大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》是廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司完成的建築類施工工法；作者分別是馮智、韓玉、陳光輝、何華、李彩霞；適用範圍是大跨度鋼管混凝土和鋼箱提籃拱橋。

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》主要的工法特點是需要的預製場地小，設備少，地面工序少，費用省；在拱肋起吊前，通過移動兩主塔上的主索鞍，使主索基本與待安裝拱肋節段兩者在水平面上的投影基本重合；結合扣掛系統的創新，將扣索前索呈內八字布設，使其與鋼拱肋兩者在水平面上投影相切。

2008年1月31日，《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法
• 工法編號： YJGF250-2006
• 完成單位：廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司
• 主要完成人：馮智、韓玉、陳光輝、何華、李彩霞
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

提籃拱具有以下特色：（1）具有比常見的上承式拱大得多的面外穩定性；（2）放鬆了對拱橋的寬跨比的要求；（3）具有良好的施工穩定性及抗震性能。因此，提籃拱橋正越來越多地得到套用。

由於提籃拱橋的拱肋向內有一定角度的傾斜，因此為保證安裝時單邊拱肋穩定，2005年前常常採用雙吊雙扣法施工，即首先在起吊場地上將對稱於橋軸線的兩段拱肋通過橫聯拼接成一個整體，然後再用兩組索道吊點同時起吊安裝。但為保證拱肋鋼管空中順利對接，此法需將拱肋全斷面立式預拼，預拼時需要不斷修改預拼台座的標高及寬度，每個預拼好的節段需要安設強大的臨時橫聯，以形成較強大的總體剛度，保證吊裝過程中不發生扭轉等變形，因此需要的預拼場地寬大、場地吊裝設備起吊高度大、吊重能力大，造成地面工序多、投資大、費用高、施工速度慢等問題而提籃拱的單吊單扣法，採用先將對稱於橋軸線兩段拱肋分別吊裝到位再安設橫聯的方法，避免了全斷面預拼接，只需將單邊拱肋臥式預拼即可，需要的預拼場地小材料省、起重設備小、費用省。

廣西壯族自治區公路橋樑工程總公司先後在特大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋——浙江三門口象山大橋北門橋和中門橋以及安徽太平湖大橋的施工中採用了大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工藝，取得了良好的社會和經濟效益，並在施工中不斷地對該工藝加以改進和完善，形成《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》。

工法特點

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的工法特點是：

1.此法需要的預製場地小，設備少地面工序少，費用省；

2.依靠主索鞍可橫移纜索吊裝系統的優點，在拱肋起吊前，通過移動兩主塔上的主索鞍，使主索基本與待安裝拱肋節段兩者在水平面上的投影基本重合，從而使節段拱肋起吊後不需要橫橋向過多調整即可滿足就位需要；

3.結合扣掛系統的創新，將扣索前索呈內八字布設，使其與鋼拱肋兩者在水平面上投影相切，從而避免了扣索拉力對拱肋產生橫橋向水平分力。採用雙弧形板扣索鞍適應扣索角度轉向以及錨固端採用半球形墊，使扣索布置更加靈活，避免了扣索的局部彎折，受力條件大大改善，安全性得到保證。

操作原理

適用範圍

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》適用於大跨度鋼管混凝土和鋼箱提籃拱橋。

工藝原理

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的工藝原理敘述如下：

採用可橫移索鞍纜索吊裝系統及新式斜拉扣掛系統，通過橫移索鞍、起吊單側節段拱肋、調整空間姿態（拱肋平面與鉛錘面傾角）、縱向運輸到位、安設扣索和橫向纜風、拱肋就位、調整標高和軸線、張拉扣索同時放鬆直至解除吊點等工序完成該段安裝，用同樣方法安裝對稱於橋軸線的節段拱肋，然後安裝橫聯，從而完成一對對稱拱肋吊裝，如此操作直至拱肋全部安裝完成（圖1）。

