鋼桁梁斜拉橋主梁施工關(guān)鍵技術(shù)探析

摘要 為探索鋼桁梁斜拉橋主梁架設(shè)適用的施工方案及關(guān)鍵技術(shù)，文章以某跨河公路大橋?yàn)槔瑢?duì)其主梁安裝施工方案進(jìn)行了比較分析，并從桿件安裝、頂落梁、鋼梁移位、合龍施工等方面對(duì)主梁架設(shè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，從中跨開(kāi)始向邊跨架設(shè)的方案工藝流程簡(jiǎn)單，大型施工機(jī)械配置較少，節(jié)約了施工成本，施工難度及施工風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)更低；按照此方案施工后，鋼桁梁斜拉橋施工任務(wù)提前完成，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得以提前發(fā)揮。

關(guān)鍵詞 鋼桁梁；斜拉橋；主梁；施工技術(shù)；懸臂架設(shè)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）24-0058-03

0 引言

鋼桁梁斜拉橋具有跨越能力大、安裝快速、結(jié)構(gòu)剛度高、構(gòu)件維修更換容易、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)公路橋梁建設(shè)中得到一定程度的應(yīng)用。但鋼桁梁斜拉橋?qū)儆诙啻纬o定結(jié)構(gòu)，成橋線形要求嚴(yán)苛，結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配影響較大。如果實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形發(fā)生偏離，必將造成內(nèi)力偏差，影響主梁標(biāo)高和合龍質(zhì)量?；诖耍撐囊劳泄窐蛄簩?shí)際，對(duì)鋼桁梁斜拉橋主梁施工的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)分析研究，以期起到較好的施工控制效果。

1 工程概況

某跨河公路大橋?yàn)殇撹炝盒崩瓨蛐褪剑瑯蜷L(zhǎng)560 m，跨徑為（58+110+220+110+58）m，主梁為三角桁架形式的鋼桁梁結(jié)構(gòu)，主跨及邊跨均布置相應(yīng)數(shù)量的節(jié)間。主桁架弦桿、斜腹桿均為箱形截面，下弦桿內(nèi)高

1 600 mm、內(nèi)寬1 300 mm。為增強(qiáng)桿件剛度，還在以上板件上增設(shè)加勁肋。在確定鋼桁梁斜拉橋主梁施工方案時(shí)，應(yīng)綜合考慮橋型、橋位、設(shè)備資源、技術(shù)水平、施工控制難易程度、工期安排等因素。結(jié)合該跨河橋梁的實(shí)際情況，擬采用膺架法進(jìn)行橋塔區(qū)施工，采用懸臂架設(shè)法進(jìn)行其余節(jié)間的鋼梁施工[1]。鋼橋面板段及混凝土橋面板段的橫梁處橫向布置圖分別見(jiàn)圖1～2所示：

2 鋼桁梁主梁安裝施工方案

2.1 方案一：從中跨開(kāi)始向邊跨架設(shè)

在該方案下，首先進(jìn)行基礎(chǔ)平整的夯實(shí)處理，在橋塔旁側(cè)布置吊機(jī)；待墩身和塔柱施工任務(wù)完成后在橋塔處布置吊機(jī)。然后，吊裝鋼桁梁，安裝斜拉索并初張，布置架梁吊機(jī)。接著，依次展開(kāi)鋼梁懸拼和斜拉索的安裝、張拉；調(diào)整索力，進(jìn)行中跨合龍。最后，按照同樣流程進(jìn)行邊跨鋼桁梁懸臂的拼裝、二次調(diào)索；通過(guò)荷載試驗(yàn)驗(yàn)證施工效果后進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

2.2 方案二：從邊跨開(kāi)始向中跨架設(shè)

