大跨度剛性空間鋼結(jié)構(gòu)工程安裝技術(shù)

姚力

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的日益提高，工程建設(shè)的規(guī)模逐漸增大，大跨度鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是橋梁工程建設(shè)中最常使用的施工技術(shù)，但該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中依然存在一定的風(fēng)險(xiǎn)?；诖耍恼绿剿鞑⒀芯苛舜罂缍蠕摻Y(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)，可為今后橋梁工程建設(shè)提供一定的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：大跨度鋼結(jié)構(gòu)；支架架設(shè)法；浮吊架設(shè)法

中圖分類號(hào)：TU393.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）09-0074-01

1 前言

在我國橋梁建設(shè)的工程中，大跨度鋼結(jié)構(gòu)能夠滿足不同大型建筑的需求，主要有以下幾個(gè)原因：美觀的造型、高強(qiáng)度的跨越能力、良好的景觀效應(yīng)、獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，為了我國交通運(yùn)輸業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，務(wù)必投入人力、物力研究和探索大跨度鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，使其在橋梁工程的建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁的施工技術(shù)

2.1 支架架設(shè)法

在小跨徑的鋼析架拱橋中，支架架設(shè)法是最常用的施工技術(shù)，小鋼析架拱橋，不僅可以明確整體鋼結(jié)構(gòu)的受力情況，同時(shí)還可有效降低橋梁施工難度。通常使用滿堂臨時(shí)支架施工時(shí)，一般都是在淺水灘、陸地及航運(yùn)要求低的情況，比如最典型的就是天津國泰橋的建設(shè)，在建設(shè)橋梁時(shí)，對(duì)橋面下方的墩身和塔柱以及橋面以上的塔柱采用的施工工藝是不相同的，前者采用的是支架現(xiàn)澆法（下橫梁也是使用此工藝），后者采用的是爬模工藝。先運(yùn)用塔吊分塊吊裝塔頂鞍座，其次對(duì)塔頂進(jìn)行拼裝。一般在架梁施工時(shí)，除主橋永久墩之外還會(huì)另加8個(gè)臨時(shí)墩，其間距設(shè)置為85m，臨時(shí)墩一般采用的是鋼管柱，通常在每個(gè)臨時(shí)墩的上下游分別設(shè)置4根鋼管柱，鋼管柱的直徑為Ф1.2m，為了進(jìn)一步增強(qiáng)臨時(shí)墩的穩(wěn)定性，需用鋼管進(jìn)行橫向連接[1]。

2.2 轉(zhuǎn)體施工法

利用地形、支架灌注及預(yù)制裝配將拱圈和整個(gè)上部結(jié)構(gòu)分成2個(gè)半跨并使其形成半拱分別駐扎在河的兩岸，這就是在施工中常用到的轉(zhuǎn)體施工法。要想使其形成拱形還需利用動(dòng)力裝置其轉(zhuǎn)動(dòng)至橋軸線位置處。技術(shù)人員配合索拉力可在轉(zhuǎn)體的過程中平衡拱片水平推力量。

2.3 行走吊機(jī)架設(shè)法

現(xiàn)如今，移動(dòng)式和步履式拱上吊機(jī)在我國橋梁建筑中使用廣泛，通過千斤頂和卷揚(yáng)機(jī)對(duì)吊機(jī)進(jìn)行牽引，維持吊機(jī)的平衡需通過其后平衡裝置實(shí)現(xiàn)。在起吊安裝的過程中，之所以能夠準(zhǔn)確定位構(gòu)件、便于安裝，主要是因?yàn)橹黧w結(jié)構(gòu)錨固和具有穩(wěn)定性強(qiáng)的整體結(jié)構(gòu)。

