景觀橋梁大跨度裝飾拱及裝飾掛板預制吊裝施工技術

徐武寧 嚴 君

融創中國南昌公司 江西 南昌 330000

正文：

1 工程背景

某跨河景觀橋梁位于江西省南昌市，橋梁共三跨，全長67m，橋梁兩側設計有裝飾拱及裝飾掛板，每側三跨，共六跨，每跨跨度達18m。

該工程于2018年10月開工，由于該項目屬于民生工程，按照政府要求須在12月15日前全部完工，總工期不足三個月。如何在工期如此緊張的條件下保質保量完成施工任務是項目管理關鍵所在。

圖1 景觀橋效果圖

2 項目管理難點

景觀橋的工程體量并不大，但在整個項目管理過程中存在以下難點：

（1）項目工期緊，絕對工期僅78天。包含樁基、承臺、墩臺、蓋梁、預應力板及橋身裝飾等各道工序，在施工過程中應充分考慮工序先后及混凝土齡期強度，橋梁主體結構施工工期無法壓縮。

（2）橋體裝飾構件較為復雜，主要在于裝飾拱及裝飾掛板。裝飾拱及裝飾掛板跨度達18m而截面尺寸小，且底部為河床軟弱地基，模板體系施工時非常耗費材料和人工，且裝飾拱的弧度難以保證，裝飾掛板澆筑非常容易出現蜂窩孔洞，難以保證施工效果。由于裝飾構件跨度達18m，根據規范要求，必須等強度達到100%才能拆模，后續裝飾施工須待拆模后才能進行。

根據對施工難點的分析，結合項目總工期要求，按照正常工序要如期完成工程建設難度非常大，而且還要考慮陰雨天氣對施工降效的影響。

3 裝飾構件優化

3.1 優化思路

要按期完成項目，關鍵是要縮短裝飾拱和裝飾掛板的施工工期。主要從如何能將裝飾構件的施工工序前置及縮短構件強度時間兩方面進行考慮，采用預制吊裝技術能夠很好地解決這個問題。

（1）通過將拱梁和裝飾掛板預制，在進行橋梁主體結構施工的時候同步澆筑完成，使裝飾構件制作不占用施工工期；

（2）將拱梁分段預制，減小拱梁自重，并采用“倒八字”切口，吊裝就位后再進行拼接加固，縮短拱梁拆模時間；

（3）通過構件預制，解決了現場現澆困難的問題，施工質量得以控制。

3.2 優化方案

（1）裝飾拱梁優化

將跨度為18m的拱梁分為三小段預制，截斷點選擇拱梁的彎矩零點。每小段拱梁的端部截面預埋12mm厚鋼板，鋼板長寬與截面尺寸一致，各段拱梁吊裝到位后通過端部的鋼板對拼焊接成整體。

在澆筑橋墩、橋臺前，在拱梁與墩臺連接處提前預埋12mm厚鋼板，鋼板尺寸較拱梁截面尺寸四邊各寬出10cm，與拱梁端部的鋼板通過焊接固定牢固。此外，在拱梁拱頂及每跨拱梁裝飾柱頂部預埋鋼板，與邊梁底預埋好的鋼板焊接連接，對拱梁進一步加固處理。

圖2 拱梁優化后構造

（2）裝飾掛板優化

原設計裝飾掛板總高度近1m，截面寬度僅10cm，從預制邊板下掛，現場實施支模加固難度大，混凝土澆筑困難。且掛板下部無可靠連接，整體穩定性差。

圖3 裝飾掛板原設計構造

為降低裝飾掛板施工難度，同時縮短其施工工期，考慮將掛板橋梁預制邊板同步預制成整體構造。在掛板與邊板之間設置兩根DN300 PVC管，既保證了掛板與邊梁的整體性，又控制了構件整體自重。

