微精选

1 工程概况

新建成渝中线简阳沱江特大桥为设计速度350 km/h的双线铁路桥，无砟轨道，主桥为(72+320+72) m中承式无推力组合拱桥，见图1。主拱为钢管混凝土拱，边拱为钢-混组合箱拱，主拱和边拱均与拱座固结。主梁采用双边钢箱梁+正交异性钢桥面板，主梁作为系杆，与边拱端部固结，在立柱和主拱支承横梁处设置支座。主桥上部结构与下部墩台间设置支座，重庆侧拱座设固定支座，成都侧拱座设纵向活动支座。

主拱为跨径320 m的钢管混凝土拱，拱轴线为二次抛物线，矢跨比1/4。拱肋采用四肢桁式截面，桁高7.0 m、桁宽3.0 m，两片拱肋中心距为17.2 m。每肋由四肢ϕ1 100 mm钢管构成，管内灌注C60自密实无收缩混凝土。两片拱肋间横向设置米字形横撑和K形横撑以增强拱圈面外稳定性。主拱沿纵向划分为25个拱段，拱段1长19 m，拱段2长18 m，拱段3~12长12 m，拱顶13号段长6 m，拱肋全桥总重约3 890 t。

边拱为跨径72 m的钢-混组合箱拱，拱轴线为二次抛物线，边拱端部拱梁一体，主梁作为系杆。边拱主要由混凝土段、钢-混结合段、钢箱段（兼作主梁边钢箱梁）三部分组成。混凝土段沿拱轴线水平投影长度27.1 m，拱肋箱宽3 m、高6.5 m，两幅拱肋间在1号立柱位置设置1道混凝土箱形横撑。钢-混结合段沿拱轴线水平投影长度6.8 m，结合段采用填充混凝土有格室前后承压板式构造。钢箱段沿拱轴线水平投影长度32.95 m，钢箱标准截面外高6.5 m、外宽3 m，两幅拱肋间设置2道钢箱横撑。

边拱拱肋及拱座位置设置立柱，用于支承边跨钢梁，全桥共4个立柱。立柱均采用门式实体墩，墩柱中心距为17.2 m，其中1号立柱高9.5 m，2号立柱高18.0 m。主梁采用双边钢箱梁+正交异性钢桥面板，跨径组成为(52+20+28+264+28+20+52) m。边钢箱梁截面外高2.5 m、内宽1.6 m，为适应与边拱连接，梁端宽度渐变至3.0 m，横桥向中心距17.2 m。边主梁顶板采用焊接，腹板和底板采用高强度螺栓连接。桥面板为密布横梁正交异性整体钢桥面板，横梁标准间距3 m、高2.5 m。全桥共划分39个梁段，标准梁段长12 m，跨中合龙段F10长15 m。桥面设置16 cm厚C40玄武岩纤维混凝土垫层，纵向设置断缝，断缝长度与轨道板相同。混凝土垫层与桥面采用栓钉连接，轨道板底座与梁面采用预埋钢筋连接。

吊杆采用横向双吊杆布置，沿纵向共设置19对吊杆，间距12 m，全桥共76根吊杆。吊杆采用标准抗拉强度为1 860 MPa、直径7 mm的平行钢丝，在拱肋顶单端张拉。

桥址区为河谷阶地，地形起伏较大，相对高差10~60 m，自然横坡10°~45°，斜坡地带基岩部分裸露，覆土薄，河谷阶地覆土相对较厚，钢梁底面距江底持力层高度约65 m，有道路和线路相通，交通条件好。沱江流量受季节影响，雨季水量大，旱季水量小。桥位处航道为规划Ⅳ级，暂不通航。

2 工程特点

(1) 重庆侧拱座设固定支座，成都侧拱座设纵向活动支座，施工过程中拱脚能够承担的不平衡水平分力小。

(2) 重庆侧边拱位于陡峭边坡，施工场地及吊装设备均受限，边拱底面距离地面高度较低。中跨钢梁底面距江底持力层高度约65 m，沱江水位受季节性降雨控制，施工期间无通航要求。

(3) 施工过程中主梁轴向拉力逐渐增大，会导致两侧端支座竖向脱空和边拱拱脚底面混凝土受拉；边拱钢箱内的压重混凝土浇筑会增加边支座反力，但同时会增加边拱拱脚顶面混凝土的拉应力。主梁轴向拉力与边拱压重混凝土的施工需要取得平衡。

