大跨度鋼桁架拱橋施工技術(shù)研究

雷勇

【摘要】本文從鋼拱橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)入手，介紹了適宜鋼桁架拱橋的幾種施工方法，并說明了幾種施工方法在工程中的結(jié)合運(yùn)用，總結(jié)了施工過程中的關(guān)鍵問題及其應(yīng)采取措施，對大跨度鋼桁架拱橋施工控制問題進(jìn)行了分析，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】鋼桁架拱橋；橋梁施工；施工技術(shù)；

引 言

近年來，迫于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市立體景觀發(fā)展的需要，修建跨江橋梁選用鋼桁架拱橋被廣泛應(yīng)用，鋼桁架拱橋跨越能力強(qiáng)、承壓能力高和外形剛健穩(wěn)固，大跨度的鋼桁架拱橋必然隨著我國交通建設(shè)的迅速發(fā)展而得到更快的發(fā)展。

一、鋼拱橋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

（一）經(jīng)濟(jì)性能良好

能個節(jié)間桿件都能根據(jù)受力大小而靈活改變截面和鋼種，大大降低了建設(shè)成本，并且加快了施工速度，使工期縮短，桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架相比，省下了弦縱向桿件和網(wǎng)架的球節(jié)點(diǎn)。桿件多為承受軸向力構(gòu)件，能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能。

（二）可以單獨(dú)安裝，施工方便

桁架拱橋的單根桿件相對較輕，不需要大型的起吊設(shè)備，施工迅速，便于施工高工作業(yè)。同磚石，混凝土，木材相比，在受力相同情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小，從而可以做成跨度較大和高度較高的結(jié)構(gòu)以及靈活的結(jié)構(gòu)形體。

（三）建筑與結(jié)構(gòu)的設(shè)計與功能一體化，使建筑更富有功能化

在鋼結(jié)構(gòu)桁架橋中，橋型雄偉壯觀，外形輪廓柔和，與周邊景觀易于協(xié)調(diào)搭配，能夠體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)化的風(fēng)貌。

二、大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架橋的施工工藝

施工方案的選擇主要取決于結(jié)構(gòu)形式。在實(shí)際工程中，由于受結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)、橋型布置、自然條件等因素制約，有時需要幾種吊裝方案結(jié)合操作。以下是幾種常用的施工方法。

（一） 行走吊機(jī)架設(shè)法

此種方法具有提升、變幅、回轉(zhuǎn)、底盤調(diào)平、整機(jī)前移及錨固的功能。起重機(jī)在鋼桁拱上架梁時，上底盤能夠隨拱頂坡度變化保持水平狀態(tài)，起吊安裝時穩(wěn)定性好，利于構(gòu)件的準(zhǔn)確定位和安裝。

（二）浮吊架設(shè)法

在河上或海上架設(shè)長大橋時，經(jīng)常會使用到這一方法，在岸邊將整孔橋梁組拼好，然后用浮吊將其吊起，并將浮吊拖曳航運(yùn)至橋位，將梁在橋臺、橋墩上架設(shè)就位。此種方法可以避免大量高空作業(yè)。而且對橋址的地形條件和天氣狀況要求也較高。

（三）有支架架設(shè)法

此種方法使施工難度減小，結(jié)構(gòu)受力更加明確。適用于小型的跨徑鋼桁架拱橋，天津國泰橋和重慶朝天門大橋都采用了這種方法。大跨徑的鋼桁架拱橋在其邊跨也可以采用臨時支墩進(jìn)行施工，這種方法可以縮小邊孔的懸臂長度，改善結(jié)構(gòu)的受力。

（四）懸臂架設(shè)法

這是鋼拱橋最常用的一種方法，首先在兩邊搭設(shè)臨時支墩或臨時支架，用斜拉索或斜拉粗鋼筋將懸臂的拱肋拉住，從拱腳開始，逐漸向拱頂懸拼拱肋節(jié)段，直至全橋合攏，其特點(diǎn)是不受橋渡水文條件、通航、流水、墩高和季節(jié)的限制，而且其專用輔助結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備費(fèi)用較少。

（五）纜索吊裝架設(shè)法

此種方法的特點(diǎn)是吊機(jī)安裝、構(gòu)件運(yùn)輸比較方便，安全可靠，適用于多種拼裝方式，由橋兩端向中間對稱進(jìn)行，水平運(yùn)輸、安裝拱圈節(jié)段構(gòu)件垂直起吊采用纜索吊機(jī)進(jìn)行，在鋼梁支點(diǎn)處設(shè)以臨時塔架，在塔架頂用一對或兩對鋼索牽到塔架左右梁段的對稱節(jié)點(diǎn)上，當(dāng)鋼梁伸臂到一定長度時，張拉鋼索或起頂塔架，將鋼梁懸出部分向上提起，借助鋼索的斜拉力，使其安全前拼，此種方法對拱和梁的運(yùn)輸方式和地點(diǎn)限制少。