圖4 裝飾掛板優化后構造

3.3 拱梁自穩分析

將18m跨度拱梁分為三段拼裝加固，因此需對各連接點的焊縫進行受力驗算。因原設計整跨拱梁已具備自穩條件，如各連接點受力滿足要求，即整跨拱梁就能達到自穩要求。

通過結構力學分析對拱梁進行受力分析，拱梁僅受自重線荷載，混凝土容重取25kN/m3，拱梁截面尺寸0.3m×0.4m，則線荷載為3kN/m。即拱梁為兩端固結的超靜定結構體系。采用結構力學求解器進行內力計算，在拱梁端部所受彎矩、剪力及軸力均為最大，彎矩零點位于距端部約4m的位置。其中彎矩M=69.6kN·m，剪力V=22.98kN，軸力N=18.2kN（壓力）。

圖5 拱梁內力圖

根據受力分析對端部鋼板間焊縫進行驗算。鋼板型號為Q235，厚度12mm，焊條E43型四面圍焊，焊縫高度6mm，有效焊縫高度為6×0.7=4.2mm。

圖6 鋼板焊縫布置

有效焊縫面積A=59.5cm2，慣性矩Ix=15061.37cm2，焊縫最大正應力σmax=N/A+M·h/2Ix=98.25Mpa。平均剪應力τ=V/A=3.86 Mpa。綜合最大應力σm=80.63 Mpa＜160 Mpa，受力驗算滿足要求。

同理根據拱梁內力計算鋼板與鋼筋連接焊縫，同樣驗算通過。

4 裝飾構件施工

4.1 拱梁制作

裝飾掛板在預應力場內同步預制，按照優化后的配筋及PVC管在場內完成后運送至現場吊裝。

拱梁預制前，先對橋墩之間的凈間距進行精確測量，根據每一跨的實際間距對各道拱梁長度進行控制。根據施工工序，拱梁安裝完成后再進行上部預制邊板吊裝，因此需要嚴格控制拱梁頂高度，如拱頂過高會有被預制板壓斷的風險。

拱梁預制時，先在預制場地放出坐標軸線，在橫向坐標按50cm每個刻度段分別確定拱梁上下邊高度，再將各個點以圓滑的弧線連接，在平面放出拱梁整體輪廓。然后按照成型的拱梁輪廓布置梁內鋼筋，鋼筋應注意在截斷點斷開，并將端板與梁縱筋焊接。鋼筋布置完成后再按照輪廓線進行支模，模板外側釘鋼釘對進行底部固定，上部用凹型卡固定。

圖7 拱梁支模加固

混凝土澆筑時充分振搗密實，澆筑完成后再進行養護。由于澆筑時恰逢低溫天氣，對混凝土強度增長不利。為加快提升拱梁混凝土強度，本工程采用電熱毯養護的方式進行養護：先在拱梁上均勻布置黑心棉并將其濕潤，后蓋上薄膜再布置電熱毯，最后整個制作區域用彩條布進行覆蓋，并排專人進行監測預制構件的溫度與濕度。

各拱梁段強度達到75%以上時即可進行吊裝。考慮到拱梁截面尺寸較小，整垮拱梁總重量不足2噸，因此采用兩輛80T汽車吊進行吊裝即可滿足施工要求。先對端部兩段吊裝，每段拱梁與橋墩及橋臺連接處支撐在提前澆筑的牛腿上，靠近橋跨中部的一端通過工字鋼及提升葫蘆臨時固定。端部兩段拱梁就位后再將中部段吊裝就位，通過微調使三個拱梁段之間接縫緊密，拱梁與橋墩橋臺接縫緊密。

整跨拱梁段就位后即可對各個連接點進行焊接固定。先焊接拱梁與橋墩及橋臺連接點，再將拱梁段之間的接縫進行焊接。待各個節點焊接完成后，移開吊車及起重葫蘆，并對所有焊縫部位刷防銹漆。拱梁吊裝及加固完成。

拱梁及裝飾掛板完成后即可進行后續橋身裝飾施工。

5 結論

裝飾拱及裝飾掛板在預制、澆筑及養護過程中與橋梁主體結構同步進行，僅有吊裝過程占用工期3天，相較于傳統現澆方式節約工期40天以上，施工質量效果也得到了保障。

裝飾拱及裝飾掛板預制吊裝的應用，是對景觀橋裝飾構件施工的一種探索。通過將景觀橋梁裝飾掛件提前預制再進行吊裝加固，縮短景觀橋整體工期，為工程帶來成本節約。其在工程實例中的成功應用，表明其具備可實施性和可操作性。