東莞鴻福大橋鋼管拱肋安裝優化設計

吳 明，郭 斌

(中鐵二局股份有限公司，四川 成都 610031)

鋼管拱橋因其結構受力明確，施工方便，造型美觀，跨度較大而備受橋梁界青睞。我國自1990年四川旺蒼修建第一座鋼管拱橋以來，近二十年來在全國各地像雨后春筍般的修建了幾百座大大小小的鋼管拱橋，其設計與施工技術日臻完美。

1 工程概況

東莞市鴻福路跨河大橋位于東莞市城區，為鴻福路上的一座特大橋梁，全橋從〇－6號橋臺～⑤號橋臺共11跨，橋梁跨徑組合為5×35+2×127.2+4×35=569.4 m。主橋為127.2 m+127.2 m的下承式鋼管混凝土拱橋，西引橋為5×35 m等高度預應力鋼筋混凝土連續箱梁，東引橋為4×35 m等高度預應力鋼筋混凝土連續箱梁。主橋自西向東跨越厚街水道巡河路、厚街水道、東莞運河及運河巡河路。全橋總長570.8 m。橋型布置如圖1。

主橋橋梁結構形式采用下承式鋼管混凝土系桿拱橋，計算跨徑127.2 m，系桿和吊桿均采用可更換錨具。橫梁間設縱向加勁梁連接，行車道板采用普通鋼筋混凝土空心板先簡支后連續。本橋橋面寬為32 m，兩拱肋中心距為25 m。

圖1 鴻福路跨河大橋橋型布置示意

2 鋼管拱肋安裝施工方案的比選

鋼管拱橋拱肋部分的安裝是該類型橋梁最難、最關鍵的施工工序，其安裝方法直接制約著全橋的工程質量、工程成本、工期等。根據不同的地形、地理環境，鋼管拱橋的拱肋一般采用有支架法(滿堂支架、少支架)、無支架法(纜索吊裝、懸臂拼裝、勁性骨架)、轉體法(豎轉、平轉)等施工方法進行安裝，其施工方法及適用性見表1。

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本橋施工條件較為困難，施工場地狹窄，引橋兩側均為水田、魚塘。主橋跨越東莞水道及厚街水道兩條河流，不管采用何種方案，都必須至少修建一座橫跨東莞水道及厚街水道兩條河流的便橋以解決道路交通、材料運輸問題。根據設計意圖，拱肋安裝前由于需平衡一部分水平推力，兩側引橋需先澆筑一半引橋長的箱梁，若按投標的施工方案采用纜索吊裝、鋼絞線斜拉扣掛的方案進行安裝，則纜索的主跨度至少需要430 m以上，索道兩邊跨需占用其它標段的地段才能設置，同時主塔基礎坐落在魚塘上，基礎設置較為困難，工期上也不允許，經認真討論并結合施工現場條件、工期要求，本橋拱肋采用有支架法進行拱肋安裝。

在鋼管拱橋施工中，采用有支架法安裝拱肋，一般多采用龍門吊機進行拱肋的吊裝，支架支撐的方法進行。在本橋中，由于拱肋安裝重量并不大(最重為52 t)，若采用龍門吊機進行安裝，由于龍門吊機橫向跨度較大(最小需34 m凈寬以上)，高度較高(棧橋面上最小高度為40 m以上)，同時按吊裝橫梁(120 t)來設計龍門吊機，則本橋的龍門吊機非常龐大，造價昂貴，經認真比選及可行性研究，決定本橋拱肋采用棧橋平車水平運輸、卷揚機結合千斤頂垂直起吊、支架支撐的方案進行安裝，拱肋采用七節段安裝，橫梁采用千斤頂頂升的方案進行安裝。

2.1 棧橋設計

棧橋縱向在上、下游拱肋中心線下雙幅布置，除厚街水道通航孔最大跨徑為10 m外，其余跨徑均為5.3 m左右。棧橋支墩采用鋼管打入樁，樁徑600 mm，鋼管由鋼板卷制而成，鋼板厚10 mm。鋼管樁打入后，向管內底部填筑河沙，鋼管樁頂設有封口鋼板。棧橋橫梁由兩根45號工字鋼組成，縱梁由8根I36a工字鋼組成，縱梁頂面每隔1 m用10號槽鋼焊成整體。然后在縱梁上鋪設方木、軌枕，在軌枕上鋪平車運行鋼軌，構成了棧橋的整個結構，棧橋面寬為6m。

棧橋的檢算屬常規計算，不作贅述。

棧橋上支架安裝前必須對棧橋進行靜載及動載試驗，試驗合格后方可投入使用。

2.2 支架設計

圖2 支 架

支架的檢算按鋼結構設計有關要求進行計算。

運梁平車設計為軌距2 m，載重量為80 t，全橋共4臺。

3 實施過程

由于鋼管拱肋是支承在支架上，其水平分力已由支架克服，故在安裝前不必需要兩側引橋先澆筑一半引橋長的箱梁，同時拱肋可以采用逐跨安裝的方法進行施工。

4 社會與經濟效益

現就投標時采用的纜索吊裝方案與本方案作一比較見表2。

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本橋采用平車運輸、卷揚機結合千斤頂垂直起吊、支架支撐的方案進行安裝比采用纜索吊裝方案節省成本160萬元，且不影響其它標段的施工，同時鋼管拱肋安裝時不必需要兩側引橋需先澆筑一半引橋長的箱梁來平衡拱肋的水平力，主、引橋可以同時施工，加上支架的拆除可在拱肋安裝完成后壓注鋼管混凝土時進行，不影響整個工序，工期上比纜索吊裝系統可快2個月以上，社會及經濟效益非常顯著。

［1］陳寶春.鋼管混凝土拱橋設計與施工［M］.北京:人民交通出版社，1999

［2］JTJ041－2000公路橋涵施工技術規范［S］

［3］GB50017－2003鋼結構設計規范［S］