在完成墩承臺(tái)施工后進(jìn)行塔吊拼裝，并在邊跨節(jié)間和輔跨節(jié)間滿鋪臨時(shí)支架與鋼管樁進(jìn)行支撐，為邊跨及輔跨鋼桁梁的拼裝施工提供便利。在相應(yīng)位置拼裝提升站，將桿件水路運(yùn)輸至提升站邊墩位置后取梁，并拼裝相應(yīng)節(jié)間。將邊跨首節(jié)間梁段頂推11.5 m后，進(jìn)行次節(jié)間的鋼梁安裝；如此循環(huán)操作，直至第4節(jié)間梁段架設(shè)完成。頂推前述節(jié)間后預(yù)留出此后節(jié)間的安裝位置；通過(guò)提升站吊裝以后節(jié)間。在邊跨第7節(jié)間以后，懸臂吊機(jī)從運(yùn)梁船上直接取梁架設(shè)。借助臨時(shí)支架墩頂標(biāo)高值的預(yù)設(shè)，加強(qiáng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)并確保墩頂鋼梁的準(zhǔn)確架設(shè)。

2.3 主梁安裝方案比選

從拼裝場(chǎng)地要求、桿件運(yùn)輸、施工難度、施工設(shè)備、施工風(fēng)險(xiǎn)等方面對(duì)以上兩種方案展開(kāi)比較，具體內(nèi)容見(jiàn)表1所示：

綜合表1結(jié)果看出，兩種方案均采用散拼安裝且均具備技術(shù)可行性，方案二因預(yù)拼場(chǎng)地面積較大，大型施工設(shè)備投入較多，故施工成本相對(duì)偏高；施工風(fēng)險(xiǎn)也略大于方案一。經(jīng)過(guò)比較，最終推薦方案一，即從中跨開(kāi)始向邊跨架設(shè)[2]。

3 鋼桁梁主梁安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 桿件安裝

（1）弦桿安裝。將吊耳安裝在弦桿頂面接頭拼接板栓孔處，通過(guò)鋼絲繩進(jìn)行水平形式的起吊。起吊前應(yīng)通過(guò)試吊，進(jìn)行桿件水平度調(diào)整。起吊前還應(yīng)將拼裝腳手架掛設(shè)至拼裝接頭的相應(yīng)位置，主要用于后移箱接頭的對(duì)接拼裝。此后，通過(guò)水平插入法和倒鏈滑車的配合安裝上下弦桿，即在完成桿件后端接頭拼接板和相應(yīng)弦桿對(duì)位后，借助倒鏈滑車向其施加對(duì)拉力，使桿件順利插進(jìn)接口；進(jìn)而打設(shè)定位沖釘，并擰緊高強(qiáng)螺栓。

（2）斜腹桿安裝。對(duì)于15 t以上的斜腹桿，通過(guò)鋼絲繩捆綁接頭吊裝。為防止起吊期間鋼絲繩上滑，應(yīng)通過(guò)卡環(huán)卡住雙股鋼絲繩，并使環(huán)鉤鉤住斜桿腹板下部。待吊裝就位、吊機(jī)松鉤后，拉松并拆除鋼絲繩。斜腹桿起吊傾角應(yīng)控制在40°～50°之間。待桿件就位后，對(duì)點(diǎn)打設(shè)沖釘。

（3）橫梁及橫向聯(lián)結(jié)系安裝。通過(guò)8根鋼絲繩以平吊方式吊裝橫梁，吊裝前應(yīng)檢查弦桿拼接板和橫梁的栓接情況。在起吊和安裝期間應(yīng)保證桿件頂面始終處于水平狀態(tài)，對(duì)孔后及時(shí)打設(shè)沖釘。

在預(yù)制場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行橫向聯(lián)結(jié)系的整體拼裝，調(diào)運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行對(duì)稱安裝。橫向聯(lián)結(jié)系的吊裝應(yīng)按照捆吊垂直工藝進(jìn)行，使斜桿上部和弦桿節(jié)點(diǎn)連接板對(duì)位后，借助撬棍調(diào)位安裝。將聯(lián)結(jié)系兩端和豎桿對(duì)位，掛設(shè)松鉤；借助橋面吊機(jī)提吊聯(lián)結(jié)系中心完成安裝。

