刘强华

（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151）

1 引言

近年来，我国交通水运事业蓬勃发展，各种类型的跨航道钢结构桥梁得到广泛应用，这其中有钢管混凝土系杆拱、钢桁架等常见桥型，也有更贴近于城市景观美化的“提篮拱”“斜靠拱”等异形结构。在钢结构桥梁跨航道施工中，为减少对通航安全的影响，传统的支架法已逐步被淘汰，水上整体吊装、提升、转体、顶推以及浮拖法施工等先进工艺，在多年的工程实践中得到不断发展进步。

浮拖法是一种采用浮运拖拉的施工方法。钢结构桥梁采用该法可避免长时间占用航道，但其施工工艺复杂，安全风险较高，历来不被广泛推广。起初，国内仅限小跨径、小吨位桥梁采用浮拖法跨河架设，后来接连涌现“百米级”钢桁梁和“千吨级”的系杆拱于内河航道上成功应用浮拖施工工艺[1，2]。

本文以苏南运河三级航道整治工程云梨桥斜靠式钢箱系杆拱和苏申外港线航道整治工程屯村大桥钢桁架为例，对比分析2 种浮拖施工工艺中不同牵引系统和受力体系转换的优缺点、适用范围，进一步阐明钢结构桥梁浮拖法施工工艺中的关键技术，为日后同类桥梁或更多复杂桥型的跨航道施工积累可行经验。

2 工程概况

苏南运河三级航道整治工程云梨桥主桥为跨径100 m 的钢箱系杆拱结构，左右幅主拱肋两侧各布置1 片向内倾斜的斜靠拱，主斜拱圈在竖直面内夹角19°，分左右半幅依次浮拖。去掉部分后安装的桥面系纵横梁，半幅钢桥浮拖总质量达1 188 t。桥型布置图见图1a。

苏申外港线航道整治工程屯村大桥主桥为跨径81.96 m的钢桁架结构，主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度6.75 m，主桁高度11 m，高跨比为1/7.36。2 片主桁中心距为13.2 m，宽跨比为1/6.14，桥面宽度为12.0 m，全桥钢结构总质量约621 t，单幅整体浮拖到位。桥型布置图见图1b。

图1 桥梁纵断面图

3 工艺原理及共同技术要点

2 座桥根据自身结构特点并结合现场地质、通行航道等环境因素，最终选择浮拖法架设方案。该工艺解决了桥下航道运营繁忙，不允许利用水中支架法长期占用航道施工，且区域内不具备大型起重设备吊装作业等不利因素。

1）同类型的滑道系统

云梨桥和屯村大桥浮拖施工工艺中均采用型钢轨道在陆地支架上方拼接成连续下滑道，在钢结构桥梁下方固定布置若干个滚轮作为间断上滑道。滚轮同时兼做钢结构拼装和移动的支点，在牵引浮拖过程中，克服滚动摩擦力使桥梁前移需要的力比克服滑动摩擦力所需要的力小得多。

2）同类型的驳船前支点

为保证浮拖施工的顺利进行，云梨桥和屯村大桥的水上移动前支点分别选用设计载重1 200 t“民意1 号”驳船和设计载重1 160 t 的“友谊168 号”驳船。施工前根据结构尺寸及浮拖质量对驳船进行改造，在浮拖位置增加临时支架，确保浮拖荷载均匀传递至船体。浮拖过程中合理区隔并精确计算船舱容量，通过分舱压排水实现驳船整体下沉和提升，使浮拖受力体系有效转换[3，4]。

4 牵引系统对比分析

根据方案计算的牵引力要求，云梨桥半幅系杆拱浮拖选用2 组4 台100 t 穿心式千斤顶布置在对岸引桥顶面，每组千斤顶设5 根钢绞线。配备中央智能控制系统，一方面控制2 组千斤顶同步施力，并对张拉力动态调整；另一方面协调同一组前后串联的2 台千斤顶交替运行，实现连续牵引。

系杆拱前端设置2 个牵引锚点与千斤顶相对应，考虑桥梁结构偏心的特点，锚点根据钢结构计算重心横向对称设置，其中主拱侧位于拱脚端部，斜拱侧位于端横梁顶板处，两者高度一致。

屯村大桥钢桁架浮拖采用2 台8 t 卷扬机、6 道钢丝绳作为牵引主动力装置，卷扬机锚固在陆地支架下方，分别在钢桁梁E4、E4’、E0’等大节点处的横梁与主桁连接部位设置3 组6 个牵引锚点，支架前端设置转向滑轮，使钢桁架沿着对岸主墩方向前移。

