鋼箱梁斜拉橋施工控制研究

劉宏偉

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷推進(jìn)，公路、鐵路、水運(yùn)等各個(gè)領(lǐng)域都得到了快速的發(fā)展，橋梁工程也得到了很大程度上的進(jìn)步，橋梁工程不僅在橋梁型式上存在多樣化，同時(shí)在橋梁工程施工技術(shù)方面也得到了提升，像我國現(xiàn)有的鋼箱梁斜拉橋就是其中的一種類型，鋼箱梁斜拉橋在我國范圍內(nèi)隨著建造跨度的加大，加上大跨度鋼箱梁斜拉橋所存在的固有特點(diǎn)，風(fēng)荷載、溫度荷載及其他因素的存在對施工控制的干擾作用很大，因此在實(shí)際的鋼箱梁斜拉橋施工過程中，需要對各類施工控制參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，在必要的情況進(jìn)行修整，確保橋梁施工控制的到位。該文從橋梁工程的角度出發(fā)，通過選取鋼箱梁斜拉橋?qū)嵗?，對橋梁施工控制的要點(diǎn)進(jìn)行闡述與分析，對于鋼箱梁斜拉橋更好地做好施工控制有關(guān)工作，具有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁 斜拉橋 施工控制

中圖分類號：U448.27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（c）-0054-02

如今在我國橋梁工程建設(shè)發(fā)展的過程中，斜拉橋的施工建造數(shù)量也逐漸增多，斜拉橋借助它本身所擁有的，美觀的外形以及優(yōu)秀的跨越能力，并廣泛地使用在城市橋梁及城市以外部分地區(qū)，早期的斜拉橋主要采用的是混凝土梁，但近些年來伴隨著我國交通量的急劇增加，實(shí)際需求要求橋梁寬度越來越大，同時(shí)橋梁發(fā)展建設(shè)對跨徑增大的需求也越來越顯著，在這種狀況下傳統(tǒng)的混凝土梁顯然對斜拉橋的進(jìn)一步發(fā)展起到了一定的阻礙作用，在大量理論研發(fā)與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，鋼梁斜拉橋的產(chǎn)生在很大程度上解決了橋梁發(fā)展中遭遇到的困境。

1 鋼箱梁斜拉橋施工控制概述

從實(shí)際鋼箱梁斜拉橋的施工工藝來看，它與傳統(tǒng)意義上斜拉橋施工的控制要點(diǎn)具有更大更多的差異性，因?yàn)殇撓淞哼@種新型的梁體在斜拉橋中的存在，大大改善了斜拉橋使用性能的發(fā)揮，雖然從理論上看，我們只是將傳統(tǒng)的混凝土梁體替換成鋼箱梁，但從梁體結(jié)構(gòu)及梁體受力體系分析，它們兩者之間具有很大的區(qū)別。傳統(tǒng)意義上的混凝土結(jié)構(gòu)梁體通常會采用在專門的梁體生產(chǎn)場地進(jìn)行模板支立及鋼筋綁扎，而后進(jìn)行相應(yīng)的混凝土澆筑，帶梁體達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范所要求的強(qiáng)度后采用架橋機(jī)或調(diào)車將其量架設(shè)到橋梁上，或者通過現(xiàn)場澆筑的方式，在施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地的支立模板綁扎鋼筋，而后現(xiàn)場進(jìn)行澆筑，再進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。而鋼箱梁首先采用的材質(zhì)是鋼，再者其梁體的形狀為箱形，那么就不能像混凝土梁體那樣一次成型，鋼箱梁在施工工藝上需要先進(jìn)行單元的制作，單元制作包含底板單元焊接、腹板單元焊接、頂板單元焊接以及后期的橫隔板單元焊接與制作，不僅對單元制作的工藝要求十分嚴(yán)格，同時(shí)在進(jìn)行完單元分段制作以后，將其每個(gè)單元運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在梁體的位置上采用相應(yīng)的施工技術(shù)進(jìn)行段落之間的拼裝，最終形成鋼箱梁整體在整個(gè)橋梁梁體中發(fā)揮自身的作用。

2 鋼箱梁斜拉橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼箱梁斜拉橋雖然從梁體結(jié)構(gòu)上采用的是鋼材質(zhì)的箱梁，但大多數(shù)還是保持了斜拉橋的品質(zhì)。具體來說，鋼箱梁斜拉橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表現(xiàn)如下。

2.1 建設(shè)周期短

因?yàn)殇撓淞耗壳岸嗖捎玫氖枪S生產(chǎn)的模式，不僅能夠達(dá)到較高的精度及誤差要求，同時(shí)它受到橋梁下部結(jié)構(gòu)的及主塔施工的影響較小，完全可以與它們實(shí)現(xiàn)平行作業(yè)，這樣從很大程度上節(jié)省了更多的工期。另外在鋼箱梁后期拼裝的過程中，它多采用的是焊接及栓接的拼接方式，因此施工周期也得到了很大程度上的節(jié)省。

2.2 主梁無徐變

由于鋼箱梁采用的材質(zhì)為鋼，所以它的受力結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的則截然不同，就從其徐變來分析，混凝土結(jié)構(gòu)的梁體因?yàn)闀嬖诨炷翉?qiáng)度提升及后期使用，故會存在徐變效應(yīng)，這樣就會在梁體中形成因徐變而發(fā)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布，因此混凝土梁體需要在設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)及施工中對徐變效應(yīng)進(jìn)行考慮，而鋼結(jié)構(gòu)的箱梁則不用考慮這點(diǎn)，因?yàn)樗粫l(fā)生類似徐變的效應(yīng)，也就不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重新分布。

