６８ 工程技术 钢箱一混凝土拱桥拱肋竖转成拱施工技术分析 王隼 杨武 （１．重庆市公路工程质量检测中心，重庆４０００６０；２．上海大学土木工程系，上海２０００９２） 摘要：本文以重庆笋溪河大桥为例，总结了钢箱．混凝土拱桥拱肋的竖转成拱的主要施工流程，对施工过程中的钢箱竖向 拼装、竖转铰的设置、钢箱转体施工，以及钢箱的合拢等主要阶段进行了详细的分析，并对其中的钢箱节段拼装线行调整和 对接等关键施工技术进行了探讨，以达到指导同类桥梁施工的目的。 关键词：钢箱．混凝土；拱肋；竖转成拱 Ｄ０ｌ：１０．３９６９／ｊ．ｉ ｓｓｎ．１６７１—６３９６．２０１３．０２．０２９ 拱桥在交通建设中应用广泛，但是我国西南山岭重丘区 山高谷深，Ｕ、Ｖ形河谷众多，拱桥施工受到地形、地质条 了竖转设备，极大提高了施工的安全性和稳定性。 １ 工程概况 重庆市夹滩笋溪河大桥位于重庆市江津区先锋镇夹滩， 跨越笋溪河。笋溪河大桥为钢箱拱肋上承式拱桥，主孔 １００ｍ，主拱矢高１４ｍ，矢跨比１／７．１４３，拱轴系数ｍ＝２．２４， 全长１６３．９ｍ，全宽１０．５ｍ，设计荷载为公路一ＩＩ级；人群荷 载２．５ｋＮ／ｍ２。桥型总体布置如图１所示。 件及交通等多重因素的影响，常规的施工方法【ｌ０】已不能满 足工程实际的需要。 重庆交通大学周志祥教授提出了一种新型钢．砼组合拱 桥放张式竖转施工技术【４＇ ，该方法避免了钢箱吊转前预先 浇筑砼拱肋，从而降低了施工难度，减轻了拱圈自重，简化 图１ 笋溪河大桥桥型总体布置图 ２施工方案及主要流程 删 新型竖转拱桥的主拱肋采用连续光滑的曲线钢箱拼装 连接而成，拱肋竖向施工，由上而下竖转成拱。钢箱合拢后， 在主拱的拱脚附近内填充砼（也可竖向状态填充），在拱顶 区段的箱顶浇筑砼板，最后在主拱圈上完成拱上建筑的施 工，形成竖转钢箱一砼组合拱桥。其主要施工流程分为以下 在已安装ｉ个节段，安装ｉ＋１个节段时，可将ｉ＋１个节段的 重力简化为一个集中力Ｆ偏心作用于已安装的ｉ个钢箱上， 力学原理如图３所示。 四步进行（见图２）：（１）完成半跨拱肋的钢箱的分段吊装， 下端与基础临固接，上端按立柱施工方式焊接，并浇注拱脚 附近的箱内砼（图２ａ）。（２）将拱脚临时固结改为铰结，将 钢拱肋在竖直平面内由上而下转动，两拱肋合拢后利用扣锁 联结，并浇筑拱脚封铰砼进行拱脚固结（图２ｂ）。（３）松去 ：耋 矗 搴 图２拱肋竖转施工主要流程图 扣索，浇注箱顶砼，形成全拱（图２ｃ）。（４）进行拱上建筑 施工，直至成桥（图２ｄ）。 ３．２竖转铰的设置 施工转动铰必须满足施工强度、稳定性和可动性的要 ３拱肋主要施工阶段受力特点分析 ３．１钢箱竖向拼装 求，主要由上、下座和转轴三部分组成（见图４）。各组成部 虑开孔钢板局部受压的强度要求；对于转轴，主要是考虑贝 件的尺寸应根据受力性能来确定，对于上、下座，主要是考 根据现场施工条件，本桥将半拱肋划分为４个制造分段， 现场进行单元件制造，再在拼装胎架上组拼成１／２拱肋，最 后吊装合拢成为整片拱肋。钢箱拱肋的拼装计算过程中，可 雷销或者钢管混凝土构件的抗剪切的强度要求。为保证转动 将其简化为立柱式受压构件，按照偏心受压结构计算内力， 顺畅，销轴、拱塔转铰及桥面转铰三者需满足一定的同心度 要求。 中国西部科技２０１３年０２月第１２卷第０２期总第２８３期 Ｂ 图３竖拼计算图 ｝搴ｊ刺２立面圈 Ｉ］ ｛＝＝ ‘ 髓 ● ／ｉ＇ 量ｌ ２｝ ，Ｉ ｌ Ｉ ｌ ｌ 量量 ｔ譬， 图４转动铰构造图 ３．３钢箱转体 ３．３．１钢箱竖向转体启动 当钢箱拱肋拼装完成后，即可开始准备转体施工（见图 ５）。转体过程中，采用静力平衡方法计算初转力。 首先计算出拼接钢箱的重心位置，重力设定为Ｇ，竖转 铰与初转力Ｆ之间的垂直距离为ｈ，与钢箱重心的水平距离 为ｅ，由力矩平衡可得Ｇｅ＝Ｆｈ，从而Ｆ＝Ｇｅ／ｈ。由此可见， 在转体施工前，Ｇｅ为定值，Ｆ的大小只与ｈ有关。