2.4 懸臂架設(shè)施工法

懸臂施工法是大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施中最常采用的方法之一，其工作原理就是應(yīng)用可移動(dòng)的剛腿轉(zhuǎn)臀起重機(jī)，邊拼裝邊向前推進(jìn)。懸臂施工法是一種專門用于輔助結(jié)構(gòu)的施工方法，其輔助設(shè)備費(fèi)用也不高，最主要的是該法還不會(huì)受通航、流水、季節(jié)及墩高等限制。此外，在建設(shè)多跨的連續(xù)析架剛性拱橋時(shí)，采用這種方法既可以明確橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，還可以縮短工期，最大限度地節(jié)約施工成本[2]。

2.5 浮吊架設(shè)法

采用浮吊架設(shè)法建設(shè)大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁時(shí)，首先必須要設(shè)置一個(gè)門吊在橋梁上方位置，然后依次吊起已組裝好的主梁，將吊起來的主梁放置在橋墩和橋臺(tái)之間，最后逐步對(duì)橋面系平縱聯(lián)進(jìn)行安裝。在實(shí)際建筑施工時(shí)采用的浮吊架設(shè)法，為了使作業(yè)的次數(shù)盡量減少，可在岸上拼接鋼析架。然而，近年來隨著鋼析架拱橋跨度逐漸增加，使施工操作的難度系數(shù)也逐漸增大，主要是因?yàn)榭缍鹊脑龃髸?huì)相應(yīng)地提高對(duì)其需要的起重、運(yùn)輸設(shè)備。此外，在施工中使用浮吊架設(shè)法，還需考慮地形和天氣情況。

2.6 纜索吊裝架設(shè)法

在實(shí)際的橋梁建設(shè)施工中，應(yīng)用纜索吊裝架設(shè)法，其優(yōu)勢(shì)主要在于：不僅方便安裝、拆卸吊機(jī)，同時(shí)對(duì)梁、橋的運(yùn)輸方式和地址的選擇都沒有強(qiáng)制性的要求。在施工中纜索吊裝架的施工順序依次為：運(yùn)輸（水平方向）和安裝拱圈節(jié)段構(gòu)件需從橋的兩端向中間對(duì)稱進(jìn)行，運(yùn)用纜索吊機(jī)垂直起吊拱圈，每當(dāng)?shù)跗鹨欢喂皶r(shí)，調(diào)整各連接節(jié)點(diǎn)的位置直到要求的高度，然后放松節(jié)點(diǎn)，在確保拱圈自承受力的情況下，將帶扣纜索取出。

3 大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)案例

某大跨度鋼桁架拱橋主橋上部設(shè)計(jì)的是三跨連續(xù)中承式鋼桁系桿拱橋，它的跨徑為190m+552m+190m，橋面設(shè)置為雙層，上層橋面的寬度達(dá)到36cm，設(shè)計(jì)的是雙向六車道和雙側(cè)人行道，城市軌道交通被設(shè)置到了橋面下層的中間位置，同時(shí)汽車車行道又被設(shè)置到了城市軌道交通的兩側(cè)位置。兩片拱肋之間的距離為29m，拱頂?shù)街虚g支點(diǎn)的高度為140m，拱肋上、下弦線形均是采用二次拋物線，拱肋下弦線的矢高為128m，拱肋上弦部分線形向邊跨上弦過渡時(shí)一般采用的為R=800m的反向圓曲線。通常情況下，鋼桁拱肋跨中桁、中間支點(diǎn)處桁、邊支點(diǎn)處桁的高度依次是12、74、11.83m。以上案例在施工時(shí)，由于繁忙的航運(yùn)工作再加上狹窄的航道水域和錯(cuò)綜復(fù)雜的水下地形，使施工操作和航運(yùn)之間存在相互沖突，導(dǎo)致建筑施工難度系數(shù)增大[3]?？煽偨Y(jié)為：橋兩岸地形十分陡峭，沿線建筑物也非常多，極其復(fù)雜的地下管網(wǎng)，使施工場(chǎng)地受到限制；橋及其桿件的規(guī)模、尺寸、重量均很大；橋梁跨度足夠大；技術(shù)人員的施工經(jīng)驗(yàn)欠缺。

4 施工技術(shù)