3.2 頂落梁

（1）墩頂布置。待以懸臂方式將鋼桁梁對(duì)稱安裝至前方墩位后，進(jìn)行橫向偏移檢查，并在起頂前調(diào)整偏移量。為防止鋼桁梁軸線發(fā)生曲折，應(yīng)在終擰完平聯(lián)節(jié)點(diǎn)螺栓后進(jìn)行梁段的橫向偏位調(diào)整。待全部節(jié)間拼裝任務(wù)完成后，進(jìn)行弦桿平面位置監(jiān)測(cè)，確保安裝精度滿足要求。

墩頂布置包括鋼桁梁臨時(shí)支點(diǎn)設(shè)置和位移調(diào)整系統(tǒng)布設(shè)兩個(gè)方面。通過(guò)以上操作，最大限度地降低鋼桁梁撓度及轉(zhuǎn)角的不利影響。在鋼梁臨時(shí)設(shè)置時(shí)，應(yīng)將相鄰桁架間各節(jié)點(diǎn)的高差控制在5.0 mm以內(nèi)。在調(diào)整位移時(shí)，應(yīng)在起頂點(diǎn)下方設(shè)置千斤頂和頂座；同時(shí)，將加裝不銹鋼板摩擦副的滑塊板設(shè)置在千斤頂下方，作為滑動(dòng)面使用[3]。

（2）頂落梁。在油壓千斤頂相應(yīng)部位設(shè)置配套性的球形支承墊保護(hù)箍，同時(shí)檢查油泵、油管長(zhǎng)度和壓力表等性能。在落梁前，應(yīng)在支承面和墊層間鋪設(shè)防滑材料，并在千斤頂?shù)撞糠胖没瑝K板墊座。在落梁期間，進(jìn)行跨中撓度、高程、位移、反力等取值情況的監(jiān)測(cè)與記錄。待落梁至臨時(shí)支座時(shí)，及時(shí)測(cè)量桁架支點(diǎn)的高差，并將高差值控制在3.0 mm以內(nèi)。

3.3 鋼梁移位

頂落梁和鋼梁移位應(yīng)與桿件拼裝分步進(jìn)行。待拼裝好邊跨鋼梁后，進(jìn)行相應(yīng)梁段的位置調(diào)整，具體應(yīng)采用施加外力橫移法?？紤]橫移量控制精度及日偏照的不利影響，頂力設(shè)備應(yīng)在上下游對(duì)稱布設(shè)。此外，按照起落頂法進(jìn)行鋼桁梁縱移，也就是借助起落頂激發(fā)鋼梁變形和支點(diǎn)變更，達(dá)到鋼梁節(jié)段持續(xù)移動(dòng)就位的目的。同時(shí)，在固定支點(diǎn)處增設(shè)墊板，以增強(qiáng)支點(diǎn)處的摩擦約束[4]。

3.4 合龍施工

結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)特征，在跨中首先進(jìn)行下弦合龍，然后進(jìn)行上弦合龍，最后進(jìn)行腹桿、橫縱梁等多點(diǎn)合龍。具體過(guò)程如下：封閉E24和E25節(jié)間鋼桁梁，調(diào)整斜拉索；向主跨配重，以調(diào)整鋼桁梁高程；安裝下弦桿，通過(guò)沖頂和臨時(shí)螺栓連接下弦桿和E24節(jié)間。按照流程安裝合龍段的上弦桿及斜腹桿。按照85 t重量向244#墩中跨懸臂端進(jìn)行配重，以起到平衡作用。在合龍施工期間，應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境溫度及高差等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，待合龍口螺栓孔位重合后及時(shí)釘設(shè)沖頂和螺栓，封閉合龍段鋼梁。隨后，將主塔支座臨時(shí)約束解除，并依次安裝橫縱梁、橋面板及平聯(lián)桿件。