(4) 铁路速度为350 km/h，无砟轨道，且要求预留进一步提速到400 km/h的条件，这对全桥施工线形控制精度要求很高。

3 总体施工方案

目前国内大跨度拱桥常用的施工方法有缆索吊装斜拉扣挂法、转体法、支架法、整体提升法。根据成渝中线简阳沱江特大桥主桥的结构特点、桥址区地形地质和水文条件以及线形控制精度要求，该桥上部结构总体施工方案为：边拱和主梁采用支架法施工，主拱两端73 m拱段采用原位支架拼装方案，跨中174 m拱段采用“低位拼装、整体垂直提升”方案施工，主桥总体施工布置见图2。

主桥上部结构总体施工步骤如下：

(1) 根据现场地形条件，从成都侧引桥至重庆侧1号墩平行桥位两侧布置施工栈桥，栈桥上设置1台80 t龙门吊。

(2) 主桥两侧边拱及主梁支架施工，拱座上方立柱和主拱拱脚预埋段等结构施工，同时将成都侧拱座与主墩之间临时锁定。

(3) 在支架上浇筑边拱混凝土拱段，拼装钢箱拱段，施工钢-混结合段完成边拱合龙，然后第1次浇筑边拱压重混凝土。

(4) 安装钢梁拼装支架，浇筑边拱拱上立柱，支架上安装主拱拱脚拱段1、拱段2和横撑，然后在支架上从两端往跨中拼装钢梁。

(5) 钢梁线形调整到位后，对合龙口宽度进行精确测量和匹配制造，以消除加工误差和现场安装误差的影响，跨中合龙段F10先和一端连接，另一端自由；同时安装主梁合龙段临时拉索。

(6) 在钢梁梁面上安装主拱拼装支架和主拱跨中整体提升支架。拱段3~5直接在支架上和拱脚拱段1、2连接。

(7) 跨中拱段及横撑线形调整到位后，安装临时系杆并张拉；最后整体提升到位，实现主拱合龙。

(8) 释放成都侧拱座与主墩之间的临时约束，分级拆除主拱提升系统；顶升灌注主拱管内混凝土，同时分阶段张拉主梁跨中临时拉索，以控制拱座位移和支架受力，最后完成主梁合龙。

(9) 从两端往跨中安装吊杆。

(10) 拆除主梁及边拱支架，第2次浇筑边拱压重混凝土，最后施工桥面垫层和轨道板等二期恒载。

4 施工方案

4.1 边拱施工

边拱采用支架法施工，边拱支架采用ϕ820 mm×10 mm钢管立柱。重庆侧边拱支架采用扩大基础或桩基础，桩径1.2 m，桩长6~9 m；成都侧边拱支架采用桩基础，桩径1.2 m，桩长12 m。边拱混凝土及横撑在支架上浇筑后，在地形陡峻的重庆侧利用150 t履带吊从0号桥台往跨中依次拼装A1~A3梁段边钢箱梁和桥面板，最大吊重约35 t。然后履带吊站位于A3梁段桥面上，安装边拱钢-混结合段，灌注钢-混结合段混凝土，实现重庆侧边拱合龙。在地形较缓的成都侧利用布置于两侧栈桥上的80 t龙门吊从3号墩往跨中依次拼装相应主梁和钢-混结合段，并实现成都侧边拱合龙。

跨中临时拉索安装或主梁合龙后，主梁轴向拉力随施工进程而增加，对边拱拱脚产生的轴向压力及弯矩也逐渐增大，对边拱拱脚混凝土截面的应力分布影响很大。同时该轴向拉力对0号桥台和3号墩支座有上拔趋势，为保证施工及运营过程中端支座不脱空，并有一定的反力储备，在边拱钢箱内填充C25压重混凝土。压重混凝土浇筑后会在边拱拱脚产生较大的拉应力增量，为降低边拱混凝土开裂风险，在压重范围内安装密封空钢管以减小压重混凝土重量，密封空钢管重约57.7 t，全桥4个边拱压重混凝土共计2 695 m³。

为兼顾支座反力和边拱混凝土受力，对压重混凝土的浇筑时机和填充方量进行优化计算。考虑到上部结构的总体施工流程，在主拱合龙且拱座临时约束释放后，主拱自重产生的主梁跨中临时拉索索力增量较大，二期恒载施工产生的主梁轴向拉力增量也较大。主梁内较大的轴向拉力增量对边拱混凝土受力有利，但会对0号桥台和3号墩产生较大的负反力增量，因此将压重混凝土分2次浇筑，具体的施工阶段划分及边拱拱脚混凝土应力、3号墩支座反力计算见表1。