2.3 動力性能好但防腐性差

從鋼箱梁斜拉橋與混凝土結(jié)構(gòu)梁體的斜拉橋的對比來看，鋼箱梁的剛度明顯要更小，因此它的動力性能會更好，這種動力性能的良好表現(xiàn)在震區(qū)更具有優(yōu)勢。另外，由于鋼箱梁采用的是鋼結(jié)構(gòu)，加上鋼箱梁是長期暴露與空氣之中的，也會經(jīng)常遭受到溫度、雨雪及其他物質(zhì)的腐蝕，而一旦沒有做好鋼的防腐處理，則鋼箱梁會表現(xiàn)較差的防腐性能，從而影響到鋼箱梁的使用壽命。

3 鋼箱梁斜拉橋施工控制研究

該文選取了A市某斜拉橋，該橋?yàn)?跨結(jié)構(gòu)，其為雙塔雙索面半漂浮鋼箱梁斜拉橋，主梁采用封閉扁平流線形鋼箱梁，梁高3.0 m，梁全寬38.8 m，橋面凈寬（不含斜拉索錨固區(qū)寬度）33.5 m，雙向六車道，通過風(fēng)洞試驗(yàn)得知其風(fēng)穩(wěn)定性表現(xiàn)良好。

在該鋼箱梁斜拉橋施工的過程中它會受到一系列的因素的影響與干擾，像設(shè)計(jì)原因、參數(shù)計(jì)算因素、斜拉索本身的松弛因素、外界存在的溫度、濕度以及一些沉降與變形等等，它們都會在實(shí)際中對鋼箱梁產(chǎn)生不同程度上的影響。因此為了進(jìn)一步確保鋼箱梁斜拉橋施工質(zhì)量，對其進(jìn)行施工控制是很有必要的。通常來說，在斜拉橋?qū)嶋H的施工過程中，其施工控制采用的是雙控原則，即內(nèi)力控制與高程控制，其主要控制內(nèi)容從數(shù)據(jù)信息的采集以及數(shù)據(jù)分析兩個(gè)方面表現(xiàn)的。

3.1 索力的測試

斜拉橋索力測試不外乎兩種方法：直接法與間接法。直接法就是直接用測力計(jì)等來測定索力，表現(xiàn)為兩種形式：采用壓力表測定千斤頂液壓，再換算索力；以及用壓力傳感器測定。所謂間接法即是頻率法。在索的張拉和頻率之間，存在一定關(guān)系。采用頻率法測索力，關(guān)鍵在于判定拉索的各階頻率，通常我們采用精密的拾振器拾振，通過頻譜分析來進(jìn)行。這其中，對于頻率的誤差分析往往被忽視了。該大橋單根索力測試采用油壓表配合套筒式壓力

傳感器進(jìn)行，而索力聯(lián)測則采用頻率法進(jìn)行。在該橋的索力測試中，采用頻率法進(jìn)行的索力測試都引入了索的頻率誤差分析。該橋拉索采用多次張拉法進(jìn)行張拉。值得注意的是，在張拉千斤頂油缸回油、螺帽擰緊時(shí)，不可避免地出現(xiàn)索中實(shí)際初張力與油壓表中所示值不同的情況。在張拉時(shí)，可適當(dāng)超張拉一些，以抵消這一部分損失，甚至可作為預(yù)抬標(biāo)高的儲備，至于超多少，應(yīng)視實(shí)際情況通過計(jì)算確定。

因該橋主梁自重較輕，僅為14.5噸/延米，每根索力的少量偏差最終將導(dǎo)致線形的明顯偏差，故為確保主梁線形的準(zhǔn)確，在施工控制過程中對索力的測試采取了特別的步驟。

（1）定期對張拉千斤頂、油壓表進(jìn)行標(biāo)定（以電測法為優(yōu)）。

（2）將直接法（油壓表、壓力傳感器）與間接法（加速度傳感器）測得的結(jié)果進(jìn)行比較，用直接法的結(jié)果來修正間接法的結(jié)果，進(jìn)而識別出正確的計(jì)算參數(shù)以指導(dǎo)后續(xù)測量工作。

3.2 溫度測試

因鋼材容熱性差，對溫度變化十分敏感，而在分析中為簡化計(jì)算，視其為內(nèi)部線性變化，但這與實(shí)際情況是有出入的。鋼箱梁為一空間結(jié)構(gòu)，其溫度場的分布就更為復(fù)雜，所幸，運(yùn)用有限元方法，可以對箱梁內(nèi)部的溫度場的分布情況進(jìn)行模擬。在選擇該大橋的溫度測點(diǎn)布置截面及布置位置時(shí)，就采用了SS-AP91軟件的熱分析模塊，用三維熱傳導(dǎo)單元建立起熱分析模型，模擬一個(gè)鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，對其內(nèi)部的溫度場分布情況仔細(xì)地進(jìn)行數(shù)值分析，并據(jù)此來布置溫度測點(diǎn)。

4 結(jié)語

對于鋼箱梁斜拉橋施工控制而言，一般需要控制的因素較多，也較為繁瑣，所以在實(shí)際中對鋼箱梁斜拉橋施工進(jìn)行控制的時(shí)候，需要有選擇性地進(jìn)行控制，以達(dá)到斜拉橋施工質(zhì)量的保證。

參考文獻(xiàn)

[1] 王應(yīng)良.流線形扁平鋼箱梁橫隔板的應(yīng)力分析和設(shè)計(jì)[J].公路工程，2012（8）：121.

[2] 林元培.鋼箱梁斜拉橋施工技術(shù)探究[M].人民交通出版社，2011：176.