案（无吊索塔架）
用缆索吊吊装边跨横梁及拱肋组合件。边跨钢梁架设完成后，拆除边跨临时支架，并进行压重。用缆索吊机架设完成主跨的拱肋及风撑。
主拱合拢时需在两边跨钢梁的边墩支点上落梁约721.5mm。鹿门寺侧钢梁采用预偏的方法向跨中纵移约570mm，拱肋合拢口调整到设计位置后，在合适的温度下吊装合拢节段GL13节段。实现合拢。合拢时，临时系杆的应力达到约1111.2t。
图4 缆索吊机无扣塔法架设方案图
2.5 缆索吊方案（有吊索塔架）
缆索吊机投入使用后，在边跨栈桥支架上安装边跨纵横梁及拱肋，安装完成GL5桁片后可以进行吊索塔架安装，塔高54m，吊索塔架底部铰接于A9节点，采用单层吊索塔架，全部构件都可由缆索吊安装，桁片节段由单侧的缆索吊吊装，风撑由上下侧的缆索吊机抬吊，安装完成GL6-GL11节段及1号、2号、3号风撑。锚索锚固在ZL0上，扣索锚固于A21节点（GL11），然后解除吊索塔临时固定。边跨27m（ZL1-ZL2节段）区域内施加4kN/ m2压重，保持整体结构平衡。
为了实现拱肋的合拢，鹿门寺侧临时支座向跨中纵向预偏约84mm，扣索张拉力约543.5t，锚索张拉力约777.6t。在适当的温度下吊装GL13，实现合拢。
图5 缆索吊机有吊索塔架法架设方案图
（1）拱上吊机方案：本工程为市政桥梁，上下游拱片中心距达38.2m，只能采用桁片式吊装方案，吊装重量偏大，起重的幅度也大，拱上吊机的规格也偏大；拱肋桁片侧向悬臂长度最大达21m，且杆系为栓焊联接方式，侧向整体稳定差；风撑太长、太重，吊重也困难；因桁片处于受载状态，风撑和桁片安装定位都更困难；架设期间要使用临时支座，架完拱肋后，主桥纵、横梁吊装需要另外投入设备；总施工周期偏长，安全风险难以控制。
（2）扣缆塔合一缆索吊方案：设备投入成本略低；边跨架设需要另外投入门吊及走道栈桥；扣缆塔安装需要在水上安拆塔吊，且扣缆塔基础也在水上，施工困难，安全风险及费用也较高，施工周期最长；扣锚索层数较多，施工过程中需多次调索，施工过程复杂，施工控制难度大。
（3）无扣塔缆索吊方案：需要在边跨加设大量压重；安装拱肋桁片时因拱肋悬臂的挠度变形，安装定位困难，合拢难度也增加；拱肋合拢前需张拉临系杆，拱肋合拢后也需要张拉临时系杆，对后续纵横梁安装时相互影响，给安装增加了难度。
（4）单设扣塔缆索吊方案：设备投入较多，主体结构受力相对合理，桁片安装及合拢定位较方便；并行施工作业内容较多，施工周期较短；工艺技术成熟，安全可控，风险较低。
（5）尽可能地按无应力状态安装合拢，方案不一样，效果也有差别，对缆索吊机方案的有吊索塔架和无吊索塔架方案在拱肋合拢的的应力进行了分析，分别为-137.4/126.4MPa、-156.6/132.1MPa，可以看出安装时结构受力较小的方案完成后的结构应力也小一些。
扣缆合一无吊索塔架缆索吊机+吊索塔架工期/月15151110 1架梁吊机600600×2 2缆索吊机（240m跨）18251825×1 3缆索吊机（472m跨）16251625×11625×1 4边跨栈桥776776×1776×1776×1776×1 5龙门吊走道338338×1338×1 6 320tm塔吊月租费66×4×156×4×156×4×116×4×10 7塔吊进退场+安拆费2020×420×420×420×4 8100t×50m门吊租费66×2×56×2×4 9临时系杆90 90 10吊索塔架325325×1325×1 11合计/万元2879342728353046 12技术难度难技术较成熟难技术较成熟13安全风险高较高较高较好控制设施名称单项费用/万元方案架梁吊机缆索吊机
在费用中，架梁吊机方案虽然费用较低，后续纵、横梁安装，桥面系安装及附属物的安装要用另外的设备，存在潜在的未计费用。
从技术方面比较，拱上吊机难度最大，其次是缆索吊机无吊索塔架方案，其它两个方案相差不大。
从安全风险比较，拱上吊机最高，其次是缆索吊机无吊索塔架方案，缆索吊机扣缆塔合一方案，缆索吊机吊索塔架方案应该是较低的，操作比较方便。
桥梁的安装方案在抓住主桥设计师的意图的同时，充分做好方案的比选和研究，追求最好的施工方案；随着桥结构型式的不断新颖，技术的不断进步，施工的难度也在不断增加，施工的周期也在不断要求缩短，对新承接的项目要认真分析和研究，努力制定出有安全保证、有技术创新、有施工效益、有施工周期短的方案；襄阳苏岭山桥若采用杆件安装需变更设计，空中作业工作量增加，也难以达到设计初始的质量要求，用拱上吊机进行桁片式安装，需要设计国内最在的拱上吊机，也会产生较大的安装内力；缆索吊机+吊索塔架架设是较合理的方案，工艺技术成熟，可重复利用的设备较多，完成的任务较全面，覆盖面较大，结构简洁，安全可行，经济性好，仍是较好的方案；当前施工安全、特别是施工人员的人生安全是重中之重的问题。本方案经过充分的论证分析后，确定使用缆索吊机+吊索塔架施工方案。
［参考文献］
［1］ 宋伟俊，董广文. 南京大胜关长江大桥钢梁架设与合拢技术［J］. 桥梁建设，2009，（06）.
［2］ 王俊，向中富，等. 特大跨钢桁拱桥建造技术［M］.北京：人民交通出版社，2014.
Research on erection methods of steel truss arch for Xiangyang Su-ling mountain bridge
FANG Nai-ping
［中图分类号］U445.4
［文献标识码］B
［文章编号］1001-554X（2017）04-0071-04
DOI：10.14189/j.cnki.cm1981.2017.04.006
［收稿日期］2017-02-21
［通讯地址］方乃平，湖北省武汉市经济技术开发区春晓路8号
联系客服