（六）斜拉扣掛架設(shè)法

此種方法經(jīng)常采用于單孔的大跨度鋼桁架拱橋，主要是用來改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，如在廣西邕寧邕江大橋（312m）施工中開發(fā)研究了千斤頂鋼絞線斜拉扣掛法，該方法在設(shè)計和施工過程中都有一定的難度，在桁架懸拼架設(shè)過程中需要不斷的調(diào)整索力，施工、監(jiān)理的難度也有所增加。

三、施工技術(shù)要求

1.制造鋼桁架的材料應(yīng)符合設(shè)計圖紙要求的鋼種、規(guī)格等規(guī)定，并附出廠材質(zhì)證明書。

2.鋼材裁切邊緣應(yīng)整齊，無缺陷，比如毛刺、反口、缺肉等，裁切板件和型鋼的長度不能相差2mm，型鋼剪切線與邊緣垂直度不能小于1.5mm。

3.制成的孔應(yīng)成正圓柱孔或方圓柱孔，孔緣無損傷不平，并保持光滑。

4.按圖紙要求進(jìn)行鋼橋的焊接工作，并及時進(jìn)行檢查，確保焊接的質(zhì)量，對于不合格的接縫要及時處理，盡快進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)措施，按規(guī)范要求來清理處理后的焊縫。

5.鋼桁架構(gòu)件成品經(jīng)檢驗(yàn)符合要求后，應(yīng)進(jìn)行鋼桁架試裝，試裝時，每拼完一個單元，應(yīng)檢查和調(diào)整幾何尺寸，然后再進(jìn)行下一單元試裝，以免試裝完后難于調(diào)整。

6.試裝結(jié)束后，按圖紙要求進(jìn)行組裝，確保焊接質(zhì)量符合要求。

7.在架設(shè)鋼桁架橋前，需先對橋臺高程、尺寸、中心線進(jìn)行復(fù)制，在進(jìn)水塔和混凝土達(dá)到28天的設(shè)計強(qiáng)度后再進(jìn)行。

8.桁架弦桿、腰桿的節(jié)點(diǎn)板與桿件焊接處以節(jié)點(diǎn)中心為基準(zhǔn)留企口且弦桿在不同節(jié)點(diǎn)處分別加放不同的焊接收縮余量，以控制焊接應(yīng)力變形導(dǎo)致構(gòu)件精度影響。

9.拼裝鋼桁架的標(biāo)高應(yīng)符合設(shè)計要求，如有間隙，需用M20水泥砂漿把支座底板與承墊之間的間隙墊實(shí)。

四、鋼桁梁架設(shè)方法在橋梁施工中的應(yīng)用

宜萬鐵路萬州長江大橋（如上圖）

此橋位于三峽庫區(qū)的萬州區(qū)城區(qū)邊緣，全長1106.3米，是目前國內(nèi)跨度最大的鐵路橋梁，也是目前世界上同類型跨度最大的鐵路拱橋。大橋主橋采用（168+360+168）米三跨單拱連續(xù)鋼桁梁新型結(jié)構(gòu)，其中主跨為360米的剛性拱柔性梁的鋼桁拱橋。

本橋正橋?yàn)?90+552+190m三跨連續(xù)鋼桁系桿拱橋，全長934.1m（包括端縱梁），主橋全寬36.5m，桁寬29m，兩側(cè)邊跨為變桁高平弦桁梁，中跨為剛性拱柔性梁的鋼桁系桿拱。拱頂至中間支點(diǎn)高度為142m，拱肋下弦采用二次拋物線，矢高128m，矢跨比1/4.3125；拱肋上弦采用二次拋物線，并于邊跨上弦之間采用R=700m的圓曲線進(jìn)行過渡，主桁采用變高度的“N”形桁式，鋼桁拱肋跨中桁高14m，中間支點(diǎn)處桁高73.13m，邊支點(diǎn)處桁高11.83m。全橋采用變節(jié)間布置，共有12m、14m、16m等三種節(jié)間形式，其中，邊跨節(jié)間布置為8×12m+14m+5×16m，中跨節(jié)間布置為5×16m+2×14m+28×12m+2×14m+5×16m，中跨布置有上下兩層系桿，豎向間距11.83m，上層系桿采用“H”形斷面，下層系桿構(gòu)造采用“王”形斷面和體外預(yù)應(yīng)力索，鋼結(jié)構(gòu)系桿頂部與拱肋下弦節(jié)點(diǎn)相連接，下層體外預(yù)應(yīng)力索錨固于節(jié)點(diǎn)端部。

結(jié) 語

盡管鋼桁架拱橋也有自身的缺點(diǎn)和局限，但在如今依然是一種很有競爭力的方案，隨著實(shí)踐的積累，鋼桁架拱橋的設(shè)計理論和施工方法也將趨于完善，跨越能力也會不斷提高，相信在以后會有越來越多的方案傾向于這種橋型。

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