因此，在 满足钢箱变形及施工设备要求的前提下，Ｆ作用点应尽量上 移，以减小初转力。 图５钢箱启动转体计算图 ３．３．２转体过程分析 在完成竖转准备工作后，即可开始竖向转体施工（见图 ６）。扣锁固定在拱肋Ｅ点上，由于拱肋绕Ａ点旋转位置的 变化，索力Ｔ１也在不断变化，拱肋可简化为拱脚处为铰支 的悬臂结构，由静力平衡可得Ｔ１・ｈ—ＥＧ・ｂ＝０，则扣索拉 ６９ 力ｚ：—Ｆ＿Ｐ．ｂ—，水平分力Ｈ１：ＴＩｃ。ｓ口，竖向分力 ：∑ ｈ Ｇ—Ｔ１ｓｉｎ ａ。 式中：∑Ｇ为拱肋自重力；仪为拉索的夹角，为保证扣 索安全，应保证口≥２０。。 Ｄ 图６拱肋扣索内力计算图 ３．４钢箱合拢 在钢箱进行临时合拢时，首先要对拱脚区的竖转铰进行 封铰处理，即在拱脚区段钢箱内浇筑混凝土；其次再浇筑钢 箱顶板混凝土，在钢箱与混凝土共同形成刚度之前，混凝土 荷载由钢箱拱肋单独承受，待拱顶混凝土形成刚度后，钢箱 与混凝土成为整体，共同抵抗上部结构荷载。至此，拱肋施 工完毕，即可进行上部立柱及桥面系的施工。 ４拱肋竖转施工关键技术分析 ４．１钢箱节段拼装线形调整 钢箱拱肋对钢结构施工要求较为严格，节段拼装的误差 会导致拱肋成形的失败，因此在竖直拼装时，合理控制拱肋 的线形至关重要。钢箱节段拼装示意如图７所示，半跨钢箱 拱肋由四个拼装节段组成。 蕉拦鲎 自 图７钢箱节段拼装示意图 ７０ 首先将靠近拱脚处的第一节钢箱与竖转铰相连，在保证 工程技术 ５结论 误差精度范围内进行固定：其次安装第二节钢箱，首先将阴 阳接头后观测钢箱线形，如满足精度要求则可直接焊接固 定，如不满足，则需进一步调整，待线行满足后再将两钢箱 连接成整体；最后，按照同样的方法安装第三、第四接钢箱。 ４．２钢箱节段对接 旦 （１）以实际工程为例，总结了钢箱．混凝土拱桥拱肋的 竖转成拱的主要施工流程。（２）对钢箱竖向拼装、竖转铰的 设置、钢箱转体施工，以及钢箱合拢等主要施工阶段的受力 特性进行了详细分析。（３）对钢箱节段拼装线行调整和钢箱 的结论。 节段对接等关键性施工技术进行了重点分析，得出了有价值 参考文献： ［１］陈宝春．钢管混凝土拱桥设计与施工［Ｍ］．人民交通出版社，１９９９． ［２］胡云江．广州丫髻沙大桥的转体施工［Ｊ］．公路，２００１，（６）：１６－２４． ［３］陈克坚．水柏铁路北盘江大桥主桥设计特色［Ｊ１．铁道标准设计，２００４， （６）：４０－４３． ［４］朱世峰，周志祥．钢－混凝土组合拱桥竖转施工体系研究［Ｊ】．施工技术， ２００９，３８（７）：６４－６８． 头细部构造（单位：ｒｍ） ［５］周志祥．由立柱竖转形成的八字型刚构拱桥的施工方法［Ｐ］．中国专利： ＺＬ００１３０６３０．８，２００３．１０． 钢箱节段的对接采用阴阳接头的构造进行连接，将先装 入部分的钢箱节段的加劲肋延长，伸出钢箱１０ｃｒｎ左右，而 将后装入部分的钢箱节段的加劲肋缩短，退入钢箱９ｃｍ左 ［６］刘崇亮．宜万铁路宜昌长江大桥钢管拱拼装和竖转施工技术【ＪＪ．铁道 标准设计，２０１０，（８）． ［７］马恒．龙城大桥钢索塔竖转施工关键技术［Ｊ］＿现代交通技术，２００８，（３）． ［８］李东红．钢管拱桥竖转施工计算［Ｊ］．铁道标准设计，１９９９，（ｚ１）． 右，构造形式如图８所示。拱肋在扣索的牵引下沿竖转铰由 上而下转动，在接近设计高程处阴阳接头迅速合拢，并利用 螺栓临时固定，最后进行焊接处理。实践证明此种对接方法 【作者简介Ｊ王隼（１９８１．），男，重庆籍，工程师，主要从事 公路桥梁检测技术研究工作。 较为合理，结合面应力集中相对较小，且构造形式相对简单， 能满足对接精度要求，施工风险小且施工方便。 