第1次浇筑远离拱脚、靠近支座位置的边拱及上部钢梁内的实心段混凝土（约305 m³），压重混凝土自重主要由端支座及边拱下方支架承担，对拱脚上缘产生的拉应力增量很小；二期恒载施工前，待主梁轴向拉力产生的拱脚压应力储备能够平衡新灌注压重混凝土产生的拉应力增量后，第2次浇筑边拱中间段的压重混凝土（约369 m³），并安装密封空钢管。边拱压重混凝土分次浇筑示意见图3。

4.2 主拱施工

主拱分为三大段，采用支架法拼装，两端73 m拱段（拱段1~5）采用原位支架拼装方案施工，跨中174 m拱段采用“低位拼装、整体垂直提升”方案施工。拱段1、拱段2单榀拱肋横向分2片吊装，最大吊装节段重约54 t，采用龙门吊机拼装。其余拱段在桥面上单榀整体吊装，最大吊装重量约65 t，采用汽车吊拼装。跨中174 m大节段拱段整体提升重量约2 190 t（包含锚梁、吊耳、临时系杆等），提升高度约21.7 m。为了控制提升拱段的受力和变形，在提升拱段的拱脚设置4束47×7-ϕ15.2 mm钢绞线作为临时系杆，配备4台450 t液压千斤顶。提升系统布置见图4。

整体提升拱段的重心与支架的形心基本一致，与常用的鹰嘴提升支架相比，不需要设置后锚索等锚固装置，结构受力简单，安全风险相对较低。提升索采用8束37×7-ϕ17.8 mm钢绞线，配备8台450 t连续千斤顶。

主拱两端支架原位拼装拱段和跨中低位拼装拱段，在拼装成型时的受力状态均接近理想无应力受力状态，按照“无应力状态法”控制原理，只要满足提升合龙时整个拱段的无应力长度和合龙口处转角匹配，即可达到设计的线形和内力要求。为了保证主拱提升过程中的结构受力安全和顺利合龙，主拱拱肋整体提升中采取以下措施：

(1) 拱段在支架上按照制造线形拼装调整完成后，精确测量两端原位支架上的拱段和跨中大节段拱段的相对线形，考虑温度修正后，确定实际加工制造误差和安装误差的影响，并据此加工主拱合龙段。

(2) 拱段提升前临时系杆张拉至4×2000 kN，拱肋两端各向跨中方向移动9.0 mm。提升拱段，直至拱段整体脱架后，拱肋两端向边跨方向位移约43 mm，临时系杆张拉力由4×2000 kN增长至4×2685 kN。

(3) 拱段整体脱架后临时系杆主动张拉至4×3247 kN，拱肋两端往跨中的顺桥向位移为0，下挠约3 mm，上、下弦杆位移一致，拱端无转角变形。拱段整体脱架后通过调整4束临时系杆的索力（张拉拔出量）使4个拱脚的相对位移保持一致。经计算临时系杆张拉拔出1 cm，两端拱脚往跨中水平移动2.1 mm，下挠1.2 mm，该参数也可用于合龙口微调。

(4) 在跨中拱段提升过程中，每提升3 m左右进行同步性检查和调整，控制4个吊点的相对高差不大于20 mm。待跨中拱段整体提升至稍低于理论标高后先悬停，然后在夜间温度相对稳定时段精调各吊点高差和提升段拱脚位移，提升到位后精确测量合龙口尺寸并对合龙拱段进行配切合龙。

(5) 竖向提升钢绞线与水平临时系杆分4级交替卸载，先卸载水平临时系杆。

4.3 主梁施工

主梁采用支架法施工，支架采用ϕ820 mm×10 mm钢管立柱，河道内的主梁支架采用桩基础，桩径1.2 m，桩端进入砂岩地层不小于1.0 m。边拱及拱座上的主梁支架在边拱和拱座施工时预埋支架柱脚连接件，在1号立柱施工后拼装。主拱拱段1上方的主梁支架直接支撑在拱段1拼装支架顶部的横向分配梁上。

重庆侧利用150 t履带吊机架设主梁至C2段后，利用龙门吊继续架设主梁至F9梁段，成都侧钢梁全部利用龙门吊机从边跨向中跨架设至F9梁段，最后利用龙门吊机架设跨中合龙段F10。然后拆除边拱及拱座上的主梁拼装支架，安装中跨主梁临时拉索并锁定。在全桥合龙、吊杆安装完成、主梁支架脱架后，再进行剩余支架拆除。

