鋼橋拖拉法施工技術(shù)分析

白彩武

(甘肅博睿交通重型裝備制造有限公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

伴隨國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，各種城市環(huán)道、高速公路、鐵路層出不窮，這使得橋梁工程不斷增多。然而，國內(nèi)現(xiàn)有橋梁施工技術(shù)仍存在一些缺陷與不足，尤其是鋼橋施工技術(shù)，有必要對(duì)鋼橋施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。因此，研究鋼橋拖拉法施工技術(shù)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

1 當(dāng)前鋼橋施工的概況

所謂鋼橋，指的是主要建造材料為鋼材的橋梁。鋼橋剛度大、強(qiáng)度高，與混凝土橋相比，鋼橋的自重與梁高更小。鋼橋通常由工廠預(yù)制，隨后在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接，其施工周期相對(duì)較短，便于加工，季節(jié)變化不會(huì)對(duì)鋼橋施工產(chǎn)生較大影響。然而，鋼橋缺乏較強(qiáng)的耐腐蝕性和耐火性，必須定期進(jìn)行全面的維修與檢查，會(huì)產(chǎn)生較高的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

2 鋼橋拖拉法施工技術(shù)

2.1 工程概況

某橋梁主橋?yàn)槿摻Y(jié)構(gòu)，整個(gè)橋梁使用7 500 t鋼。該橋梁的斷面符合橋梁的受力要求，并且沒有厚重感，整體景觀效果相對(duì)良好。主橋橫跨一道江，不在水中設(shè)置橋墩。橋梁的寬度為35 m，長(zhǎng)度為180 m，凈跨172 m，橋下凈空根據(jù)6.1 m來控制。西側(cè)、東側(cè)的引橋選取混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，引橋的寬度為29～36 m。

2.2 鋼橋施工方案優(yōu)化和比選

現(xiàn)階段，國內(nèi)架設(shè)外鋼橋通常采用拖拉施工法、旋轉(zhuǎn)施工法、吊機(jī)纜索架法、架設(shè)門吊法、吊機(jī)自行架設(shè)法頂推法、架設(shè)懸臂法、架設(shè)浮吊法、架橋機(jī)法等。為了對(duì)施工方法進(jìn)行科學(xué)選取，不但需要對(duì)已有設(shè)備、設(shè)計(jì)條件、寬度與跨度、施工技術(shù)、水利交通情況、橋梁形式等方面進(jìn)行考慮，而且也要對(duì)工程費(fèi)用、施工工期、架設(shè)安全加以考慮[1]。本工程按照現(xiàn)場(chǎng)施工情況與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選取先梁后拱方案，西側(cè)引橋和東側(cè)引橋在貫通主梁后陸續(xù)合龍，最后將主橋的主拱合龍。在本工程中，受其他橋梁的通航凈高所限，施工方案中初步?jīng)Q定在大節(jié)段拼裝過程中采用500 t浮吊，由于大型浮吊不能駛?cè)胧┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過比選不同施工方案，最后決定采用鋼橋拖拉法進(jìn)行施工，使用起重吊裝設(shè)備、小型機(jī)具。

2.3 鋼橋拖拉法主要施工技術(shù)

在本工程中，由于橋梁具有較大的跨度，整體寬度為35 m，因此在施工方案優(yōu)化和比選后決定使用縱向拖拉支架法。

2.3.1 支架平臺(tái)施工

為了充分符合鋼橋拖拉施工要求，臨時(shí)支架平臺(tái)必須具備較高的穩(wěn)定性、剛度與強(qiáng)度，尤其是縱向拖拉穩(wěn)定性應(yīng)符合鋼橋設(shè)計(jì)規(guī)范和施工規(guī)范。橋梁選取φ800×10型號(hào)的鋼管作為臨時(shí)支架鋼管樁，這樣能夠使江面上浮吊振動(dòng)錘的插打工作更加便利。受落潮、漲潮、水流湍急、機(jī)械振動(dòng)所影響，插打的鋼管樁存在一定的定位偏差。為了使通航不受鋼橋拖拉施工影響，應(yīng)將鋼管樁臨時(shí)插打在排架樁的周圍，借助交叉鋼絲靠繩對(duì)鋼管樁的插打進(jìn)行定位，并以鋼管格構(gòu)柱的形式設(shè)置支架鋼管樁，使其成為排架的連接形式，精準(zhǔn)定位鋼箱導(dǎo)梁與貝雷梁組片，將有效的操作平臺(tái)提供給鋼橋拖拉施工作業(yè)。

