鋼桁架施工技術(shù)研究與分析

杜海云 朱蕊 莊云 黃佳鈺

作者簡(jiǎn)介：杜海云（1974—），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)楣こ淌┕ぁ?/p>

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各種大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)的安裝已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域重要的組成部分。鋼桁架吊裝安裝構(gòu)件數(shù)量比較多，施工技術(shù)要求高、高處作業(yè)量較多，這就要求對(duì)鋼桁架吊裝和安裝在施工技術(shù)和工藝上要嚴(yán)格控制。該文主要結(jié)合G344朱瀝溝大橋的施工，對(duì)跨越河流鋼桁架施工技術(shù)展開研究，闡述了G344朱瀝溝大橋鋼桁架的施工工藝和拼裝過(guò)程。G344朱瀝溝大橋鋼桁架的施工技術(shù)和工藝，為今后其他橋梁鋼桁架施工提供了科學(xué)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：鋼桁架安裝 ?拼裝 ?施工工藝 ?分析

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ??文章編號(hào)：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： With the rapid development of national economy， the installation of various long-span steel truss structures has become an important part in the construction field. The number of steel truss hoisting and installation components is relatively large， the construction technology requirements are high， and there are many high-altitude operations， which requires strict control on the construction technology and process of steel truss hoisting and installation. Combined with the construction of g344 zhuligou bridge， this paper studies the construction technology of river crossing steel truss， and expounds the construction technology and assembly process of g344 zhuligou bridge steel truss. The construction technology and process of steel truss of g344 zhuligou bridge provide scientific guidance for the construction of steel truss of other bridges in the future.

Key Words： Steel truss installation; Assembly; Construction technology; Analysis

1工程概況

G344朱瀝溝大橋跨越朱瀝溝，老橋?yàn)?×60 m 上承式鋼筋混凝土剛架拱結(jié)構(gòu)，舊橋拆除重建，橋梁中心樁號(hào)為 K117+680.0，交角 94.7°，朱瀝溝為規(guī)劃Ⅲ級(jí)航道，通航凈空 70×7 m，最高通航水位 2.70 m，最低通航水位 0.66 m。

全橋橋跨布置為：1×20 m（預(yù)應(yīng)力混凝土空心板）+85 m（鋼桁架橋）+1×20 m（預(yù)應(yīng)力混凝土空心板），橋梁全長(zhǎng)125.9 m 。橋梁總寬12 m，凈寬11 m，橋面橫坡2.0%，主橋采用85 m（計(jì)算跨徑84 m）單跨簡(jiǎn)支鋼桁梁，下承式鋼桁梁具有結(jié)構(gòu)自重輕、跨越能力強(qiáng)、建筑高度小和快速施工的特點(diǎn)，兩側(cè)引橋采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，與原有路基相銜接。

鋼桁梁組裝采用50 t履帶吊在引橋橋面上進(jìn)行，前面節(jié)段在履帶吊吊裝能力允許下用履帶吊起吊拼裝，其余節(jié)段采用100 t浮吊拼裝，由于航道通行船只較為繁忙，水上浮吊起重吊裝需要臨時(shí)封航才能保證安全。

2 鋼桁架施工工藝

該工程為單幅下承式鋼桁架橋，工廠化集中加工制作鋼結(jié)構(gòu)桁架橋梁各桿件塊體，陸路運(yùn)輸至橋位，利用50 t履帶吊在引橋橋面上組裝，在履帶吊起重能力范圍內(nèi)在支架上安裝前幾個(gè)節(jié)段鋼桁梁桿件，其他節(jié)段桿件利用100 t浮吊直接吊裝桿件在水中支架上拼裝，形成整跨桁架橋后在墩帽上安裝千斤頂，將鋼桁梁頂起5 cm左右，拆除墊梁，然后回落千斤頂，使鋼桁梁重新落至支座上，安裝鋼桁梁與支座的連接螺栓，最后固定支座。工藝流程如圖1所示。

2.1 支架拼裝

拼裝支架主要作用是支撐桁架橋梁拼裝時(shí)的各分段重量和穩(wěn)定桁架橋梁。該橋梁支架為螺栓聯(lián)接，拼裝支架為下部支撐組合鋼管樁和工字鋼橫梁形成支承墩，支承墩的位置和數(shù)量結(jié)合水上通行安全要求和支承桁梁荷載等因素設(shè)置[1]。

