大噸位鋼桁梁無(wú)應(yīng)力拼裝技術(shù)

溫之彬

摘要： 本文結(jié)合黃大鐵路黃河特大橋主橋鋼桁梁施工，對(duì)鋼桁梁支架拼裝進(jìn)行探討，鋼桁梁上弦桿的逐步對(duì)位順序的研究，精確高效的完成了鋼桁梁的拼裝。

Abstract： Based on the construction of the steel truss girder of the main bridge of the Yellow River Bridge of Huangda Railway， the paper discusses the assembly of the steel truss girder and the stepwise order of the chord of the steel truss girder. The assembling of the steel truss girder is completed accurately and efficiently.

關(guān)鍵詞： 鋼桁梁；拼裝；上弦千斤頂

Key words： steel truss girder；assembly；top winding jack

中圖分類號(hào)：U445.466 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）01-0158-04

1 工程概況

新建黃驊南至大家洼鐵路黃河特大橋，從東營(yíng)市利津縣境大田家村跨越黃河到東營(yíng)區(qū)打漁張村。本標(biāo)段橋長(zhǎng)1183m，包括跨河主橋一聯(lián)（120+4×180+120）m連續(xù)鋼桁梁，以及跨越黃河大堤引橋兩孔108m鋼桁梁。

120+4×180+120m主橋，采用下承式明橋面連續(xù)鋼桁梁，帶豎桿三角形桁式、桁高18.0m，節(jié)間長(zhǎng)度10m，主桁中心距11.0m。引橋108m鋼桁梁采用下承式明橋面簡(jiǎn)支鋼桁梁，無(wú)豎桿三角形桁式，桁高13.6m，節(jié)間長(zhǎng)度12m，主桁中心距11.0m，主橋施工形象圖見(jiàn)圖1。

2 拼裝方案

在115#墩小里程方向搭設(shè)70m支架平臺(tái)，作為主桁的拼裝平臺(tái)。拼裝平臺(tái)處設(shè)1臺(tái)龍門吊，用以拼裝主桁。拼裝時(shí)以一個(gè)20m框架作為一個(gè)拼裝階段，每個(gè)階段拼裝均按照：下弦桿→橫梁→下平聯(lián)→縱梁→豎桿→斜桿→上弦桿→橋門架→上平聯(lián)的拼裝順序施工，如圖2。

3 拼裝場(chǎng)地布置

3.1 拼裝平臺(tái)

鋼桁梁的拼裝在拼裝平臺(tái)上完成，由于單件桿件重達(dá)37.7t，鋼桁梁頂部距離地面33.6m。需要設(shè)置一臺(tái)60t跨墩龍門吊，跨墩龍門吊凈高為40m，凈寬為21m，在支架線路左側(cè)設(shè)運(yùn)輸通道，便于桿件通過(guò)地面運(yùn)輸至龍門吊內(nèi)部，便于安裝。拼裝平臺(tái)共搭設(shè)70m，平臺(tái)采用φ630×10mm鋼管立柱，每排鋼管設(shè)4根，橫向間距11m，縱向間距10m，立柱之間設(shè)置連接系。鋼管立柱下方設(shè)置承臺(tái)，承臺(tái)下設(shè)2根φ1m樁基，拼裝平臺(tái)見(jiàn)圖3。

3.2 存梁場(chǎng)地

存放場(chǎng)地位于拼裝平臺(tái)左側(cè)，占地45畝，可存放200m鋼桁梁的桿件，見(jiàn)圖5。存放場(chǎng)地分兩個(gè)區(qū)，各類桿件分類存放。每區(qū)設(shè)一臺(tái)龍門吊，用于桿件的裝卸車、預(yù)拼裝及桿件轉(zhuǎn)運(yùn)。在拼裝平臺(tái)左側(cè)設(shè)置鋼桁梁桿件預(yù)拼去和上弦桿翻轉(zhuǎn)臺(tái)座，用于提前安裝桿件拼接板和上弦桿的翻轉(zhuǎn)及吊籃的安放，見(jiàn)圖4。

4 鋼桁梁拼裝吊具設(shè)計(jì)

4.1 吊具

為保證桿件吊裝時(shí)的安全及對(duì)鋼桁梁桿件的保護(hù)，結(jié)合鋼桁梁尺寸、桿件螺栓孔設(shè)計(jì)栓接型式吊具和抱箍型式吊具兩種吊具，以滿足桿件的吊裝需要。