圖1 拱肋安裝示意圖

施工工藝

工藝流程

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的工藝流程見圖2。

圖2 拱肋纜索吊裝工法工藝流程圖

操作要點

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的操作要點如下：

一、形成纜索吊裝及斜拉扣掛系統

提籃拱橋拱肋的單吊單扣安裝主要依靠纜索吊裝及斜拉扣掛系統來實現。

1.纜索吊裝系統包括錨碇系統、塔架系統、主索系統、起重系統、牽引系統、工作索系統等。錨碇系統由主索地錨以及纜風地錨組成。

塔架系統由塔頂、塔身、基礎和纜風等組成。常用萬能桿件或鋼管式桿件組拼成塔身，其結構通常為門式排架。

主索系統：由主索、移動式索鞍組成。主索（承重索）常用滿充式鋼絲繩或密封鋼絲繩組成，其型號、根數和垂度應根據計算確定。

起重系統主要由起重滑輪組、起重索、起重卷揚機和導向滑車等部件組成。

牽引系統主要由跑車輪、牽引繩、牽引卷揚機及轉向滑輪組等組成。

工作索系統主要用於吊運重量較輕的構件、輕型設備及工具等，也可用於處理主吊裝系統故障。

2.斜拉扣掛系統包括前錨點、扣索鞍、後錨點、鋼絞線扣索、扣索地錨組成。

二、鋼管拱肋的吊裝工作

1.索鞍橫移

通過橫移同一組主索的兩岸索鞍，使這組主索水平面投影和待裝拱肋節段成橋後水平面投影相重合，確保節段拱肋起吊後不需要橫橋向做過多調整即可滿足就位需要。

2.拱肋翻身

將加工好的拱肋節段運至起吊位置，採用主索吊點翻身拱肋節段的翻身有兩種方式：

1）雙主索吊抬翻身

當吊裝系統為兩組索道時可以採用這種方式翻身，即首先將兩組索道的吊點都提高，然後一組索道的吊點提高，另一組的吊點逐漸降低，直至完全放鬆，將力完全轉移到前一組吊點，完成翻身（圖3）。

圖3 雙主索吊抬翻身圖

2）單主索起吊翻身

當拱肋的左右弦桿距離較近，橫聯管較短時，可採用一組主索上的兩個吊點進行翻身，即在每個吊點均僅用一根鋼絲繩分別捆綁上弦兩個水平橫聯管的一端，直接起吊，完成翻身工作，拱肋翻身後在自重作用下呈自然傾斜狀態（圖4、圖5）。

3.空間姿態調整

空間姿態調整有兩種方式（圖6）：

圖6 空間姿態調整

1）長短鋼絲繩捆綁方式：

拱肋翻身時就在每個吊點均採用精心調整的長短不同的兩根鋼絲繩千斤繩，將其分別捆綁在拱肋上弦兩條主弦管上，使拱肋翻身完成後在自重作用下基本形成空間姿態，再進一步採用鏈子葫蘆微調以達到設計要求的空間姿態對於鋼箱拱則設定專用吊點。

2）捆綁上弦橫聯管方式：

拱肋翻身後，採用鏈子葫蘆對其進行調整，使之形成設計要求的空間姿態。

第一種方式適用範圍廣，調整得角度也比較到位，但工序較多；而第二種方式可一次完成翻身和姿態調整，但事先須對橫聯管和主弦管連線處焊縫及橫聯管自身的強度進行驗算，確保在吊裝過程中的結構安全。具體施工見圖7、圖8。

4.縱向運輸

拱肋姿態調整完成後，起高吊點並縱向運輸到待安裝位置。見圖9。

圖9 拱肋運輸

5.拱肋就位

拱肋縱向運輸到位後掛上扣索、安裝好橫向纜風后進行就位工作。通過升降前後吊點調整拱肋前後高差及標高，通過鏈子葫蘆精細調整空間姿態，通過橫向纜風調整軸線。全部符合要求後，完成與已安裝拱肋的連線（法蘭螺栓連線或馬板焊接），從而完成就位。見圖10。