橋梁的鋼箱導(dǎo)梁、貝雷支架的拼裝應(yīng)分節(jié)段進(jìn)行，當(dāng)?shù)跹b拖拉完成后，將其作為整體進(jìn)行連接。在設(shè)計(jì)支架的過程中，應(yīng)根據(jù)鋼橋施工規(guī)范計(jì)算抗傾覆值與承載力，對(duì)部分支架還應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓驗(yàn)證。本工程中，具體實(shí)施鋼橋拖拉施工時(shí)能夠控制結(jié)構(gòu)受力，鋼箱導(dǎo)梁也未出現(xiàn)較大變形，但是貝雷梁支架超過了橫向位移的最大偏差，局部進(jìn)行鋼橋拖拉施工時(shí)，橫向位移甚至超過15 m，對(duì)臨時(shí)支架整體安全性產(chǎn)生了十分不利的影響。通過一系列的比選與研究，決定采取補(bǔ)強(qiáng)措施，補(bǔ)強(qiáng)由自制三腳架來實(shí)現(xiàn)，自制三腳架選取└70×70×5型號(hào)的等邊角鋼。在隨后的鋼橋拖拉施工中，對(duì)貝雷支架進(jìn)行了一系列實(shí)測(cè)，測(cè)量發(fā)現(xiàn)其橫向變形不超過4 cm，從而使貝雷梁組片發(fā)生橫向傾覆現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)大幅降低，充分保證了鋼橋拖拉施工的安全性。

2.3.2 制動(dòng)系統(tǒng)、牽引系統(tǒng)施工

從動(dòng)力系統(tǒng)來看，鋼橋拖拉施工主要使用滑輪組、卷揚(yáng)機(jī)等動(dòng)力系統(tǒng)。一般來說，鋼和鋼接觸面存在的摩擦滾動(dòng)系數(shù)通常處于0.03～0.09，因此拖拉力能夠降低至拖塊的1/10以內(nèi)，甚至是1/30，使用小型卷揚(yáng)機(jī)即可充分符合鋼橋拖拉施工對(duì)于牽引力的要求[2]。在本工程中，卷揚(yáng)機(jī)的最大牽引力是220 kN。根據(jù)其牽引力，需將2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)與部分滑輪組配置到鋼橋施工現(xiàn)場(chǎng)方可符合鋼橋拖拉施工的需求。

要想使鋼橋拖拉施工整體的前進(jìn)速度得到有效控制，使拖拉的平穩(wěn)性與安全性得到保證，鋼橋拖拉施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按照具體狀況對(duì)反向制動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)、制動(dòng)閘瓦、車擋進(jìn)行設(shè)置。相比較而言，反向制動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)置更加安全和便利，應(yīng)采用每分鐘1 m的行進(jìn)速度，避免大量累積梁體移動(dòng)拖塊的能量而導(dǎo)致制動(dòng)出現(xiàn)困難，甚至出現(xiàn)質(zhì)量安全事故。

2.3.3 滑行系統(tǒng)施工

鋼橋拖拉施工過程中的滑行系統(tǒng)主要有上滑道、滑車、下滑道等。通常，上滑道為鋼橋梁體的下底面，將自制滑車作為滑塊，也可將聚四氟乙烯板作為滑塊，而下滑道則是貝雷支架上表面，也可使用槽鋼、鋼軌等。通常來說，滑道可進(jìn)行連續(xù)設(shè)置或間斷設(shè)置，因安裝滑道存在較高的精度要求，當(dāng)拖拉梁體完成后需要進(jìn)行拆除，使得鋼橋拖拉施工在一定程度上增加了危險(xiǎn)性與復(fù)雜性。由此不難得出，鋼橋施工中將專用上下滑道取消，對(duì)貝雷梁架上表面與梁底進(jìn)行直接利用，把滑車設(shè)置到貝雷梁上。進(jìn)行拖拉時(shí)，先選取滾動(dòng)式滑車，由于滑車阻力過大，難以實(shí)現(xiàn)拖動(dòng)施工，因此替換為船型滑車，并將鋼制滾筒支墊于花車下方，使得滑車從滑動(dòng)摩擦改為滾動(dòng)摩擦，將阻力大幅度降低。經(jīng)過一系列實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)此施工方式簡(jiǎn)單易行，存在較大優(yōu)勢(shì)，不但便于更換、能靈活地移動(dòng)、裝置復(fù)雜性低，而且糾偏與調(diào)差也十分迅速、形式多樣。