（1）對(duì)第一節(jié)間鋼梁進(jìn)行安裝時(shí)，需借助塔吊來完成，在對(duì)架梁吊機(jī)試吊完成后方可在鋼桁梁拼裝架梁吊機(jī)；（2）完成在橋梁的主墩上架設(shè)邊跨鋼梁的全部構(gòu)件，需通過架梁吊機(jī)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然還需臨時(shí)支撐墩的配合。為了確保鋼梁的傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)不低于1.3，務(wù)必在安裝過程中適當(dāng)壓重鋼梁的后端；（3）在用架梁吊機(jī)架設(shè)中跨鋼桁拱前，首先需將主墩的支點(diǎn)設(shè)為臨時(shí)固定支座，然后等到鋼桁達(dá)到固定的懸臂長度后，開始解除臨時(shí)固定支座，重新調(diào)整并繼續(xù)鎖定桁架的縱軸線；（4）將跨鋼桁拱架設(shè)到168m需要借助架梁吊機(jī)完成，與此同時(shí)還需適當(dāng)?shù)亟o邊跨配重，安裝扣塔塔柱上部的構(gòu)件和塔頂錨箱也是持續(xù)進(jìn)行的，在此過程中需保證中跨的航道寬度要達(dá)到180m；（5）首先對(duì)1#扣索進(jìn)行掛設(shè)，其次將扣塔支撐斜腿拆除，最后初張拉1#扣索；（6）為使航道得到第一次有效的轉(zhuǎn)換，需停止在北側(cè)的架設(shè)，將定位船拆除，127m為通航水域調(diào)整的寬度，然后在結(jié)合使用架梁吊機(jī)在南側(cè)架設(shè)2#扣索并初張拉；（7）停止架設(shè)南側(cè)鋼梁后，移動(dòng)南側(cè)定位船至江心，為實(shí)現(xiàn)第二次航道轉(zhuǎn)換，可在已經(jīng)安裝好的南側(cè)中跨桁拱下方將通航孔轉(zhuǎn)換過去，第二次航道轉(zhuǎn)換完成后，航道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，重新定位北側(cè)定位船，同時(shí)對(duì)兩側(cè)進(jìn)行安裝；（8）對(duì)中跨桁拱進(jìn)行持續(xù)架設(shè)，始終保持南側(cè)通航對(duì)架設(shè)的過程至關(guān)重要，在其安裝中，需根據(jù)要求在北側(cè)掛設(shè)2#斜拉扣索，同時(shí)進(jìn)行初張拉；（9）對(duì)中跨鋼杭拱進(jìn)行持續(xù)架設(shè)，南側(cè)一直延伸至276m，為使其達(dá)到合龍要求，需對(duì)合龍段兩側(cè)的相對(duì)高差和位移量進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整，合龍中跨需借助北側(cè)吊機(jī)完成，將支座臨時(shí)固定和定位船解除并拆除，在保證航道得到恢復(fù)正常時(shí)，后退架梁吊機(jī)至中支點(diǎn)頂部；（10）通過架梁吊機(jī)（配合履帶吊機(jī)）吊裝吊桿、系梁、橫梁和橋面板時(shí)，通過下層橋面的輕軌軌道梁將構(gòu)件輸送到安裝位置，直到合龍中跨[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，在我國橋梁工程建設(shè)中采用的重要形式之一就是大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁，該技術(shù)的應(yīng)用極大地發(fā)展了我國的交通運(yùn)輸業(yè)。所以，相關(guān)部門應(yīng)結(jié)合目前橋梁工程的優(yōu)秀案例和實(shí)際情況深入探索和研究大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)，為后期改進(jìn)和完善大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁施工技術(shù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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[2]朱明亮，郭正興.基于向量式有限元的大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工力學(xué)分析方法[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（03）：48-54.

[3]王馳.大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)分析方法研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013，（10）：42.

[4]李貴平.淺談大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工過程的結(jié)構(gòu)分析方法[J].化學(xué)工程與裝備，2010，（05）：111-112+66.