栓接形式吊具以鋼板切割鉆孔焊接吊鼻成型，使用時(shí)用高強(qiáng)螺栓連接吊具和桿件栓孔，見(jiàn)圖6。

抱箍型式的吊具在吊裝弦桿及斜桿等自重較大且桿件較長(zhǎng)的桿件時(shí)使用，方便調(diào)整桿件的吊裝位置以保證桿件吊裝的平穩(wěn)和角度滿足拼裝要求。抱箍型式的吊具鋼梁頂?shù)装逦恢糜?cm鋼板，兩側(cè)用2根φ32mm精制螺紋鋼，上下均安裝套筒，吊裝時(shí)擰緊套筒使頂?shù)装迕娴匿摪鍖摿罕?，?jiàn)圖7。

桿件吊裝時(shí)，下弦桿、上弦桿平吊，斜桿傾斜吊裝，吊裝前計(jì)算好桿件的重心位置，選擇合適長(zhǎng)度的鋼絲繩，以保證桿件吊裝的平穩(wěn)。

4.2 開啟式拼裝吊籃

吊籃設(shè)計(jì)為騎跨式吊籃，使用鋼筋及角鋼焊接制作，縱向范圍要包含豎桿、斜桿螺栓孔群，為后續(xù)高強(qiáng)螺栓的施擰提供工作平臺(tái)；橫向范圍比桿件略寬，每邊預(yù)留5cm左右空隙，保證安裝吊籃時(shí)不會(huì)剮蹭桿件的涂裝；垂直范圍要低于豎桿和斜桿的螺栓孔群的最低的孔眼，方便施擰螺栓。

在弦桿的內(nèi)側(cè)面，有平聯(lián)連接板，造成吊籃的安裝拆卸困難，因此在此處吊籃設(shè)置一個(gè)可開啟式的活動(dòng)面板。在安裝和拆卸吊籃是將活動(dòng)面板提升，在拼裝作業(yè)、螺栓施擰是放下活動(dòng)面板，形成貫通的工作面，保證施工作業(yè)空間，見(jiàn)圖8-10。

吊籃中心與桿件的節(jié)點(diǎn)中心重合，安裝時(shí)用軟繩將之捆綁在桿件上，確保吊籃在吊裝過(guò)程中不會(huì)滑動(dòng)。上弦桿和吊籃接觸位置必須墊上方木或橡膠，避免吊籃使用時(shí)破壞桿件的涂裝。

4.3 吊點(diǎn)計(jì)算

桿件吊裝要求平穩(wěn)就要保證桿件吊點(diǎn)（吊鉤中心）與桿件的中心在同一鉛垂線上，通過(guò)計(jì)算桿件各部分對(duì)重心的力矩值，利用力矩平衡原理計(jì)算出桿件的重心位置，以重心位置為基礎(chǔ)，結(jié)合桿件的吊裝方式，適配合理長(zhǎng)度的鋼絲繩吊運(yùn)桿件。重心計(jì)算是需綜合考慮桿件自身重量，吊籃重量以及安裝在桿件上的拼接板重量三部分，見(jiàn)圖11。endprint

4.4 拼裝

在桿件拼裝前，提前預(yù)拼拼接板到桿件上，節(jié)省桿件拼裝時(shí)間、降低高空拼裝作業(yè)難度。拼裝順序?yàn)橄孪覘U→橫梁→下平聯(lián)→縱梁→豎桿→斜桿→上弦桿→橋門架→上平聯(lián)的拼裝順序施工。

桿件對(duì)接前，應(yīng)該提前將預(yù)拼在桿件上的拼接板之間的空距調(diào)大，以方便桿件順暢對(duì)合。下弦桿吊裝到拼裝位置后，用圓滑的尖頭撬棍引導(dǎo)弦桿桿件對(duì)合，并適時(shí)調(diào)整拼接板位置以完成桿件對(duì)合。

桿件對(duì)合完成后，在對(duì)合的孔眼上穿入沖釘定位，沖釘直徑為32.8mm（比栓孔小0.2mm），若出現(xiàn)孔眼相差較大時(shí)可用尖頭沖釘打入?yún)f(xié)助孔眼的對(duì)合。穿入定位沖釘后，以龍門吊的起落調(diào)整桿件的角度及位置，使大部分孔眼對(duì)合，穿入余下定位沖釘。拼接板的四周孔眼打入沖釘，其余位置的沖釘按節(jié)點(diǎn)孔眼總數(shù)1/3的數(shù)量均勻分布，沖釘打完后穿入普通螺栓并擰緊，使拼接板之間密貼無(wú)空隙。對(duì)于懸臂拼裝的桿件沖釘數(shù)量需達(dá)到孔眼總數(shù)的1/2。

上弦桿拼裝時(shí)，由于斜桿的懸臂自重下?lián)?，使斜桿孔群偏離設(shè)計(jì)拼裝位置較大，此時(shí)無(wú)法直接拼裝。在斜桿上提前安裝千斤頂，一方面控制斜桿的下?lián)?，一方面在拼裝上用于桿件位置的調(diào)整，輔助孔位的對(duì)合，在對(duì)合弦桿拼接位置時(shí)，需要使用10T螺旋千斤頂和10T手拉倒鏈葫蘆配合桿件的位置調(diào)整，見(jiàn)圖12。