河中設(shè)置4個(gè)墩，每排2個(gè)墩，排距同鋼便橋，凈29 m，每墩設(shè)置Φ400*8 mm螺旋鋼管12根，縱、橫向間距均為150 cm，用浮吊船吊振動(dòng)錘施打，鋼管樁之間用16#槽鋼設(shè)置兩道剪刀撐，每道剪刀撐檔距250 cm，出水面100 cm開始布設(shè)，樁頂布設(shè)雙拼I36 b工字鋼橫梁，并與下面鋼管樁焊接緊密，橫梁上設(shè)置6排貝雷片，3排為一組90支架連接，兩組間用18#槽鋼連接，組間間距90 cm，形成寬度為270 cm貝雷縱梁，長(zhǎng)度為81 m，兩側(cè)貝雷總數(shù)為27×6×2=324（片），33 m跨中貝雷采取上下加強(qiáng)型貝雷梁，兩邊跨不加強(qiáng)，貝雷縱梁與橫梁用Φ24的U形卡子固定，貝雷梁外側(cè)用短槽鋼焊接于橫梁工作貝雷梁的限位，防止貝雷梁橫向移動(dòng)。

拼裝鋼桁梁節(jié)段中心線兩側(cè)外80 cm處設(shè)置擱置支點(diǎn)，貝雷縱梁上擱置支點(diǎn)處采用長(zhǎng)度3 mI28三拼工字鋼，上面安置Φ400短鋼管立柱，上鋪1 cm鋼板，用于支撐鋼桁梁及調(diào)整鋼桁梁豎曲線高程。

2.2 鋼桁架拼裝

現(xiàn)場(chǎng)采用全站儀在鋼管基樁貝雷支架上根據(jù)桁梁節(jié)段具體位置進(jìn)行坐標(biāo)放樣，用水準(zhǔn)儀在每個(gè)支點(diǎn)測(cè)出高程，記錄數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)方案中確定的預(yù)拱度和成橋線形，測(cè)放出各桁架節(jié)點(diǎn)支撐墊梁的細(xì)部高程，墊梁采用三拼工字鋼+短鋼管+鋼板組合，以此控制桁架橋梁的線型和高程[2]。

在鋼桁梁拼裝過(guò)程中，需要隨時(shí)檢測(cè)鋼縱桁主桁架上下弦中線、水平、拱度等數(shù)據(jù)的偏離值，并選擇好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，使其保證在檢驗(yàn)規(guī)定的范圍之內(nèi)。施工過(guò)程中的測(cè)量控制：

2.2.1鋼桁架中線及弦桿中線測(cè)量

拼裝前，在拼裝支撐架上側(cè)設(shè)鋼桁梁中心線和桁梁下弦的外側(cè)邊線，安裝下弦時(shí)只需要在下弦外側(cè)掛線對(duì)位。按照此法設(shè)置拼裝基線，當(dāng)布置基線有困難時(shí)，可用全站儀利用鋼梁中線觀測(cè)橫梁中心點(diǎn)進(jìn)行修正。測(cè)量弦桿中線偏離值時(shí)，利用平臥塔尺讀取弦桿中線和找準(zhǔn)該線之間的距離，據(jù)此算出各測(cè)點(diǎn)的偏離值。

2.2.2鋼桁架梁橫斷面測(cè)量

斜桿的傾斜度利用全站儀找準(zhǔn)鋼梁中線和弦桿外側(cè)平行的觀測(cè)線，主柱的傾斜度可利用在上下弦桿外側(cè)的塔尺數(shù)來(lái)計(jì)算。測(cè)量?jī)芍麒熳筮吅陀疫吂?jié)點(diǎn)的相對(duì)高度時(shí)，可在每一個(gè)橫梁的左右兩端平面立放塔尺。若發(fā)現(xiàn)主桁相對(duì)節(jié)點(diǎn)高度或主柱偏斜不一致時(shí)，可調(diào)節(jié)支架上的墊塊進(jìn)行糾正。

2.2.3鋼桁架平面方正程度

安裝主桁架前，先根據(jù)圖紙用全站儀放出左右桁架首節(jié)點(diǎn)的控制外圍基線，然后再進(jìn)行桁架桿件的拼裝施工。在拼裝下平聯(lián)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有偏差或者不方正，利用全站儀復(fù)核橫梁中線和鋼梁中線，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)做出調(diào)整。

2.2.4鋼桁架梁拱度測(cè)量

在支架上拼裝時(shí)，利用所允許的誤差調(diào)整設(shè)計(jì)拱度。拼裝開始后須隨時(shí)觀察鋼縱桁梁水平、立面情況，并適時(shí)調(diào)節(jié)水平立面位置和拱度。主桁節(jié)點(diǎn)螺栓在終擰緊之前，將栓釘全部更換為螺釘并達(dá)到最初擰緊程度。在桁架拼裝過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)隨時(shí)測(cè)定鋼桁架梁結(jié)構(gòu)中線、水平、拱度等的誤差值，并采取適當(dāng)措施使其維持在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.3 摩擦面處理及螺栓安裝

2.3.1摩擦面處理

（1）摩擦面鋼板板邊和孔邊周圍應(yīng)沒有毛刺，以保證摩擦面的緊貼;當(dāng)發(fā)現(xiàn)接頭位置有翹曲變形時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行校正，并且摩擦面不能損傷。

