金小勇 袁冬冬

（南通市交通建设咨询监理有限公司，江苏 南通 226000）

1 工程概况

新开北路通启运河大桥是南通开发区城市主干道上贯通南北的一个枢纽。所跨越的通启运河为五级航道，最低通航水位1.14m，通航净宽45m，净高5m。作为南通开发区标志性建筑，方案设计时主桥采用有观景平台的斜靠下承式系杆拱钢构桥。桥梁全长318m，其中主桥长71.6m，主桥宽度：41.5~53.5m。

拱圈结构：主拱圈和斜拱圈断面采用等边三角形，在三角形的每个角上设置一根直径Φ219的辅钢管；等边三角形内设计一根直径Φ1050主钢管外切一层封面钢板。拱轴线均采用二次抛物线。主拱矢跨比位为1/4，内灌注C40补偿收缩混凝土；斜拱矢跨比位为1/3.873。

吊杆：主拱吊杆设计选用成品的高强钢丝索，间距为3m，锚固设计为带球面支座的冷铸墩头锚，并在上下端设置防震圈。斜拱吊索设计选用成品的不锈钢钢丝绳，锚固设计为热铸锚。

桥面系：桥面系由钢梁和混凝土面板组成。主系梁为箱形断面，宽2m，高2.3m。

2 施工工艺流程

施工流程：钻孔桩、钢结构加工制造→钢梁及拱支架搭设→汽车吊安装端横梁及主拱座→浮吊安装主梁→浮吊安装横梁、内纵梁→浮吊安装挑梁、外纵梁、端纵梁→拱支架的加高搭设→主拱安装→斜拱安装→横系梁安装→拱座灌浆→主拱灌浆→主梁及吊杆、系杆第一次张拉→桥面板架设→吊杆第二次张拉→桥面湿接缝、防撞拦杆施工→水平系杆第二次张拉→主梁、挑梁落架→吊杆第三次张拉调索→桥面铺装→成桥。

3 钢结构加工制造

3.1 材料准备工作

根据设计图纸要求选择采用Q245D钢材，其材料牌号，技术要求、试验方法符合《低合金高强度钢》GB/T1591—2008的相关规定。焊条、焊丝、焊剂等焊接材料根据焊接工艺评定试验确定，选择焊接材料应符合图纸及规范要求。焊接材料必须有出厂质量证明，并在进厂时按规范要求进行复验，并做好复验检查记录。

3.2 施工图准备工作

选用CAD软件绘制钢结构施工下料图，主要内容包括：杆件施工图、节段施工图、预拼装图、胎架图、材料明细表等。

3.3 焊接工艺评定

加工制造钢结构之前，先根据图纸和规范进行焊接工艺评定，并编写 《通启运河大桥焊接工艺评定任务书》，经监理工程师批准后编制焊接工艺评定试验方案、焊接指导书，最终形成焊接工艺评定报告。

3.4 单元件的加工

钢结构所有板材在正式下料前均应经过预处理工序，经过赶平轧制使得钢板的变形和内应力消除，减少制造的变形。同时在钢板的起吊、搬运、堆放过程中，应用磁力吊，保证板件平面度。下料时应检查钢料的牌号、规格、质量，对主要零部件要按《钢板材料标识转移规定》进行转移，使其具有可追溯性。下料后必须在明显位置逐件打写工单号和零件号，加工过程中如有损失，须要及时做好移植。所有零件优先采用精密切割下料，切割面质量应符合《制造规则》的要求。对于形状复杂的零件采用计算机等比例放样，采用数控切割机精切下料。精切应严格执行《火焰精密切割工艺守则》的规定，对采用数控切割机下料的首件，应先用机床划线验证程序的正确性，首件下料完成后，必须严格的检验确认，合格后方可继续下料。

3.5 单元件的组装

组装前必须认真核对零件编号、外形尺寸和坡口，检查直线度、平面度等偏差符合设计和规范要求后组装。本工程焊接选择埋弧自动焊焊接。组装均执行首件工程制，首件成品经检查合格方可批量生产。

3.6 单元件的焊接

焊接工作应尽量在室内进行，环境温度不低于5℃，湿度大于80%时，应采取预热措施。组装后24小时内应完成焊接。焊接前将待焊区域及两侧30mm内的水分、氧化皮、底漆、浮锈、油污等有害物，打磨清理干净露出金属光泽。严禁在母材的焊接区域引弧。埋弧自动焊焊接过程中不应断弧。多层焊接时，应将前道焊缝的熔渣清除干净，进行无裂纹缺陷检查后继续施焊。焊接完成后焊接操作人员应将焊缝编号、焊接规范参数、质量状况、施焊日期及焊工钢印号作好记录。

3.7 构件的矫正

构件矫正时环境温度不宜低于5℃，冷矫角变形不得大于2%。矫正变形一般不允许人工锤击，如局部变形不得已而用人工锤时应加垫板，不得伤及钢板表面。构件变形不适合机械矫正时，可采用火焰矫正。火焰矫正应在平台上进行，加热温度应控制在600~800℃，严禁过烧。当火焰矫正仍不能够达到标准时，可采用火焰机械联合矫正的方法。利用简易矫形胎进行矫正，矫形胎上设置卡、压器具，在外力配合下实施火焰矫正。

3.8 构件的预拼装

为了保证所制造的节段现场组装能满足要求，减少工地合拢时的作业难度。构件节段组装完毕后必须按成桥线型匹配进行检查，如吊点位置及标高的正确性，环缝接口的平齐、间隙的均匀性等，必要时加以适当的调整，使之符合公差要求，并进行标识。预拼装严格按照预拼装工艺执行，根据本桥吊装线型给出的型值进行测量控制。各构件应在自由状态下对准拼装接口，进行误差矫正，逐个检查构件的尺寸、平直度及形状等指标。严禁采用锤打、搬扭等强制性方法使各节段接口、零部件强迫就位。