以上2 种牵引系统作为钢结构桥梁浮拖中的典型案例，无论是动力装置、位置选择以及实操效果均有所不同。

1）横向纠偏效果

一般的液压千斤顶和电动卷扬机均能达到钢结构桥梁浮拖时所需的牵引力要求，但千斤顶施力更加精准、灵活。云梨桥斜靠式钢箱系杆拱存在自重过大、结构偏心等不利条件，在浮拖过程中，智能控制系统通过动态调节左右千斤顶牵引力大小，严控钢结构行走路线，做到实时纠偏，效率高、效果好。屯村大桥钢桁架采用卷扬机浮拖时，在陆地支架上沿着滑道设置了多个导向和横向限位装置，并采用横向千斤顶、驳船岸锚辅以人工调整，纠偏过程较复杂、难度较大。

2）位置选择差异

云梨桥在浮拖中将千斤顶设置在对岸，通过横贯航道的钢绞线，连接钢结构前端锚点，最终一次性浮拖到位。此方案设计要求对岸主墩或引桥等高处能够有效设置锚固措施，并经过短暂封航，预先完成跨航道穿索作业。屯村大桥将卷扬机布置在后方陆地支架侧，每2 个大节点设置一组牵引锚点，每拖拉2 个大节间长度后需进行锚点替换，停顿时间较多，降低了施工效率。

因此，卷扬机相对千斤顶来说更加经济、简易，锚点位置设置更灵活，受环境影响较小；但前者目前仅适用于吨位更小、结构对称的钢结构桥梁，后者操作性能和纠偏效果更佳，应用范围较广；在场地条件允许的情况下，选择将牵引装置设在前方，有利于确保浮拖施工的连续性。

5 浮拖受力体系转换

上文提到，驳船作为水上移动前支点，是浮拖受力体系转换的关键所在。钢结构桥梁在上船前，一般通过先行牵引，使结构前端部分悬出，留足驳船压水驶入桥梁下方的空间。

云梨桥系杆拱主、边系梁下方各设置8 个滚轮作为滑移支点，编号为前1#～前4#、后4#～后1#；上方对应安装竖向长短不一的临时刚性支撑，使拱肋和系梁在未完成吊杆全部张拉工作前，形成有效整体，以应对浮拖过程中受力体系的复杂变化（见图2a）。

图2 浮拖工况对比

从图2 可知，驳船排水顶升与钢结构在前2#支点处固结；继续排水顶升解除前3#、前4#支点约束，通过调节各船舱水量使桥梁与船体平面重心位置统一；继续排水顶升解除后4#～后2#支点约束，钢结构桥梁从多支点连续受力转换成2 点简支受力，调整好左右高差后，一气呵成拖向对岸主墩处，压水落梁。

屯村大桥钢桁架2 个主桁下方各设置7 个滚轮作为滑移支点，编号为E0、E2、E4、E6、E4’、E2’、E0’，均位于大节点处[5]；同样，在钢结构桥梁呈前端悬臂状态时，驳船压水就位（见图2b）。浮拖受力体系转换分以下几个步骤：（1）驳船排水顶升与主桁在E2 支点处固结；（2）向前浮拖至E4 支点位于支架最前方，驳船排水顶升，解除该支点约束；（3）同理依次解除E6、E4’、E2’支点约束；（4）E0 支点就位后，驳船压水落梁。

综上，云梨桥采用多点连续向2 点简支一次性受力体系转换，加快了浮拖施工速率，缩短了封航时间；对于大跨度、大重量偏心斜靠式系杆拱来说，减少受力体系转换次数也有利于保证浮拖时结构整体稳定性[6]。屯村大桥采用多点连续向2点简支依次递减，一是支架滑道所承受的荷载属于分段递增，优化支架设计可节省材料投入；二是可缓解由于卷扬机牵引带来的偏位累加，并利用每个大节间的浮拖间隙，及时调整钢结构横向位置。

6 结语

通过对比研究发现，斜靠式钢箱系杆拱和钢桁架在2 种浮拖施工工艺中对应的不同牵引系统、受力体系转换等，均有各自的优缺点和适用范围。在方案比选过程中，可根据结构特点、材料设备优势、环境因素以及经济对比等择优选择。从长远来看，分析总结浮拖法施工的实践经验，能够促进工艺水平的不断提升和完善，对在钢结构桥梁跨航道施工领域内推广应用具有积极的意义。