特大桥梁吊索钢箱系杆拱桥施工要点

0 引言

随着我国交通事业的飞速发展，大跨径、结构新颖的桥梁不断涌现。下承式钢箱系杆拱桥因其结构轻盈、造型美观、跨越能力强等优点，在公路与城市桥梁建设中得到了广泛应用。其中，网状吊索体系进一步提高了结构的整体刚度和稳定性，但其复杂的空间结构体系和较高的施工精度要求，给施工带来了巨大挑战。本文结合具体实践，对下承式网状吊索钢箱系杆拱桥的施工核心要点进行探讨。

1. 工程概况

S428 颍河特大桥全长 1048.5 米、宽 25.4 米，是项目控制性工程。主桥为计算跨径 160 米的下承式网状吊索钢箱系杆拱桥，主拱肋和系梁用钢箱截面，抗扭刚度和承载能力高。吊索网状布置形成稳定三角结构体系，提高桥面系刚度和抗震性能，下部结构为三柱式桥墩。该桥汽车荷载等级为公路 - I 级，技术标准高、施工质量要求严。本文采用“先梁后拱”与“拱梁同步”结合方案，先在临时支架上分段安装主纵梁和钢箱系梁，再用大型吊装设备分段吊装拱肋节段，最后安装并分级张拉网状吊索，将结构荷载从临时支架转移至永久结构。

2. 施工难点

（1）结构空间关系复杂：网状吊索与拱肋、系梁形成复杂的空间结构体系，各吊索索力相互影响，张拉顺序和精度控制是成败关键。（2）钢结构安装精度要求高：大尺寸、大吨位的钢箱拱肋和系梁节段的制造与安装精度，直接影响到结构的最终内力和线形。（3）施工过程结构体系转换多：从支架施工到吊装、张拉，直至成桥，结构体系经历多次转换，必须确保每一步骤的安全与稳定。（4）跨堤施工安全要求高：桥位跨越颍河堤坝，需制定专项方案，确保堤防安全和汛期施工安全。

3. 关键施工技术要点

3.1 钢结构制造与预拼装

钢箱构件的制造过程在工厂标准化环境中完成，依托恒温恒湿的作业条件与数控加工设备确保几何尺寸的精确性。板材切割采用计算机控制的等离子或激光下料工艺，边缘坡口的加工精度直接影响焊接接头的装配质量，必须严格按照工艺评定文件执行操作流程。构件端面的机加工需在专用铣床上完成，确保接触面的平面度与垂直度满足摩擦型连接的要求。高强螺栓孔的定位采用数控钻床成孔，孔群位置度偏差将直接影响现场安装效率。预拼装过程中发现的尺寸偏差必须追溯至原始工序进行修正，所有返工记录需纳入质量追溯系统。成品构件的存放应采取防变形措施，支垫位置需通过有限元分析确定以避免残余应力集中。

3.2 拱肋安装与线形控制

拱肋安装作为施工过程中的关键环节，其作业质量直接决定了整体结构的稳定性和安全性。全站仪与全球定位系统的联合应用能够实现拱肋节段在三维空间中的准确定位，通过实时数据反馈对节段姿态进行动态调整，从而满足毫米级的安装精度要求。合龙时机的选择遵循温度变形最小化原则，通常将作业时间安排在夜间至清晨时段，此时环境温度趋于稳定且钢材热胀冷缩效应显著减弱。施工过程中各环节的衔接需建立在严格的工艺标准之上，任何细微的偏差都可能引发结构内力重分布。测量控制网的布设应当覆盖整个施工区域，通过多测站联测确保坐标系统的统一性。拱肋节段的吊装顺序必须符合受力传递路径，从拱脚向拱顶依次对称安装，避免不平衡荷载导致的结构失稳。

3.3 网状吊索张拉与索力控制

作业前通过专业桥梁分析软件完成全过程施工仿真计算，基于有限元模型模拟不同张拉工况下的结构响应，确定最优张拉顺序及分级荷载值，确保施工各阶段内力分布与变形量可控。张拉过程以索力与标高的双控指标体系为核心监测标准，联合应用频谱分析法与压力传感器实时动态检测索力，将所得数据与理论计算值系统性比对。把张拉全程的温度监测数据纳入分析模型，通过时段选择与保温措施控制日照辐射引起的索体温差。施工过程的文档记录要完整覆盖各级张拉力、持荷时间、测量数据及异常处理记录等关键参数。液压系统标定证书需在有效期内，千斤顶与压力传感器的计量认证文件随设备同步进场。审查操作人员专业资质时，重点关注其同步控制系统操作经验，特种设备作业证书有效性需经第三方复核。

3.4 体系转换与临时支撑卸载

桥梁结构体系吊索张拉阶段，发生从依赖支架承重到拱梁组合体系承担主要荷载的转变，标志着受力主体转换、支架功能退化与拱梁组合体系功能强化。体系转换是桥梁施工核心，影响结构稳定性与安全性，需制定临时支架卸载计划，不合理的计划会引发安全风险。合理卸载方案能保障体系转换平稳过渡，应遵循“均匀、缓慢、同步”原则：“均匀”指各部位卸载程度一致；“缓慢”指控制卸载速度；“同步”强调各部位卸载协调。卸载过程要与吊索张拉紧密协调，因二者相互影响，不当配合会破坏受力平衡。同时，监测支架反力变化很关键，通过实时监测掌握结构受力状况，异常时及时调整操作，确保桥梁施工安全稳定。

3.5 高精度施工监控

高精度施工监控以成桥状态与设计理想状态完全吻合为目标，监控范围覆盖施工全过程及关键环节，避免遗漏影响结构性能的因素。应力监测系统布设于拱脚、拱顶及系梁等控制截面。线形监控体系关注拱轴线形与桥面标高，二者协同控制是保证结构功能与美学表现的基础。吊索系统张力分布是维系桥梁稳定性的核心参数，监控数据须符合设计文件规定范围，单根吊索力值偏差会影响结构长期耐久性。需通过修正系数消除环境温度与湿度对监测数据的影响，将日照辐射引起的构件温差效应纳入数据分析模型。测量基准网控制点应设在远离施工扰动的稳固基岩上，并定期联测校核，其稳定性关系到监控数据可靠性。当监测数值连续超预警阈值，需启动结构安全评估并采取调控措施。监测报告需对比分析原始数据与处理结果，对异常波动作出合理解释并记录处置情况。温度变化影响桥梁结构应力和变形，监测温度场可提高监控分析准确性。

4. 结论

综上所述，S428 颍河特大桥主桥的施工实践表明，对于大跨径下承式网状吊索钢箱系杆拱桥：精细化的工厂制造和预拼装是保证现场安装质量的基础。科学的吊装合龙方案是形成主拱结构的前提。“施工仿真计算指导、分级同步张拉、索力与标高双控”是网状吊索体系成功实施的核心。全过程的高精度施工监控是实现设计成桥状态、确保施工安全与质量不可或缺的手段。通过对上述施工要点的严格控制，颍河特大桥主桥顺利建成，其成功经验对推广和应用此类复杂桥型具有重要的借鉴意义。

参考文献

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[3] 张文学 ， 郭瑞峰 . 大跨度网状吊杆拱桥施工控制关键技术研究 [J].世界桥梁 ， 2021， 49（3）： 55-61.

作者简介：彭勇，男，本科，颍上县人，目前职称：工程师 ， 研究方向：道路与桥梁工程