上弦桿安裝步驟：

步驟一：對(duì)合安裝上弦桿連接部分，打入1/2數(shù)量沖釘定位，此時(shí)豎桿插入節(jié)點(diǎn)板內(nèi)，但不對(duì)合孔眼。將新拼裝弦桿與前段以拼裝鋼梁連接牢固作為后續(xù)安裝的調(diào)整基礎(chǔ)。

步驟二：對(duì)合豎桿的孔眼，插入式豎桿，靠上弦桿自重?zé)o法完成安裝，此時(shí)用倒鏈葫蘆對(duì)拉豎桿和上弦桿輔助孔眼對(duì)合。斜桿拼裝固定后作為斜桿拼裝時(shí)調(diào)整用千斤頂?shù)姆戳c(diǎn)。

步驟三：對(duì)合②號(hào)斜桿，利用提前安裝在斜桿上的⑤號(hào)千斤頂，起頂調(diào)整②號(hào)斜桿的位置，同時(shí)用倒鏈葫蘆對(duì)拉斜桿及弦桿，同時(shí)調(diào)整以完成該斜桿的拼裝固定；

步驟四：對(duì)合拼裝③號(hào)斜桿，拼裝及調(diào)整過(guò)程與②斜桿安裝類似。

在拼裝過(guò)程中可能出現(xiàn)孔眼偏離較大，千斤頂和調(diào)整千斤頂均無(wú)法完成安裝的情況，此時(shí)需要調(diào)整該拼裝節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下弦節(jié)點(diǎn)的支墊高度已完成孔眼對(duì)合。豎桿拼裝時(shí)調(diào)整對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的下弦節(jié)點(diǎn)支墊，斜桿安裝時(shí)調(diào)整該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)及斜桿連接節(jié)點(diǎn)兩個(gè)下弦節(jié)點(diǎn)的支墊高度。

4.5 線型控制

拼裝線型控制包括標(biāo)高控制、軸線控制。標(biāo)高控制是調(diào)整鋼桁梁每個(gè)節(jié)點(diǎn)的拼裝標(biāo)高，保證鋼梁的成橋預(yù)拱度；軸線控制是控制鋼桁梁左右弦桿橫、縱軸線位置，保證鋼梁的平面線型，不發(fā)生扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)位。

①標(biāo)高控制。鋼梁拼裝過(guò)程中的主要是通過(guò)對(duì)鋼梁節(jié)點(diǎn)下方滑塊的加墊高度，螺栓終擰前利用液壓千斤頂精確調(diào)整，控制鋼梁的下弦節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高，從而確定鋼梁的整體預(yù)拱度的設(shè)置?；瑝K的抄墊高度是以節(jié)點(diǎn)下滑塊高度、E0節(jié)點(diǎn)（支座）基礎(chǔ)抄墊高度、廠制預(yù)拱度三個(gè)因素綜合考慮而確定。

在抄墊之前先用水準(zhǔn)儀測(cè)量該點(diǎn)的滑塊頂面高程，計(jì)算與滑塊設(shè)計(jì)高程的高差，根據(jù)實(shí)測(cè)值選擇超墊鋼板厚度。抄墊時(shí)使用3cm、2cm、1cm、5mm、3mm、2mm鋼板，頂層及底層鋼板必須使用3cm或2cm的厚鋼板，在上弦桿件安裝時(shí)還得根據(jù)實(shí)際的安裝情況，適時(shí)的調(diào)整抄墊高度以完成安裝。

②軸線控制。軸線控制主要以垂球法控制，輔以全站儀測(cè)量復(fù)核。拼裝平臺(tái)及滑道梁上每隔5m一個(gè)軸線控制點(diǎn)，保證每個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝時(shí)在節(jié)點(diǎn)附件有控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)定期復(fù)核修正，以保證軸線控制的精度，精度要求為±2mm，兩下弦桿中心距偏差為±3mm。

控制方式有兩種，一種是拼裝時(shí)用龍門吊起吊移動(dòng)微調(diào)。第二種方式是用千斤頂調(diào)整，即通過(guò)千斤頂調(diào)整下弦節(jié)點(diǎn)支撐滑塊的位置帶動(dòng)桿件調(diào)整。

5 總結(jié)

嚴(yán)格控制拼裝質(zhì)量，精確控制橋梁線型，合理利用新型工具，優(yōu)化拼裝施工工藝，高效高質(zhì)的完成鋼桁梁的拼裝作業(yè)，節(jié)約了工期和成本，為以后鋼桁梁支架拼裝提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

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