待完成合龍施工任務(wù)后，還應(yīng)進(jìn)行合龍誤差調(diào)整。具體而言，橫向誤差通過(guò)倒鏈對(duì)拉調(diào)整；豎向誤差通過(guò)配重及斜拉索力調(diào)整實(shí)現(xiàn)；縱向誤差調(diào)整則通過(guò)頂拉設(shè)備實(shí)現(xiàn)。合龍口的誤差通過(guò)主梁腹板處長(zhǎng)圓孔的調(diào)整實(shí)現(xiàn)。此類長(zhǎng)圓孔全部配備帶螺母的錐形銷栓，螺栓孔眼主要在預(yù)制時(shí)鉆設(shè)，在現(xiàn)場(chǎng)施工期間實(shí)現(xiàn)拼接板的無(wú)應(yīng)力合龍[5]。

4 安裝施工效果

4.1 中跨合龍效果

該跨河鋼桁梁斜拉橋中跨合龍后的縱距實(shí)測(cè)值和設(shè)計(jì)值見(jiàn)表2所示。由表2看出，鋼桁梁合龍偏差不超出±4 mm的精度要求，較好地克服了合龍桿件多、安裝精度要求高的技術(shù)難題，保證了無(wú)應(yīng)力合龍的施工精度。

4.2 主梁成橋線形

在結(jié)束斜拉橋調(diào)索后進(jìn)行成橋線形測(cè)量，實(shí)測(cè)標(biāo)高和理論標(biāo)高見(jiàn)表3所示，表中正值表示偏向下游，負(fù)值表示偏向上游。由表3看出，施工監(jiān)控所取得的主梁成橋線形和理論值基本吻合，兩者偏差峰值不超出±2 cm的精度要求；主梁橫向上游和下游的標(biāo)高偏差不超出±1 cm，完全滿足控制要求。

4.3 成橋索力

在該斜拉橋成橋且調(diào)索結(jié)束后，在全橋4根斜拉索錨固端墊板下部及張拉端錨頭下部布設(shè)錨索計(jì)，對(duì)索力進(jìn)行長(zhǎng)期的實(shí)時(shí)變化監(jiān)測(cè)。通過(guò)比較實(shí)測(cè)索力和設(shè)計(jì)索力可以看出，兩者相對(duì)偏差基本在3.0%以內(nèi)，僅個(gè)別達(dá)到5.0%，表明該鋼桁梁斜拉橋調(diào)索及索力控制效果較好。

5 結(jié)論

綜上所述，在結(jié)合橋梁實(shí)際、水文地質(zhì)條件、技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性等多方面因素后，該鋼桁梁斜拉橋主梁采用從中間向兩端對(duì)稱懸臂架設(shè)的施工思路，全部鋼桁梁構(gòu)件均由水路運(yùn)輸，較好地克服了因施工道路狹窄導(dǎo)致的大型設(shè)備無(wú)法運(yùn)輸?shù)碾y題。通過(guò)散拼法進(jìn)行鋼桁梁節(jié)間的架設(shè)施工，還解決了次邊跨和邊跨因位于淺灘位置而無(wú)法駛?cè)氪笆┕さ膯?wèn)題，降低了運(yùn)輸和施工難度，也避免了整體吊裝大型構(gòu)件的操作與風(fēng)險(xiǎn)，為主梁架設(shè)施工過(guò)程的順利進(jìn)行提供了可靠保證。

參考文獻(xiàn)

[1]于祥敏，陳德偉，杜曉慶，等.山區(qū)鋼桁梁斜拉橋設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用研究[J].土木工程學(xué)報(bào)， 2024（2）：56-67.

[2]吳建民.山區(qū)特大跨徑鋼桁梁斜拉橋主梁施工架設(shè)技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2022（14）：169-171.

[3]李永慶，李暾，王翰哲，等.山區(qū)大跨度斜拉橋主梁選型研究[J].公路， 2022（5）：149-153.

[4]呂煜棠.鋼桁梁斜拉橋主梁施工期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題的探討[J].黑龍江交通科技， 2020（8）：145-146.

[5]閆紓梅.鋼桁梁斜拉橋主梁施工期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析[J].公路工程， 2019（6）：140-146.