圖10 拱肋就位

6.斜拉扣掛

拱肋就位完成後要進行扣索張拉和吊點的放鬆及收緊橫向纜風的工作，並使拱肋標高和軸線都滿足規範的要求。

1）扣索布置

扣索前索布置與鋼拱肋的水平投影在扣點位置大致相切，呈內八字布設（圖11）。

圖11 扣索布置水平面投影圖

2）扣索前錨點（圖12）

圖12 扣索前錨點圖

拱肋扣索前錨點由前錨梁和錨板組成前錨梁採用型鋼加工而成，錨墊板一般不小於20毫米，根據需要按5厘米間距開設直徑為2厘米的圓孔，以便鋼絞線穿過。前錨點一般儘可能設在拱肋節段前上部以減小扣索力。

由於拱肋為空間結構，前扣點必須按照空間立體圖進行設計和布設，所以實施難度較大，不可避免地存在偏差，將使鋼絞線扣索錨固端有可能受到較大的彎折從而產生剪下破壞，採用在鋼絞線錨固端後面加球形鉸可以解決這個問題。

3）後錨點

後錨點由後錨梁和錨墊板組成。後錨梁採用間距5厘米槽鋼加工而成，槽鋼大小需按照計算結果選用，要根據所錨固扣索的角度進行安裝。

4）扣索的安裝和張拉

人工和卷揚機配合牽引扣索通過扣塔上扣索鞍後，採用纜索吊裝系統工作索牽引到達拱肋節段安裝位置，待拱肋運輸到就位位置後，卡入扣點橫樑，安裝好扣索。扣索張拉時，先利用卷揚機初步收緊，然後在保持拱肋標高基本不變的前提下，一邊放鬆纜索吊裝系統起重吊點，一邊利用YC250或YC160千斤頂逐根逐級張拉扣索鋼絞線，使拱肋從依靠吊點力保持平衡向依靠扣索力的斜拉扣掛作用保持平衡逐漸轉化，直至吊點徹底鬆開。

5）固定纜風

單吊單扣施工過程中，每段拱肋都必須設定對稱橫向固定纜風，以保證因對稱拱肋未安裝而導致橫聯無法安裝之前拱肋的穩定性，橫向纜風采用Φ26毫米以上鋼絲繩，具體布置見圖13。

圖13 橫向纜風布置圖

扣索張拉完成吊點鬆開後，標高已滿足規範要求，再通過橫向纜風調整好拱肋軸線使標高和軸線都符合規範要求後，將纜風鎖死，如標高超限則採用張拉或放鬆扣索調整。

7.橫撐連線

為增加拱肋安全穩定性，在無永久橫撐的節段必須使用臨時橫撐結構，臨時橫撐與鋼拱肋弦管的連線採用栓接或焊接形式，臨時橫撐可根據計算使用鋼管等材料，在安裝節段的前端上下弦各設定一根，上、下弦臨時橫撐適當進行連線加強剛度。

8.接頭焊接

為了保證拱肋安裝穩定性，拱肋接頭應及時及早焊接固結。

9.拱肋合攏關鍵技術

合攏前通過扣索、橫向纜風索，對拱肋進行線形、標高的調整，並根據需要進行溫度修正，選擇溫度穩定時段用臨時合攏裝置實施瞬時合攏。合攏後對拱肋線形及位置實施精確測量，通過扣索和拱頂合攏裝置進行精調，調整合格後固定合攏裝置，進行合攏節段間連線處的焊接工作，完成後拆除臨時合攏裝置。實踐表明大橋一側拱肋合攏而另一側拱肋未合攏成拱的情況下，溫度變化會對其拱肋產生少量不可消除的橫向位移，因此，提籃拱應儘可能採用上下游拱肋同時合攏方式進行合攏。

10.扣索放鬆和拆除

拱肋吊裝節段接頭及永久橫撐的焊縫焊接完成後，即可按預定方案放鬆、拆除扣索。扣索放鬆要分批分期嚴格按松索方案進行，放鬆扣索過程中要加強標高和軸線等的觀測工作。

材料設備

採用《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》施工時，無支架纜索吊裝系統及斜拉扣掛系統的主要組成及所需的材料、設備如表1。