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｏｆ Ｒｉｂｓ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｂｏｘ—Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ａｒｃｈ Ｂｒｉｄｇｅ Ｇ Ｓｕｎ Ｊ７ｖＧ浙Ｊ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔｏｏｋ ｔｈｅ Ｓｕｎｘｉ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ．ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｍａｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｏｆ ｒｉｂｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｎ ｓｔｅｅ１ ｂｏｘ．ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｒｃｈ ｂｒｉｄｇｅ．ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔａｇｅｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ ｒｐｒｏｃｅｓｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ，ｔｈｅ ｓｅｔ ｕｐ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｈｉｎｇｅ，ｓｗｉｖｅｌ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｄｏｃｋｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ ｓｅｇｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ．ｃｏｎｃｒｅｔｅ；Ｒｉｂｓ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｂｏｘ．ａｎｄ ｃｌｏｓｅ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｂｏｘ．Ｗｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌｉｎｅ ａｄｉ ｕｓｔｍｅｎｔｓ ａｎｄ （上接第９２页） 该项目投入总资产为１４５００万元，其中固定资产投资为 ８５００万元，流动资产投资为６０００万元。项目总投资为１ １４００ 万元，固定资产投资为８５００万元，铺底流动资金为２９００万 元，年营业收入为２０００００元，年总成本费用为１６４０２．２万元， 年经营成本为１５５４０２．５万元，年营业税金及附加为ｌ１９万元， 年利润总额为２２８８．８万元，所得税为５７２．２万元，年税后利 相当可观。 参考文献： ［１］孙育文，周军．ｆ氐温多效蒸馏法海水淡化技术及其应用［Ｊ］．华电技术， ２００９． ［２］高艳玲，吕炳南，赵立军．海水淡化技术评述与成本分析环境保护［Ｊ】．环 境保护，２００５． 润为１７１６．６万元，投资利润率为２０％，税后财务内部收益 率为２６．９４％，税后财务净现值为１ １ １９８．２％，税后投资回收 ［３］樊雄，张维润ｌ膜法与蒸馏法海水淡化方法的技术经济比较［ＪＩｌ电力设 备，２００７． 期为４．９４年。该项目的投资利润率２０％和税后财务内部收 益率２６．９４％，均远超过行业基准收益率１０％，而税后投资 回收期不到５年的时间，从财务评价的角度来看，盈利能力 【作者简介ｌ冯巍（１９８３．），男，湖北武汉籍，硕士研究生， 研究方向为海水淡化项目管理。