4 主桥临时支墩设计、施工

4.1 施工阶段主桥结构分析

依据《南通市新开北路通启运河大桥施工图设计》对钢主系梁、端横梁、中横梁、挑梁、纵梁、吊杆、体外索系杆、主拱肋、斜拱肋等构件按梁单元采用Midas结构分析软件进行施工阶段的结构分析计算。

4.2 临时支墩基础钢管桩的设计

为满足17.0m的通航要求，通航孔水中临时支墩间距为21.0m。中支墩设置8φ600×10mm钢管桩，钢筋混凝土承台尺寸为710×310×80cm；边支墩钢管桩设置为6φ600×10mm，钢管桩上部设钢筋混凝土承台，其结构尺寸为510×310×80cm。

4.3 临时支墩钢管拱支架的设计

为了安装分段的钢拱和钢拱拱肋，在水中临时支墩钢筋混凝土承台面上主系梁两侧设置钢管支架，支架立柱为8φ400×10mm的钢管，立柱间设置联系梁，材料采用16#槽钢，临时支墩顶部采用钢管设置结构平台。临时支墩、拱支架设置时避开主系梁和纵梁。

4.4 通航孔钢主系梁上导梁式钢桁贝雷架梁

为了保证通航净空高度及吊装中横梁和人行道侧挑梁使用，在航道中间钢主系梁两侧采用2榀一组钢桁贝雷架梁，安装完成后拆除。

4.5 通航孔人行道纵梁上导梁式钢桁贝雷架梁

为了保证吊装人行道侧挑梁、安装预制钢筋混凝土桥面板使用的，人行道纵梁4榀一组钢桁贝雷架梁，是待全桥施工完成后拆除。

4.6 主墩与临时支墩间钢主系梁下导梁式钢桁贝雷架梁

为了保证吊装和拼装钢主系梁、安装中横梁和人行道侧挑梁，钢主系梁下5榀一组钢桁贝雷架梁，待全桥施工完成后拆除。

5 主梁、主拱、斜拱安装

5.1 节段的划分

为了满足公路交通和水运航道部门的要求，满足设计对节段总体结构的要求，满足现场吊装设备的工况要求。将200×230cm钢主梁分成5段，靠近拱座节段长度8.95m两段、15.75m两段和中间通航处22.2m一段。吊装钢主系梁最大重量为43.8t。中间通航孔22.2m长钢主系梁一次吊装安置在水中临时中支墩上，两侧钢主系梁则安置在钢桁贝雷架梁上进行拼接。

经过结构受力的分拆研究及设计单位的确认，主拱、斜拱都分成5节段。主拱靠近拱座的节段长度为6.948m，中间三段分别为两段17.418m，一段22.363m。斜拱靠近拱座的节段长度为6.948m，中间三段分别为两段17.912m，一段23.103m。拱肋节段运至现场后先将靠拱座的两段拱肋焊接成一个整体，将拱肋分三个大节段进行吊装。最大吊装重量为39.9t。

5.2 钢结构及拱肋安装方案

由于通启运河大桥上部钢结构桥梁下跨通启运河，河道水面约60米宽，钢结构主梁长度、自重比较大，主梁、主拱、斜拱不具备整体吊装就位条件。因此，需在河道上设置临时支墩安装钢管支架，架设临时安装用贝雷片桁架梁。将钢主梁纵向划分为若干个小节段，在支架上进行逐段拼接安装。

根据施工现场作业条件和主梁节段的重量，主梁两端的节段以70t汽吊为主150t浮吊为辅完成安装，中间节段采用150t浮吊完成安装，分段吊至跨河贝雷桁架上，然后就位至各预定位置，进行装配焊接固定。由于主副钢管拱肋也是分段制作，运输至工地现场，然后进行安装、拼接、焊接成型的。因此，上部拱肋段也必须在临时支架上进行安装施工，临时支架为钢管型钢支架。

图1 施工步骤示意图

结构安装顺序由下而上进行，主梁、横梁安装、焊接固定后，进行两个主梁间纵横梁安装、焊接，待桥面骨架结构形成整体后，搭设拱肋支架，完全主拱结构安装，并进行临时固结后，紧接着进行挑梁和边纵梁的安装、焊接，最后进行斜拱的安装。主梁、拱圈合拢是本桥施工的关键，关系到本桥结构受力是否合理性，能否满足设计要求。施工中应重点控制结构的线形、合拢段的长度、合拢段施工的温度、合拢段预设拱度、合拢段施焊前应力的释放。因为主梁、拱圈同为钢结构受温度的影响较大，根据设计要求合拢温度控制在18~22℃。因为夜间温差变化较小，一般将合拢时间定于夜间施工。主梁、主拱圈、斜拱圈合拢时必须四条焊同步进行。

5.3 施工步骤图

施工步骤示意图如图1所示。

结语

斜靠式系杆拱桥结构受力较为复杂，对钢结构的加工安装精度要求比较高。主梁、拱圈的线形及预拱度应在设计基础上，由监控单位建模复核计算后实施。严格控制合拢段的温度，注意合拢前的应力释放。按设计要求的步骤进行对称张拉。工程完成根据设计参数进行成桥后荷载试验，检验桥梁受力情况。

[1]TB10212-98，铁路钢桥制造规范[S].

[2]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]GB50205-2001，钢结构工程施工及验收规范[S].