質量控制

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的質量控制要求如下：

一、執行質量標準

1.《公路工程質量檢驗評定標準》JTG F80/1-2004。

2.《公路橋涵施工規範》JTJ 041-2000肋施工質量控制標準。

二、質量控制和檢查

1.拱肋安裝的質量要求：按照JTG F80/1-2004《公路工程質量檢驗評定標準》和設計要求執行。

2.拱肋分節段製作的質量控制：嚴格按照JTG F80/1-2004《公路工程質量檢驗評定標準》和設計要求執行，做好三檢制度。

3.斜拉扣掛體系的合理設計和扣索的調整是保證拱肋安裝質量的關鍵，結合施工監控進行合理有效的扣索調整來保證拱肋安裝質量。

4.進場的鋼絲繩、鋼絞線和機械設備必須進行全面的檢查，檢查項目包括：生產合格證、型號規格和數量、保養情況、有無磨損等等。對於鋼絲繩、鋼絞線必要時進行破斷拉力試驗。

5.纜索吊裝系統所有受力結構要認真進行計算、覆核，在技術上確保結構的安全。塔架基礎和地錨所使用的混凝土要抽取混凝土試件進行試驗，保證混凝土強度達到設計要求。

安全措施

採用《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.對施工人員進行安全教育，提高他們安全意識和防範能力，落實安全責任制，定期進行安全檢查，並做好檢查記錄台賬。

2.除了在設計、施工質量充分保證纜索吊裝體系的技術安全性外。在實際使用、操作中必要嚴格實行統一指揮制度。同時，所有操作人員必須經過專業培訓，持證上崗。

3.建立纜索吊裝系統定期檢查、維修制度，杜絕機械設備帶病作業。

4.起吊作業時，運行途徑範圍內不得有障礙物（尤其應注意避讓輸電線路，確保在安全距離內），注意與扣索鋼絞線的碰撞。

5.起吊操作人員和信號指揮人員必須密切配合，保證通信信號的暢通，指揮人員必須熟悉所指揮的纜索吊裝系統的性能，被吊物的實際重量；操作人員必須執行指揮人員的信號指揮。

6.起重作業時，重物下方嚴禁人員停留或通過；無論何種情況，嚴禁用起重設備吊運人員。嚴禁斜拉、斜吊或起吊埋設地下和凝固在地面上的重物，吊掛時應平穩，套用卡環嚴禁用掛鈎吊掛位置點要選在適當處或標明的位置上，鋼絲繩與被吊物的夾角應大於45°。

7.使用的鋼絲繩必須有製造廠的質量合格證，鋼絲繩的規格、直徑、強度，必須符合該起重機型的要求；捲筒上的鋼絲繩應連線牢固，排整齊，放出鋼絲繩時，捲筒上必須保留三圈以上。鋼絲繩不得打環、打結、彎折和有接頭。

8.嚴禁夜間進行纜索起吊施工作業，並做好看守機組的人員安排。

9.高空作業和危險區域要設定防護圍欄，安全警示標牌，並安排安全人員值班維護，引導。

環保措施

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的環保措施如下：

1.環境保護體系：以項目經理為核心，建立環保領導小組，設立專職環保工程師，全面負責環保工作。

2.為保護施工範圍內的環境衛生，施工垃圾，用汽車運到指定的地方棄倒，施工現場保持乾淨整潔，每天用完用剩的材料及時處理或堆放整齊。

3.採用有力措施，確保施工廢水、生活污水不直接排入湖，污染水源。

4.為減少施工作業產生的灰塵，隨時進行灑水或其他抑塵措施，使現場不出現明顯的降塵。

效益分析

1.經濟效益

採用《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》，順利完成跨徑亞洲第一的安徽太平湖大橋、浙江三門口象山大橋北門橋、中門橋的拱肋安裝，通過周密計算，精心設計和編制實施方案，太平湖大橋節省型鋼60噸，木板及其他已耗品約2萬元，節省鋼管120噸，並加快施工進度，節約工期75天，節約費用約284.7萬元，北門橋、中門橋各節省型鋼40噸，木板及其他已耗品約2萬元，節省鋼管180噸，並加快施工進度，節約工期45天，各節約費用約179.9萬元。