2.3.4 頂升系統(tǒng)施工

進(jìn)行鋼橋拖拉施工的過程中，調(diào)整梁體標(biāo)高、落梁、移梁和支墊都關(guān)系到梁體頂升及梁體移位[3]。對(duì)于頂升移位系統(tǒng)，鋼橋拖拉施工一般選取液壓分離式千斤頂，將液壓泵配備于液壓系統(tǒng)中，對(duì)PLC控制室進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，從而同步控制鋼橋拖拉施工的移位作業(yè)與頂升作業(yè)?？陀^來講，鋼梁節(jié)段存在移位、頂升空間小的問題，針對(duì)這一問題，應(yīng)選取薄餅式千斤頂進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，使移位作業(yè)與頂升作業(yè)的安全性、穩(wěn)定性得到保證。在本工程中，將8臺(tái)液壓分離式千斤頂用于鋼橋拖拉施工，4臺(tái)作為備用，每臺(tái)液壓分離式千斤頂?shù)墓ぷ餍谐虨? cm，單臺(tái)起重為200 t。

在頂升施工的過程中，貝雷梁片的支架發(fā)生變形，出現(xiàn)了較大的不均勻沉降，因此未將PLC控制室配備于鋼橋拖拉施工現(xiàn)場(chǎng)。進(jìn)行頂升施工前，所有千斤頂應(yīng)調(diào)至零，仔細(xì)檢查頂升時(shí)所有千斤頂?shù)氖芰顩r，并確保油缸伸出活塞的情況正常。把千斤頂?shù)纳扉L(zhǎng)量分為三段，從而進(jìn)行步長(zhǎng)控制。橋梁在頂升施工的過程中，控制步長(zhǎng)是2 cm+2 cm+1 cm，當(dāng)每個(gè)步長(zhǎng)控制完成后，短暫停留1～2分鐘，之后對(duì)所有千斤頂?shù)氖芰顩r、油缸伸出活塞的情況進(jìn)行檢查，將檢查記錄整理好。一旦檢查出異常情況，施工人員應(yīng)第一時(shí)間找出異常原因，對(duì)千斤頂做出相應(yīng)調(diào)整，從而使移位作業(yè)與頂升作業(yè)達(dá)到預(yù)期效果。

3 鋼橋拖拉法施工注意事項(xiàng)

采用鋼橋拖拉法施工技術(shù)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1) 鋼橋主梁縱梁、支架貝雷梁片滑道二者應(yīng)保持一致。進(jìn)行鋼橋拖拉施工的過程中，各個(gè)分段梁體定位支撐點(diǎn)、頂升支撐點(diǎn)需要在橫梁結(jié)構(gòu)、鋼橋主梁二者交叉節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行設(shè)置。

(2) 對(duì)于貝雷梁片滑道，施工人員應(yīng)控制其水平標(biāo)高，防止梁體在下坡道、上坡道的拖拉行進(jìn)中出現(xiàn)較大沖擊力。拖拉各個(gè)分段梁體時(shí)會(huì)有水平推力出現(xiàn)，這要求施工人員應(yīng)驗(yàn)算貝雷梁片時(shí)對(duì)不均勻系數(shù)進(jìn)行考慮。

(3) 拖拉鋼梁節(jié)段時(shí)，梁體或多或少都會(huì)產(chǎn)生偏移，施工人員應(yīng)充分做好監(jiān)控、監(jiān)測(cè)工作，能夠針對(duì)性地進(jìn)行糾偏與控制[4]。工程項(xiàng)目部應(yīng)構(gòu)建測(cè)控監(jiān)測(cè)隊(duì)伍，聘請(qǐng)專業(yè)檢測(cè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)、監(jiān)控監(jiān)測(cè)的工作指導(dǎo)。與此同時(shí)，梁體拖拉和貝雷梁片滑道應(yīng)配備限位裝置，梁體可通過回拉后前拉、斜向拖拉、滾筒方向微調(diào)、橫移千斤頂?shù)确椒ㄟM(jìn)行糾偏。

(4) 當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁出現(xiàn)焊接變形或處于氣溫變化狀態(tài)下，容易出現(xiàn)一定程度的變形與溫度應(yīng)力，進(jìn)行鋼橋拖拉施工的過程中必須有效控制，科學(xué)制定焊接成形分段工序。鋼橋梁體的節(jié)段應(yīng)在拖拉就位后，采用間接對(duì)稱焊接成形法，對(duì)焊縫的寬度進(jìn)行有效把控，使鋼結(jié)構(gòu)受焊接變形與氣溫變化的影響得到嚴(yán)格控制。

4 結(jié)束語

總而言之，研究鋼橋拖拉法施工技術(shù)具有重要的意義。相關(guān)人員應(yīng)對(duì)當(dāng)前鋼橋施工的概況有一個(gè)全面了解，充分把握鋼橋拖拉法施工技術(shù)，能夠在施工方案優(yōu)化和比選的基礎(chǔ)上，運(yùn)用鋼橋拖拉法進(jìn)行支架平臺(tái)施工、制動(dòng)系統(tǒng)施工、牽引系統(tǒng)施工、滑行系統(tǒng)施工以及頂升系統(tǒng)施工，從而使工程保質(zhì)保量完成。