（2）裝配前用細(xì)鋼絲把摩擦面上的浮銹、油污刷除。

（3）處理后的摩擦面須保持干燥狀態(tài)，避免雨淋或受潮。

2.3.2螺栓安裝

（1）安裝臨時(shí)螺栓。

利用臨時(shí)螺栓安裝時(shí)，用栓釘校正孔位，利用安裝時(shí)可能承受的荷載計(jì)算確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)上需穿入的臨時(shí)螺栓及栓釘數(shù)，并應(yīng)符合以下規(guī)定：①不得少于節(jié)點(diǎn)螺栓總數(shù)的20%;②臨時(shí)螺栓在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上不得低于2個(gè);③如果采用栓釘，栓釘穿入數(shù)量不得大于臨時(shí)螺栓的20%;④高強(qiáng)螺栓不能做臨時(shí)螺栓，以免螺紋損傷，每個(gè)安裝節(jié)點(diǎn)段檢查確認(rèn)合格后，方可進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的安裝。

（2）安裝高強(qiáng)螺栓。

①高強(qiáng)螺栓安裝。高強(qiáng)螺栓在調(diào)整鋼桁梁節(jié)段構(gòu)件中心的位置后進(jìn)行安裝。安裝時(shí)須在同一包裝箱中配套取用高強(qiáng)螺栓連接副，不得互換。當(dāng)高強(qiáng)螺栓無(wú)法自由投入孔內(nèi)時(shí)，嚴(yán)禁強(qiáng)行打入，可以使用鉸刀進(jìn)行修孔或者擴(kuò)孔，但修孔后，孔徑不得比原孔徑大2 mm。安裝時(shí)，先用高強(qiáng)螺栓裝滿安裝臨時(shí)螺栓剩下的螺孔，使用板手緊固后，用高強(qiáng)螺栓逐一替換臨時(shí)普通螺栓，使用扳手?jǐn)Q緊。

②高強(qiáng)螺栓的緊固。第一，高強(qiáng)螺栓的緊固分為初擰和終擰，初擰緊固到螺栓標(biāo)準(zhǔn)預(yù)拉力的50%;終擰緊固到標(biāo)準(zhǔn)拉力，偏差不大于±10%。高強(qiáng)度螺栓的緊固采用扭矩法。標(biāo)定后的電動(dòng)扳手才能投入操作，并將其輸出扭矩M值調(diào)整至所需的扭矩值。第二，高強(qiáng)度螺栓的施擰。全部采用扭矩法施工高強(qiáng)度螺栓，螺栓的施擰順序，以輻射形式由中心向周圍邊緣參差地進(jìn)行，最后緊固四周螺栓。初擰后將螺母、螺桿、墊圈和板面用油漆劃一直線，作為標(biāo)記，方便檢查螺桿有無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)、螺栓漏擰等質(zhì)量問題。宜用電動(dòng)扳手進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的緊固，無(wú)法使用電動(dòng)板手的位置，需用手動(dòng)定力扭矩扳手進(jìn)行緊固。用扭矩扳手控制大六角頭高強(qiáng)螺栓的扭矩值。終擰后的外露絲扣不得少于2扣。應(yīng)在當(dāng)天終擰完畢當(dāng)日安裝的高強(qiáng)螺栓，以防沾污構(gòu)件摩擦面、螺紋或螺栓漏擰。

高栓施擰的終擰扭矩按下式計(jì)算：

M=K×（N+△N）×d

M：終擰扭矩（N·m）;

K：扭矩系數(shù)平均值;

N：高強(qiáng)螺栓施工預(yù)拉力（kN）;

△N：預(yù)拉力損失（通過(guò)試驗(yàn)定），一般是設(shè)計(jì)值的5%～10%;

d ：高強(qiáng)螺栓公稱直徑（mm）。

2.4 鋼桁梁頂升與落梁

鋼桁梁總重7382kN，均布于四個(gè)角上，每個(gè)角需要1 600 kN的頂升力，現(xiàn)利用4臺(tái)4000 kN千斤頂頂升。在右幅支座墊石外側(cè)墩帽上（80cm處）安裝千斤頂，利用油泵供油頂升鋼梁，待鋼梁頂起后，移除墊梁支點(diǎn)鋼管筒，千斤頂回油，將梁落在支座上[3-6]。

3 結(jié)語(yǔ)

大跨度鋼桁架結(jié)構(gòu)的安裝已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域重要的組成部分，具有構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)數(shù)量多，構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜等特點(diǎn)?？绾訕蜾撹旒苁┕すに嚺c其他橋相比較復(fù)雜，必須嚴(yán)格按照科學(xué)的施工方案施工，否則將嚴(yán)重影響橋梁的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。鋼桁架的拼裝是整個(gè)橋梁施工關(guān)鍵的一步，該文以G344朱瀝溝大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，詳細(xì)介紹了鋼桁架的施工工藝和拼裝過(guò)程，為以后的鋼桁架的施工提供了科學(xué)的指導(dǎo)，具有重要的工程意義。

參考文獻(xiàn)

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