简阳沱江特大桥主桥为无推力组合拱桥，主梁作为结构的系杆，以主梁轴向拉力平衡拱脚水平推力。同时主梁与边拱连为一体，主梁轴向拉力也可改善边拱受力。为实现主动张拉合龙，在跨中合龙段处设置临时拉索（采用12束47×7-ϕ17.8 mm钢绞线，长约40 m），并在主梁上焊接加劲钢板和反力座作为临时拉索的张拉端和锚固端。考虑到主梁和支架间的摩擦力、成都侧拱座支座摩擦力的影响，临时拉索张拉配备12台600 t连续千斤顶。临时拉索横断面布置见图5。

为了控制成都侧拱座往边跨侧的过大滑移量对边拱支架的不利影响，在主拱提升系统分级卸载和主拱管内混凝土灌注过程中，对临时拉索进行多次张拉，以将拱座往边跨侧的滑移量控制在20 mm内。各施工阶段成都侧拱座滑移量及主梁临时拉索索力见表2。

主梁合龙段 F10的下料长度由主梁厂内的加工误差、主梁现场支架法拼装误差、临时拉索张拉引起的合龙口宽度变化量和拱座滑移量的计算误差等决定。两岸主梁均拼装至 F9梁段后,在温度稳定时段用实测合龙口两端宽度对 F10梁段进行匹配制造,以消除制造和安装误差的影响;临时拉索张拉引起的合龙口宽度变化量和拱座滑移量采用理论计算值。F10梁段吊装后先与一端的 F9梁段连接,另一端暂不连接,合龙前的现场张拉索力以 F10梁段能与另一端 F9梁段正常连接来控制。

4.4 成都侧拱座临时约束施工

成都侧拱座与主墩间设纵向活动支座，在主拱合龙前为了保持结构稳定需对拱座的纵向滑移进行临时约束。对主跨320 m的钢管混凝土拱桥而言，在拱座固结的情况下，由于主拱提升系统卸载和环境温度变化会在拱座处产生很大的顺桥向约束反力（表3），临时固结约束装置的施工设计难度很大。

考虑到夜间低温时段主拱合龙后，在提升系统卸载和白天升温工况下，拱座主要往边跨侧滑移，经施工优化设计，提出仅在拱座往中跨侧滑移的方向上设置临时约束的方案，见图6。

在拱座混凝土施工时预埋爬锥，安装钢牛腿，利用支座垫石作为限位挡块，并在钢牛腿与支座垫石之间安装厚约30 mm的硬质橡胶垫。

在成都侧边拱采用支架法施工时，边拱自重主要作用于竖向支架上，传递给拱座的往中跨方向的水平推力很小，由钢牛腿临时约束装置平衡。在主拱两端支架原位拼装拱段施工时，拱段1~5的自重主要作用于拼装支架上，传递给拱座的往边跨方向的水平推力也很小，在拱段线形调整后及时与支架焊接，以减小对拱座推力的影响。主拱合龙锁定时间选择在夜间温度较低且相对稳定时段，合龙锁定完成后即可解除该临时约束，避免环境降温产生较大的约束反力。

5 结语

新建成渝中线简阳沱江特大桥主桥为无推力组合拱桥，边拱端部拱梁一体，通过主梁轴向拉力平衡拱脚水平推力和改善边拱受力，成都侧设置活动支座，整个结构总体上无外在顺桥向约束反力。边拱和主梁采用支架法施工，主拱两端73 m拱段采用原位支架拼装方案施工，跨中174 m拱段采用“低位拼装、整体垂直提升”方案施工，全桥以支架法为主的施工方案对工程质量和无砟轨道线形精度的控制是有利的。主梁跨中合龙段设置临时拉索，主动张拉合龙。通过施工方案优化设计，边拱压重混凝土采用分2次浇筑的方案，成都侧拱座设置临时约束，以简单的施工措施解决复杂的技术问题，节约了成本。该桥2024年11月进行边拱混凝土段的钢筋安装和主梁的支架施工,2024年12月中旬浇筑边拱混凝土,预计2025年10月主梁合龙。

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本文转自《桥梁建设》2025年第55卷第2期——成渝中线简阳沱江特大桥主桥上部结构施工技术，作者：李传富，李永乐，马天亮，张大兵；仅用于学习分享，如涉及侵权，请联系删除！