2.社會效益

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的使用，保證了太平湖大橋拱肋安裝的順利進行，對太平湖大橋的建成，有著重要的作用。而太平湖大橋的建成，改善了安徽的交通環境，對加快安徽的經濟發展，具有重要的意義。同時太平湖大橋位於黃山區太平湖柳家梁峽谷風景區，與原有的斜拉橋形成了“弓箭合璧”的優美景象，使大橋已成為黃山區的又一道風景及標誌性建築。

3.技術效益

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》通過採取一定的措施，單吊單扣法完全可以將提籃拱橋的安裝按照平行拱橋同樣對待，能節省加工場地、減少臨時構件和降低運輸費用，節約大量資源。該技術可以擴展套用到外傾拱橋的施工中。解決了大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋拱肋安裝的難題，使大跨徑鋼管混凝土提籃拱橋易於建造，將推進大跨徑提籃拱橋的推廣套用。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》的套用實例如下：

1.浙江三門口象山大橋北門橋

浙江三門口象山大橋北門橋，為中承式鋼管混凝土提籃拱橋，拱肋軸線採用懸鏈線，拱軸係數1.543，拱肋軸線間距：拱腳處為22米，拱頂處為6.969米，拱肋內傾角為8°，拱肋結構採用節間為4米的N形桁架形式，上下弦桿採用Φ80厘米鋼管，共4根，腹桿採用Φ40厘米鋼管。截面尺寸拱肋寬2.4米（鋼管中心間距1.6米），高為5.3米（鋼管中心間距4.5米）。兩片拱肋共設11個橫撐。2005年5月7日，北門橋鋼管拱肋採用單吊單扣工法安裝勝利合攏，經歷了4次颱風洗禮，經驗收，標高、軸線均控制在設計允許範圍內，精度較高。

2.浙江三門口象山大橋中門橋

浙江三門口象山大橋中門橋，為中承式鋼管混凝土提籃拱橋，拱肋軸線採用懸鏈線，拱軸係數1.543，拱肋軸線間距：拱腳處為22米，拱頂處為6.969米，拱肋內傾角為8°，拱肋結構採用節間為4米的N形桁架形式，上下弦桿採用Φ80厘米鋼管，共4根，腹桿採用Φ40厘米鋼管。截面尺寸拱肋寬2.4米（鋼管中心間距1.6米），高為5.3米（鋼管中心間距4.5米）。兩片拱肋共設11個橫撐。大橋採用單吊單扣工法安裝，於2007年2月9日上午順利合攏，標高、軸線均控制在設計允許範圍內，精度較高。

3.安徽太平湖大橋

安徽太平湖大橋，為中承式鋼管混凝土提籃拱橋，全長504米，主橋淨跨336米。大橋拱肋寬度不變，為3.0，高度變化，拱腳高11.28米，拱頂高7.28米，拱軸線內傾10.008°。鋼管材質為Q345D，共重約3500噸。最大吊裝節段重87.7噸，採用單吊單扣工法安裝，除去天氣的影響，實際只用了60天的時間就完成了44段拱肋及12條風撐的安裝，基本達到每天安裝一段拱肋或風撐的水平，於2006年6月完成主跨鋼管拱肋的安裝施工。經驗收，太平湖大橋拱肋標高誤差絕對值不超過25毫米，遠低於施工規範允許值（L/3000=112毫米）；軸線橫向偏位誤差絕對值不超過30毫米，遠低於施工規範允許值（L/6000=56毫米），可見採用單吊單扣工法安裝的拱肋標高、軸線均控制在設計允許範圍內，達到了較高的精度水平。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《大跨度提籃拱橋拱肋單吊單扣安裝工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。